ความแตกต่างระหว่าง TC4 และ TC4ELI ของโลหะผสมไททาเนียม

/in /by

โลหะผสมไททาเนียม TC4 เป็นโลหะผสมไททาเนียมชนิด α-β ที่ประสบความสำเร็จในการพัฒนาโดยสหรัฐอเมริกาในปี 1954 โดยมีองค์ประกอบที่เสถียร 6% α และ 4% β องค์ประกอบที่เสถียร V องค์ประกอบที่ระบุคือ 7.0 อะลูมิเนียมเทียบเท่า โมลิบดีนัมเทียบเท่า 2.9 และมี 10%- เฟสเบต้า 15% ในสถานะอบอ่อน Al ปรับปรุงความแข็งแรงของอุณหภูมิห้องและคุณสมบัติความแข็งแรงทางความร้อนของโลหะผสมโดยสารละลายแข็งที่เสริมความแข็งแกร่งของเฟส α ในระบบ Ti-Al-V ในขณะที่ V เป็นหนึ่งในองค์ประกอบโลหะผสมไม่กี่ชนิดที่สามารถปรับปรุงทั้งความแข็งแรงและความเป็นพลาสติกในโลหะผสมไทเทเนียม ผลประโยชน์ของ V ต่อความเป็นพลาสติกของโลหะผสมไททาเนียมคือ มันไม่ได้เพิ่มอัตราส่วน c/a-axis ขององค์ประกอบอัลลอยด์ส่วนใหญ่ที่คล้ายกับตาข่าย α แต่ลดอัตราส่วนลง ซึ่งจะเป็นการเพิ่มการก่อตัวของเฟส α และ หลีกเลี่ยงการใช้ในระยะยาว การเปราะของโลหะผสมเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการ

คุณสมบัติหลักของโลหะผสมไททาเนียม TC4 คือประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมและประสิทธิภาพของกระบวนการที่ดี มีความแข็งแรงของอุณหภูมิห้องปานกลางและอุณหภูมิสูง ทนต่อการคืบคืบและเสถียรภาพทางความร้อนได้ดี ทนต่อความล้าสูงและทนต่อการแตกร้าวในน้ำทะเล ความเหนียวแตกหักที่น่าพอใจและความต้านทานการกัดกร่อนของความเครียดจากเกลือความร้อน ความไวต่อไฮโดรเจนยังน้อยกว่าของ โลหะผสม TC2 และ TC1 เหมาะสำหรับการผลิตชิ้นส่วนต่างๆ ที่ทำงานในช่วงอุณหภูมิกว้าง -196~450 °C โดยเฉพาะชิ้นส่วนที่ออกแบบโดยมีหลักการจำกัดความทนทานต่อความเสียหาย TC4 ยังมีความเป็นพลาสติกในกระบวนการผลิตที่ดีเยี่ยมและมีความพิเศษยิ่งสูง เหมาะสำหรับการขึ้นรูปด้วยวิธีการประมวลผลแรงดันแบบต่างๆ และการเชื่อมและการตัดเฉือนในรูปแบบต่างๆ

รูปแบบกึ่งสำเร็จรูปหลักของ โลหะผสมไททาเนียม TC4 ได้แก่ แท่ง การตีขึ้นรูป แผ่นบาง แผ่นหนา โปรไฟล์ ลวด ฯลฯ และยังใช้สำหรับการหล่อ (ZTC4)

TC4ELI ไททาเนียมอัลลอยด์

TC4ELI เป็นเวอร์ชันปรับปรุงของ TC4 ความแตกต่างหลักคือเนื้อหา Al ที่แตกต่างกันและเนื้อหาที่ต่ำกว่าขององค์ประกอบคั่นระหว่างหน้า Fe, N, H และ O

โลหะผสมไททาเนียม TC4ELI ได้กลายเป็นวัสดุฝังในการผ่าตัดทางการแพทย์เนื่องจากมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดี โมดูลัสยืดหยุ่นต่ำ ความหนาแน่นต่ำ ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี ไม่เป็นพิษ ให้ผลผลิตสูง อายุการล้ายาวนาน และปั้นขนาดใหญ่ที่อุณหภูมิห้อง และการขึ้นรูปง่าย วัสดุในอุดมคติ แผ่นโลหะผสมไททาเนียม TC4ELI ทางการแพทย์ใช้เป็นหลักในการซ่อมแซมกะโหลกศีรษะ การตั้งค่ากระดูก ฯลฯ ซึ่งมีข้อกำหนดด้านความแข็งแรง อายุการใช้งานที่ล้า และความยืดหยุ่นสูงกว่า

ไททาเนียมอัลลอยด์เป็นโลหะผสมที่ประกอบด้วยองค์ประกอบไททาเนียมและองค์ประกอบอื่นๆ ไททาเนียมมีผลึกไอโซมอร์ฟิกสองชนิด: ไททาเนียมเป็นอัลโลโทรปที่มีจุดหลอมเหลวที่ 1668 °C และเป็นโครงสร้างขัดแตะหกเหลี่ยมแบบปิดที่ต่ำกว่า 882 °C เรียกว่า α-ไททาเนียม สูงกว่า 882 °C เป็นลูกบาศก์ที่มีลำตัวเป็นศูนย์กลาง โครงสร้างขัดแตะเรียกว่าเบต้าไททาเนียม การใช้คุณสมบัติที่แตกต่างกันของโครงสร้างไทเทเนียมทั้งสองด้านบนนี้ องค์ประกอบการผสมที่เหมาะสมจะถูกเพิ่มเข้าไปเพื่อค่อยๆ เปลี่ยนอุณหภูมิการเปลี่ยนเฟสและเนื้อหาส่วนประกอบเพื่อให้ได้โลหะผสมไททาเนียมที่มีโครงสร้างต่างกัน

บนพื้นฐานของโลหะผสม TC4 โลหะผสมไทเทเนียม TC4 ELI ช่วยลดเนื้อหาขององค์ประกอบคั่นระหว่างหน้า C, O, N และองค์ประกอบสิ่งเจือปน Fe และความแข็งแรงลดลง แต่ความจุและความเหนียวสามารถปรับปรุงได้อย่างมีนัยสำคัญ TC4 ELI มีลักษณะเป็นพลาสติก มีความเหนียว ประสิทธิภาพการเชื่อมที่ดี และประสิทธิภาพในอุณหภูมิต่ำ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านที่สำคัญ เช่น วิศวกรรมอุณหภูมิต่ำ การรักษาพยาบาล เรือ และเครื่องบิน

โลหะผสม TC4 สามารถใช้ได้ในสภาพแวดล้อมปกติหรือสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง และโลหะผสม TC4 ELI สามารถใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำมาก

เกรดที่คล้ายกันของ โลหะผสมไททาเนียม TC4 และโลหะผสมไททาเนียม TC4ELI คือ T-6A-4V/Grade 5 (เกรดอเมริกา), BT 6 (เกรดรัสเซีย), IMI 318 (เกรดอังกฤษ), TiAI6V4 (เกรดเยอรมัน)

การผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์ ในร่างกายมนุษย์ ความเสียหายของกระดูกและข้อต่อที่เกิดจากการบาดเจ็บและเนื้องอก ข้อต่อเทียม แผ่นกระดูก และสกรูทำจากไททาเนียมและไททาเนียมอัลลอยด์ ซึ่งปัจจุบันมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการปฏิบัติทางคลินิก ยังใช้ในข้อต่อสะโพก (รวมถึงหัวกระดูกต้นขา) ข้อเข่า ข้อข้อศอก ข้อ metacarpophalangeal ข้อต่อ interphalangeal ขากรรไกรล่าง กระดูกสันหลังเทียม (กระดูกสันหลัง orthoses) เรือนเครื่องกระตุ้นหัวใจ หัวใจเทียม (ลิ้นหัวใจ) รากฟันเทียม ไทเทเนียม-นิกเกิล ทันตกรรมจัดฟันและตาข่ายไททาเนียมในการผ่าตัดเปิดกะโหลกศีรษะ ฯลฯ

ไททาเนียมและไททาเนียมอัลลอยด์ได้รับความสนใจเพิ่มขึ้นเนื่องจากมีความแข็งแรงสูง เข้ากันได้ทางชีวภาพได้ดี และต้านทานการกัดกร่อนของของเหลวในร่างกายได้ดี

Ti 6Al-4V ELI เป็นเกรด Ti 6Al-4V ที่มีช่องว่างของโครงสร้างที่เล็กกว่า ซึ่งสามารถบรรลุความเหนียวสูงสุด และเหมาะสำหรับน้ำทะเลและสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำ โลหะผสมเกรดนี้มักใช้ในสภาวะอบอ่อน Ti 6Al-4V เป็นทางเลือกที่ดีสำหรับการปลูกถ่ายทางการแพทย์

กระบวนการผลิตคือ: การอบอ่อนเพื่อการผ่อนคลายและการระบายความร้อนด้วยอากาศที่อุณหภูมิ 900-120 องศาฟาเรนไฮต์เป็นเวลา 1-4 ชั่วโมง การอบอ่อนสองเท่า แท่งกลม และการตีขึ้นรูปเป็นสารละลายอบอ่อนที่อุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงเบต้า 50-100 องศาฟาเรนไฮต์ ค้างไว้อย่างน้อย 1 ชั่วโมงแล้วระบายความร้อนด้วยอากาศ จากนั้นอุ่นอีกครั้งที่ 1300-1400 องศาฟาเรนไฮต์เป็นเวลาอย่างน้อย 1 ชั่วโมง อากาศ- เย็น การอบอ่อนเพื่อการผ่อนคลายเหมาะสำหรับการเชื่อม