1. Come viene realizzato Ti-6al-4v?
Estrazione di minerale: Il titanio proviene principalmente da minerali come ilmenite (fetio₃) e rutile (tio₂). Questi minerali vengono estratti e quindi elaborati per rimuovere le impurità.
Produzione di spugne in titanio: Il minerale viene convertito in tetracloruro di titanio (Ticl₄) tramite clorazione. TICL₄ viene quindi ridotto usando il magnesio (processo di kroll) o il sodio (processo di cacciatore) in un'atmosfera inerte (argon) per produrre "spugna di titanio" porosa, una forma pura di titanio.
Legatura: La spugna in titanio è combinata con alluminio e vanadio in proporzioni precise (6% AL, 4% V in peso) in un forno a memoria per aspirapolvere (VAR) o forno a fusione di gamberi elettroni (EBM). Questa fase di fusione garantisce la distribuzione uniforme di elementi legati e rimuove i gas (ad es. Ossigeno, azoto) che potrebbero indebolire il materiale.
Elaborazione: Il lingotto in lega solidificata è lavorato a caldo (forgiato, arrotolato o estruso) ad alte temperature (tipicamente 800-1000 gradi) per modellarlo in forme desiderate (fogli, barre, tubi) e perfezionare la sua struttura a grana, migliorando le proprietà meccaniche.
Trattamento termico: I trattamenti di calore finali (ad es., Ricottura a 700-900 gradi seguiti da raffreddamento) vengono applicati per ottimizzare la resistenza, la duttilità e la resistenza alla fatica controllando la microstruttura della lega (ad es. Formando una miscela e fasi).
2. Quanto è forte Ti-6al-4v?
Resistenza alla trazione: 860 - 930 MPa (125.000–135.000 psi) nella condizione ricotta. Ciò può aumentare a ~ 1100 MPa (160.000 psi) con trattamento termico (ad es. Annuncia).
Forza di snervamento: 800–850 MPa (116.000–123.000 psi) quando sono ricotti, aumentando a ~ 1000 MPa (145.000 psi) dopo aver rafforzato i trattamenti termici.
Allungamento (duttilità): 10–15% nello stato ricotto, garantendo che possa deformarsi senza fratture sotto carico.
Forza a fatica: Circa 400–500 MPa (58.000-72.000 psi) per carico ciclico a lungo termine, critico per impianti aerospaziali e medici.
3. Ti-6al-4v è costoso?
Produzione complessa: Estrarre il titanio dal minerale e perfezionarlo in una spugna pura è ad alta intensità di energia e costosa. Il processo di Kroll, ad esempio, è lento e richiede alte temperature e atmosfere inerte.
Lega e elaborazione: L'aggiunta di alluminio ad alta purezza e vanadio (sia costosi metalli) e passaggi di fusione/lavoro specializzati (ad es. Elaborazione del vuoto) aumentano i costi di produzione.
Scalabilità: La produzione di titanio è meno scalabile dell'acciaio o in alluminio, limitando la fornitura e mantenendo alti i prezzi.
