Порівняльний аналіз процесів виготовлення титанових мішеней

Sep 18, 2026

Титановий злиток GR5 (Ti-6Al-4V) – представлення продукту

Огляд

Титановий брусок GR5(5 клас, китайське позначенняTC4) – це продукт у формі бруска, виготовлений зі сплаву Ti-6Al-4V -, який є найпоширенішим титановим сплавом у світі, на який припадає понад 50% загального споживання титану. Він поєднує в собі високу міцність, низьку щільність, чудову стійкість до корозії та гарну технологічність, що робить його стандартним матеріалом для аерокосмічного, медичного, морського та високо-промислового застосування. Прутки GR5 зазвичай постачаються у вигляді гарячекатаних, кованих або холоднотягнутих/шліфованих виробів діаметром відвід 3 мм до 300+ мм, довжиною до 6 метрів або за потреби.


1. Хімічний склад (згідно ASTM B348 / ASTM F136)

表格

елемент Вміст (мас.%) функція
Титан (Ti) Баланс (~90%) Основний метал
Алюміній (Al) 5.5 – 6.75% -стабілізатор; зміцнює та покращує ефективність-при високих температурах
Ванадій (V) 3.5 – 4.5% -стабілізатор; покращує міцність, пластичність і загартовуваність
Залізо (Fe) Менше або дорівнює 0,40% Межа домішок
Кисень (O) Менше або дорівнює 0,20% Посилення інтерстиціального (контрольованого)
Вуглець (C) Менше або дорівнює 0,08% Межа домішок
Азот (N) Менше або дорівнює 0,05% Межа домішок
водень (H) Менше або дорівнює 0,015% Обмеження домішок (критичний - ризик окрихчення)
Ітрій (Y) Менше або дорівнює 0,005% Залишкова межа

2. Механічні властивості (ASTM B348, відпалений стан)

表格

Власність Значення
Міцність на розрив Більше або дорівнює 895 МПа(зазвичай 950–1100 МПа)
Межа текучості Більше або дорівнює 825 МПа(зазвичай 850–1000 МПа)
Подовження Більше або дорівнює 10% (зазвичай 14–18%)
Зменшення площі Більше або дорівнює 25%
Твердість ~320–360 HB (≈ 34–38 HRC)
Щільність 4,43 г/см³(близько 56% сталі)
Модуль пружності ~114 ГПа
Діапазон плавлення ~1600–1670 градусів
Температура експлуатації –250 градусів до ~400 градусів(довго-строковий)

післялікування розчином + старіння (STA), міцність може досягати 1100–1300 МПа -, що становить приблизно 20–30% збільшення порівняно з умовами відпалу.


3. Фізичні властивості

表格

Власність Значення Примітки
Співвідношення міцності-до-ваги Винятковий Вище, ніж у більшості сталей і алюмінієвих сплавів
Теплопровідність 6.7 W/(m·K) Низька - теплота обробки концентрується на інструменті
Теплове розширення 8.6 × 10⁻⁶/K Низька - хороша стабільність розмірів
Питома теплоємність ~560 Дж/(кг·K)  
біосумісність Чудово Не-токсичний, повністю сприймається тканинами людини
Стійкість до корозії Чудова пасивна плівка TiO₂ Морська вода, хлориди, кислоти-окислювачі, рідини організму
Магнітні властивості Не-магнітний Підходить для МРТ-сумісних пристроїв

4. Металургійна характеристика

+ дво-фазна структура: Алюміній стабілізує гексагональну фазу; ванадій стабілізує кубічну-фазу з центром тіла (-температура трансусу ≈ 980–1000 градусів).

Піддається термо-обробці: Фаза вмикаєтьсярішення + лікування старіннядля значного збільшення міцності -, що є ключовою перевагою перед комерційно чистим титаном.

Контроль мікроструктури: Обробка в полі + створює тонкі дуплексні (рівновісні + трансформовані) структури з найкращим балансом міцності, пластичності та стійкості до втоми.

Чутливість: Поглинання водню має суворо контролюватися (зварювання, травлення, охолоджуюча рідина для обробки); -вміст фази збільшується при підвищених температурах - вікном гарячої обробки необхідно керувати.


5. Виробничий процес

плавлення- Потрійний вакуумно-дуговий переплав (VAR) губчастого титану + Al-V лигатура для однорідності

Кування/розбивка- Злиток, викуваний у заготовки, у полі або +

Гаряча прокатка / кування в пруток- Прокатаний або кований до кінцевого або майже{1}}кінцевого діаметра (зазвичай 700–950 градусів)

Відпал- Млинний відпал при 700–850 градусах для відновлення пластичності

Холодне волочіння / безцентрове шліфування(необов’язково) - Для точних діаметрів і обробки поверхні

Випрямлення- Обертове або пресове випрямлення

Обробка поверхні- Механічна/токарна обробка, полірування чи піскоструминна обробка

Перевірка та тестування- УЗ дефектоскопія, перевірка розмірів, випробування на розтяг, PMI, пенетрант - повний MTC (EN 10204 3.1/3.2) постачається


6. Форми продукту та допуски

表格

Форма опис Типова толерантність
Гарячекатаний пруток Як-катана поверхня, чорна/оксидована h11/h12
Кований брус Краща внутрішня якість, більші діаметри За домовленістю
Холоднотягнутий/шліфований брусок Яскрава поверхня, точні розміри h8/h9/h10
Очищений/точений брусок Механічно оброблена поверхня, видалений обезуглерожений/-шаровий корпус h9/h11
Безцентрова{0}}брусок Дзеркальна або точна обробка для обробки h7/h8

Доступні умови поверхні:чорний (як-катаний), травлений, піскоструминний, точений/шліфований, полірований.


7. Основні сфери застосування

Аерокосмічна промисловість (найбільший ринок)

Компоненти конструкції літака: рами, кронштейни, кріплення

Деталі двигуна: лопатки компресора, диски, вали

Деталі шасі та приводу

Втулки гвинта вертольота

Медичний

Хірургічні імплантати: кісткові гвинти, пластини, інтрамедулярні цвяхи, апарати для фіксації хребта

Фіксатори та абатменти для зубних імплантатів

Хірургічні інструменти та заготовки інструментів

(Примітка: для постійних імплантатів версія ELI -Клас 23 / Ti-6Al-4V ELI- із нижчими проміжними елементами часто вказується згідно з ASTM F136)

Морський і офшорний

Карданні вали, підводні кріплення, муфти

Компоненти насоса морської води, штоки клапанів

Структурні частини-глибоководного обладнання

Промисловість та енергетика

Шахти хімічних заводів, мішалки, компоненти насосів

Компоненти посудини високого{0}}тиску

Автомобільні гоночні частини (шатуни, клапани)

Спортивний інвентар: велосипедні рами, головки ключок для гольфу, тенісні ракетки


8. Порівняння: GR5 проти чистого титану

表格

Пункт GR2 (TA2) Бар GR5 (TC4) Бар
Тип Комерційно чистий + сплав
Міцність на розрив ~450–550 МПа ~950–1100 МПа
Межа текучості ~350 МПа ~850 МПа
Пластичність Вище (ε більше або дорівнює 25%) Помірний (ε більше або дорівнює 10–14%)
Стійкість до корозії Чудово Відмінно (майже-рівно)
Теплова обробка Тільки відпал Доступне рішення + старіння
Вартість Нижній ~2–3× вище
Найкраще для Хімічне обладнання, фасонні частини Аерокосмічні, медичні, високо{0}}навантажувальні частини

9. Відповідні стандарти

表格

Стандартний Область застосування
ASTM B348 Прутки та заготовки - основний стандарт продукції
ASTM F67 / F136 Класи хірургічних імплантатів (F136 для Ti-6Al-4V ELI)
AMS 4928 Технічні характеристики аерокосмічного прутка, кування та кілець
ASME SB348 Версія коду посудини під тиском
GB/T 2965 Китайський стандарт на титан і титанові сплави
DIN 3.7165 / EN 3.7164

Європейські позначення

 

Послати повідомлення