gr5マテリアル（ti -6 al -4 v）
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Ti -6 al -4 V（UNS指定R56400）、TC4、TI64、[1]またはASTMグレード5と呼ばれることもあり、高強度と優れた腐食抵抗を備えたアルファベータチタン合金です。これは、最も一般的に使用されるチタン合金の1つであり、たとえば航空宇宙産業や生体力学的用途（インプラントと補綴物）など、低密度と優れた腐食抵抗が必要な広範な用途に適用されます。
鎧で使用されたチタン合金の研究は、1950年代にウォータータウンアーセナルで始まり、後に陸軍研究室の一部になりました。[2] [3]
これは最も商業的に成功したチタン合金であり、今日でも使用されており、多数の産業および商業用アプリケーションを形作っています。[5]
より低いモジュラス、優れた生体適合性、およびより従来のステンレス鋼やコバルトベースの合金と比較した場合、耐食性の強化により、生体材料としてのチタン合金の使用の増加が発生しています。[6]これらの魅力的な特性は、（cpti）および +（ti -6 al {-4 v）合金の早期導入の原動力であり、新しいTi-Alloy組成物と整形外科の最近の開発のための原動力でした。 Bチタン合金。後者は、生体適合性の向上、弾性弾性率の低下、および優れたひずみ制御およびノッチ疲労抵抗を有します。[7]しかし、それにもかかわらず、貧弱なせん断強度とチタンの耐摩耗性は、生物医学的使用を制限しています。 B-Ti合金の耐摩耗性は、＃B合金と比較するといくらかの改善を示していますが、摩耗成分としての整形外科チタン合金の究極の有用性には、関与する摩耗メカニズムのより完全な基本的な理解が必要です。
化学
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（wt。％）[8]
|
V |
アル |
fe |
O |
C |
N |
H |
Y |
ti |
それぞれの残り |
残りの合計 |
|
|
分 |
3.5 |
5.5 |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
|
マックス |
4.5 |
6.75 |
.3 |
.2 |
.08 |
.05 |
.015 |
.005 |
バランス |
.1 |
.3 |
物理的および機械的特性
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Ti -6 al -4 v同等のアルファ粒子と不連続性ベータ相の1つの可能な微細構造
ti -6 al -4 vチタン合金は一般にアルファに存在し、HCP結晶構造（SG：P63/MMC）、およびBCC結晶構造を持つベータ（Sg：IM -3） m）フェーズ。機械的特性は合金の熱処理条件の関数であり、特性によって異なる場合がありますが、よく処理されたti -6 al -4 vの典型的な特性範囲を以下に示します。 ] [11]アルミニウムはアルファ相を安定化し、バナジウムはベータ相を安定化します。[12] [13]
|
密度 |
ヤングモジュラス |
せん断弾性率 |
バルクモジュラス |
ポアソンの比率 |
引張降伏応力 |
引張究極のストレス |
硬度 |
均一な伸び |
|
|
分 |
4.429 g/cm3（0。160lb/cu in） |
104 GPA（15.1×106 psi） |
40 GPA（5.8×106 psi） |
96.8 gpa（14。0×106 psi） |
0.31 |
880 MPA（128、000 psi） |
900 MPa（130、000 psi） |
36ロックウェルC（典型） |
5% |
|
マックス |
4.512 g/cm3（0。163lb/cu in） |
113 GPA（16.4×106 psi） |
45 GPA（6.5×106 psi） |
153 GPA（22.2×106 psi） |
0.37 |
920 MPA（133、000 psi） |
950 MPa（138、000 psi） |
-- |
18% |
ti -6 al -4 vは、室温で6.7〜7.5 w/m・Kの熱伝導率が非常に低い[14] [15]。
合金は、冷たい宿泊疲労に対して脆弱です。[16] [17]
ti -6 al -4 vの熱処理v
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ti -6 al -4 vは、合金の量と微細構造の量と微細構造を変えるように熱処理されます。微細構造は、正確な熱処理と処理方法によって大きく異なります。 3つの一般的な熱処理プロセスは、ミルアニーリング、二重アニーリング、および溶液処理と老化です。[18]
アプリケーション
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航空宇宙構造。ボーイング787は重量でチタン15％で、[19]、エアバスA350は14％です。[20]
生物医学インプラントと補綴[21]
高性能レースカー
ハイエンドの自転車
添加剤の製造[22]
Apple iPhone 15 Pro（最大）ケース、iPhone 16 ProおよびPro Maxケース、Apple Watchシリーズ10チタンおよびウルトラ2ケース
海洋アプリケーション：Ti -6 al -4 vグレード5は、海水環境における例外的な腐食抵抗のため、海洋アプリケーションで広く使用されています。[23] ti -6 al -4 vは、海洋大気および造船、オフショアオイルおよびガスプラットフォーム、海底機器などの水中条件にさらされたコンポーネントに適用されます。[25] [25] [25]腐食に対する耐性は、メンテナンスコストの削減と海洋機器の寿命の延長に役立ちます。 [26]
仕様
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UNS：R56400
AMS標準：4928 [27]
ASTM標準：F1472
ASTM標準：B265グレード5 [28]