Ti-6Al-4V (Grade 5)Титановый сплав

Общий обзор

Титановый сплав Grade 5 (Ti-6Al-4V) – это один из самых ранних разработанных и наиболее широко используемых титановых сплавов в мире. Его производство составляет более 50% от общего объема производства всех полуфабрикатов из титановых сплавов в мире, а в авиационно-космической промышленности он применяется более чем в 80% случаев.

Данный сплав содержит 6% алюминия (Al) и 4% ванадия (V), что обеспечивает оптимальное сочетание прочности, коррозионной стойкости, свариваемости, жаропрочности и малой массы.

• Алюминий (Al) – повышает прочность при комнатной температуре и жаропрочность за счет упрочнения α-фазы.

• Ванадий (V) – повышает прочность и улучшает пластичность.

• Ванадий также подавляет образование α2-суперструктуры, предотвращая хрупкость сплава при длительном использовании.

Основные характеристики Grade 5

✔ Высокие механические свойства и отличные технологические характеристики

✔ Сверхпластичность, подходящая для обработки давлением и различных методов сварки

✔ Основные полуфабрикаты: прутки, поковки, тонкие и толстые листы, профили, проволока

✔ Используется преимущественно в отожженном состоянии, но также возможно упрочнение путем термообработки (закалка + старение)

✔ Глубина прокаливаемости ограничена 25–30 мм, что делает термообработку неэффективной для крупных изделий

Основные области применения

Авиационно-космическая промышленность

• Конструктивные элементы самолетов (балки, перегородки, направляющие, стойки шасси)

• Компоненты авиационных двигателей (вентиляторные и компрессорные диски, лопатки)

• Космические аппараты (корпус, резервуары высокого давления, крепежные элементы)

�� Замена конструкционной стали 30CrMnSiA на Grade 5 позволяет уменьшить вес деталей примерно на 30%.

Гражданская промышленность

• Энергетика: лопатки газовых турбин

• Судостроение: судовые винты

• Океаническая инженерия: морские нефтяные платформы

• Химическая промышленность: коррозионно-стойкие насосы

• Медицина: имплантаты, искусственные суставы

• Спортивный инвентарь

Автомобильная промышленность

• Рамы автомобилей

• Коленчатые валы

• Шатуны

• Болты

• Впускные клапаны

• Пружины подвески

Аналоги и международные стандарты

• США: Ti-6Al-4V, Ti-6Al-4V ELI, Ti-6Al-4V SP, Ti-6Al-4V ELI SP

• Россия: BT-6, BT-6C, BT-6Ч, BT-6T, BT-6K, BT-6KT

• Великобритания: IMI-318, IMI-318 ELI

• Германия: TiAl6V4

• Франция: T-A6V

• Япония: SAT-64

Химический состав (массовая доля, wt%)

Ti：Остаток

Al：5.5–6.75%

V：3.4–4.5%

Fe    ≤0.40%

O    ≤0.2%

C    ≤0.08%

N    ≤0.05%

H    ≤0.015%

Физические свойства

• Плотность: 4.44 г/см³

• Температура плавления: 1604–1660°C

• Коэффициент термического расширения: 8.6×10⁻⁶/°C

• Теплопроводность: 6.7 Вт/(м·К)

• Удельное электрическое сопротивление: 1.7×10⁻⁶ Ом·м

• Модуль упругости (при комнатной температуре): 110 ГПа

• Коэффициент Пуассона: 0.34

• Температура фазового превращения: 995–997°C ±5°C

Механические свойства (отожженное состояние, ASTM B348)

• Предел текучести (σ₀.₂): ≥825 МПа

• Предел прочности при растяжении (σ_b): ≥895 МПа

• Относительное удлинение: ≥10%

• Коэффициент уменьшения площади сечения: ≥25%

• Твердость (HB): 330–360

Примечание: после термообработки (закалка + старение, STA) прочность может повыситься до 1100–1200 МПа.

Термообработка

• Отжиг (Annealing) → снижение остаточных напряжений, повышение пластичности

• Температура: 705–785°C, выдержка 1–2 часа, охлаждение на воздухе или в печи

• Закалка + старение (Solution Treatment & Aging, STA)

• Закалка: 900–950°C, выдержка 1 час, закалка в воде или на воздухе

• Старение: 500–600°C, выдержка 4–8 часов, охлаждение на воздухе

• Эффект: повышение прочности и усталостной стойкости

Обрабатываемость

Ti-6Al-4V трудно поддается механической обработке из-за высокой прочности, низкой теплопроводности и низкого модуля упругости.

✔ Низкие скорости резания, высокий подающий момент, острые твердосплавные инструменты

✔ Использование охлаждающей жидкости (эмульсия или масло) для уменьшения нагрева

✔ Высокая скорость подачи для предотвращения упрочнения материала

Свариваемость

• Применяются аргонодуговая сварка (TIG), электронно-лучевая сварка (EBW), лазерная сварка (LBW)

• Необходима защита высокочистым аргоном, так как титан легко реагирует с кислородом, азотом и водородом

Цена и производственные стандарты

✔ Цена зависит от спецификаций материала, объема заказа и сроков поставки.

✔ Производство возможно по стандартам:

• ASTM B381 (США)

• GB/T3620.1 (Китай)

• Возможность работы с другими стандартами

Контакты

�� E-mail: genieoffice.cn@gmail.com