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Qu'est-ce que le titane grade 5 ?
Titane Grade 5, également connu sous le nom de Titane 6Al-4V. Il présente des performances de corrosion élevées et une résistance proche de 6061-Aluminium T6. Par conséquent, l’alliage de grade 5 est la nuance de titane la plus utilisée. Il convient généralement à de nombreuses applications. Y compris des pièces de fuselage, des tubes de condenseur, des paniers à récurer et des implantations biomédicales, et bien plus encore.
Autres noms pour le titane grade 5
Le Ti-6Al-4V, communément appelé « Titane grade 5 », et également connu sous le nom de Ti-6Al-4V, est un alliage de titane dont le plus courant est constitué d'aluminium 6% et de vanadium 4%. Il porte le nom de code UNS R56400 et est formé selon les normes ASTM/ASME telles que ASTM B348, B381 et B367. Il suit les normes AMS telles que AMS 4928 et AMS 4907 dans les domaines militaires et aérospatiaux. Bien qu'il puisse y avoir des différences dans les noms de marque, la composition et les propriétés de la formule resteront identiques selon les applications dans lesquelles elle est utilisée.
Avantages et inconvénients du titane grade 5
Le Ti-6Al-4V, considéré comme du titane de grade 5, présente des caractéristiques tout à fait uniques en termes de rapport résistance/poids, de résistance à la corrosion, de biocompatibilité, de tolérance à haute température et de capacité de soudage, ce qui en fait un bon choix pour l'aérospatiale, le médical et l'industrie. scénarios. Néanmoins, il est coûteux, non usinable, facilement contaminé, de tailles et/ou de formes insuffisantes, et sa dilatation thermique est différente de celle d'autres matériaux, ce qui rend son utilisation difficile. Malgré ses inconvénients, sa combinaison de propriétés constitue généralement un produit polyvalent important qui dépasse les restrictions, en particulier dans les domaines où ses performances exceptionnelles sont très importantes.
Les différences entre le titane grade 5 et le grade 1 ~ 4
Le titane de grade 5, ou Ti-6Al-4V, se distingue des grades 1 à 4 par sa composition en alliage, contenant 6% d'aluminium et 4% de vanadium, qui confère aux composites une résistance et une dureté plus élevées, très demandées dans certaines industries comme l'aérospatiale. . Cela a fait de toutes les qualités de titane des qualités parfaitement résistantes à la corrosion et biocompatibles ; cependant, les éléments d'alliage de grade 5 peuvent améliorer leurs propriétés mécaniques, bien qu'ils coûtent également plus cher. De plus, le titane de grade 5 présente une soudabilité et une usinabilité relativement supérieures à celles des autres grades, ce qui en fait le matériau de prédilection dans les applications où des performances mécaniques extrêmement élevées sont nécessaires, même si cela peut légèrement compromettre la résistance à la corrosion.
Composition chimique de Titane grade 5
| Élément | Contenu (%) |
| Titane, Ti | 87.6 – 91 |
| Aluminium, Al | 5.5 – 6.75 |
| Vanadium, V | 3.5 – 4.5 |
| Fer, Fe | 0- 0.40 |
| Oxygène, O | 0-0.20 |
| Carbone, C | 0-0.08 |
| Azote, N | 0-0.05 |
| Hydrogène, H | 0- 0.015 |
Comment la composition chimique affecte-t-elle le titane de grade 5 ?
De nombreuses propriétés du titane grade 5, notamment sa haute résistance à la traction et à la corrosion, proviennent de la composition chimique de l'alliage composé de plus de 90% de titane, 6% d'aluminium et 4% de vanadium. L'ajout d'aluminium et de vanadium confère à l'alliage une résistance, une dureté et un durcissement supérieurs à ceux du titane pur. D'autre part, la formation d'une couche d'oxyde stable et adhérente est également facilitée par l'aluminium, ce qui confère une bonne résistance à la corrosion. Le vanadium domine les alliages en termes de résistance, en particulier à haute température, et améliore également la microstructure, ce qui améliore les propriétés mécaniques des alliages. Ces mêmes éléments d'alliage affectent également d'autres caractéristiques telles que la soudabilité, l'usinabilité et la biocompatibilité. Le TG-5 Ti est donc un matériau polyvalent applicable dans les scénarios aérospatiaux, médicaux et industriels.
Propriétés thermiques du titane grade 5
| Propriétés thermiques | Métrique | Anglais |
| CDT, linéaire 20°C | 8,6 µm/m-°C | 4,78 µpo/po-°F |
| CTE, linéaire 250°C | 9,2 µm/m-°C | 5,11 µin/in-°F |
| CTE, linéaire 500°C | 9,7 µm/m-°C | 5,39 µin/in-°F |
| La capacité thermique spécifique | 0,5263 J/g-°C | 0,126 BTU/lb-°F |
| Conductivité thermique | 6,7 W/mK | 46,5 BTU-po/h-pi²-°F |
| Point de fusion | 1604 – 1660 °C | 2920 – 3020 °F |
| Solidus | 1604 °C | 2920 °F |
| Liquide | 1660 °C | 3020 °F |
| Bêta Transus | 980 °C | 1 800 °F |
Propriétés mécaniques de Titane grade 5
| Propriétés | Métrique | Impérial |
| Résistance à la traction | 895 MPa | 130000 psi |
| Limite d'élasticité | 828 MPa | 120000 psi |
| Coefficient de Poisson | 0.31 | 0.31 |
| Module d'élasticité | 105-120 GPa | 15200-17400 ksi |
| Module de cisaillement | 41-45 GPa | 5950-6530 ksi |
| Allongement à la rupture | 10 % | 10 % |
Propriétés physiques de Titane grade 5
| Densité | Bêta Transus | Point de fusion | Conductivité thermique | Module d'élasticité | Module de cisaillement |
| 4.43g/cm³ | 980 °C | 1604-1660 °C | 6.7W / (mK) | 1,6500 Ksi | 6380 Ksi |
Défis liés au traitement du titane de grade 5
Le traitement du titane grade 5 s'accompagne également de certains problèmes qui découlent principalement de sa structure et de ses caractéristiques spécifiques. L'un des défis majeurs est la faible usinabilité par rapport aux matériaux métalliques conventionnels tels que l'acier, ce qui peut entraîner une usure accrue des outils, des vitesses de traitement plus faibles et des coûts de production plus élevés. Bien que le titane grade 5 puisse également durcir par le travail, la fréquence de changement d'outil doit être augmentée et les techniques d'usinage doivent être effectuées avec soin pour obtenir des dimensions et un état de surface exacts. D'autre part, il réagit fortement avec l'oxygène, l'azote ou l'hydrogène à haute température, ce qui peut constituer une limitation lors du traitement, en particulier lorsque les conditions de traitement ne sont pas contrôlées, ce qui peut entraîner une contamination et donc une altération des propriétés mécaniques. De plus, le point de fusion élevé et la faible conductivité thermique rendent le soudage au gaz, le moulage et d'autres processus de fabrication plus difficiles, nécessitant des équipements et des compétences spécialisés. Malgré ces défis, les développements dans les technologies de traitement, les matériaux d'outillage et les techniques de contrôle des processus continuent d'améliorer le niveau d'efficacité et de faisabilité lorsque l'on travaille avec du titane grade 5, favorisant ainsi son adaptabilité dans les nombreuses applications sensibles.
Applications du titane grade 5
L'alliage de titane grade 5 ou Ti-6Al-4V est largement utilisé dans de nombreux secteurs différents en raison de son mélange unique de propriétés. Dans l'aérospatiale, il est utilisé pour les pièces structurelles des avions telles que les cellules, les pièces de moteur, les trains d'atterrissage et les fixations en raison de son bon rapport résistance/poids, de sa résistance à la corrosion et de sa résistance à la température. Le Titane Grade 5, dans le domaine médical, est utilisé pour les implants médicaux, les appareils orthopédiques et les implants dentaires en raison de sa biocompatibilité, de sa résistance aux fluides corporels et de sa capacité à favoriser l'ostéointégration. L'alliage est également largement utilisé dans les applications marines pour les composants exposés à l'eau de mer en raison de ses merveilleuses caractéristiques anticorrosion. Il est également utilisé pour les pipelines, les pompes, les vannes ou les raccords à compression dans les équipements de traitement chimique, les équipements sportifs, les composants automobiles et les machines industrielles qui nécessitent de la solidité, de la résistance à la corrosion et des propriétés de légèreté. Grâce à sa polyvalence et ses performances, le Titanium Grade 5 devient irremplaçable dans les applications où la fiabilité, la durabilité et les performances des appareils dans des conditions extrêmes sont inévitables.
