1. Aluminium- en vanadiumgehalte
De belangrijkste legeringselementen van een titaniumlegering van klasse 5 zijn aluminium (Al) als alfastabilisator en vanadium (V) als bètastabilisator. Hun gespecificeerde compositiebereiken zijn:
Aluminium (Al): 5,5% – 6,75% per gewicht
Vanadium (V): 3,5% – 4,5% op gewichtsbasis
Aluminium verbetert de treksterkte, kruipweerstand en elasticiteitsmodulus, terwijl vanadium de ductiliteit, taaiheid en smeedbaarheid verbetert. Titanium is het balanselement.
2. Vereisten voor het zuurstof-, stikstof- en waterstofgehalte
Interstitiële elementen zoals zuurstof, stikstof en waterstof hebben een sterke invloed op de mechanische eigenschappen, vooral de ductiliteit en breuktaaiheid. Er zijn strikte bovengrenzen vastgelegd:
Zuurstof (O): Minder dan of gelijk aan 0,20% per gewicht
Stikstof (N): Minder dan of gelijk aan 0,05 gewichtsprocent
Waterstof (H): Minder dan of gelijk aan 0,015 gewichtsprocent
Zuurstof en stikstof verhogen de sterkte en hardheid, maar verminderen de ductiliteit. Waterstof moet streng worden gecontroleerd om waterstofverbrossing te voorkomen, wat tijdens gebruik tot scheurvorming kan leiden.
3. Maximaal ijzergehalte
IJzer is een veel voorkomend bèta-stabiliserend onzuiverheidselement in titaniumlegeringen. Voor standaard titaniumlegering van klasse 5:
IJzer (Fe): Minder dan of gelijk aan 0,40 gewichtsprocent
Overmatig ijzer kan microstructurele inhomogeniteit veroorzaken en de consistentie van de mechanische eigenschappen beïnvloeden.
4. Kwaliteiten met weinig zuurstof/hoge zuiverheid
Ja, de titaniumlegering van klasse 5 heeft beproefde kwaliteiten met een laag zuurstofgehalte en een hoge zuiverheid, meestal aangeduid als Grade 5 ELI (Extra Low Interstitial).
Graad 5 ELI is ontworpen voor toepassingen die een extreem hoge taaiheid, vermoeidheidsweerstand en betrouwbaarheid vereisen, zoals biomedische implantaten en kritische lucht- en ruimtevaartcomponenten. Vergeleken met standaardklasse 5 heeft het veel strengere controles op interstitiële en onzuiverheidselementen:
Zuurstof (O): Minder dan of gelijk aan 0,13% (aanzienlijk lager dan de standaard 0,20%)
IJzer (Fe): minder dan of gelijk aan 0,25%
Stikstof en waterstof worden ook gecontroleerd om de maximale niveaus te verlagen
Samenvattend heeft standaard klasse 5 (Ti-6Al-4V) bereik gedefinieerd voor Al, V, O, N, H en Fe, terwijl klasse 5 ELI een zuurstofarme en zeer zuivere optie biedt voor toepassingen met hoge prestaties en hoge betrouwbaarheid.
