Ti-6al-4V Eli-Titanplatte der Güteklasse 5

Ti-6Al-4V, auch bekannt als TC4, ist eine Legierung, die aus 90 % Titan (Ti), 6 % Aluminium (Al) und 4 % Vanadium (V) besteht.Aufgrund mehrerer Schlüsselfaktoren ist es deutlich stärker als reines Titan:

1. Legierungselemente: Der Zusatz von Aluminium und Vanadium in der Ti-6Al-4V-Legierung führt zu Mischkristallverfestigungs- und Ausscheidungshärtungsmechanismen.Aluminium bildet mit Titan eine feste Lösung, wodurch die Festigkeit des Materials erhöht wird.Vanadium bildet innerhalb der Titanmatrix Ausscheidungen, die die Legierung weiter verstärken.Diese Legierungselemente erhöhen die Gesamtfestigkeit und Härte von Ti-6Al-4V im Vergleich zu reinem Titan.

2. Kristallstruktur: Reines Titan hat eine hexagonal dicht gepackte (HCP) Kristallstruktur, die seine Fähigkeit zur plastischen Verformung einschränkt.Im Gegensatz dazu weist Ti-6Al-4V aufgrund des Vorhandenseins von Legierungselementen eine Mischung aus HCP- und kubisch-raumzentrierten (BCC) Kristallstrukturen auf.Diese zweiphasige Mikrostruktur ermöglicht eine höhere Duktilität und ein verbessertes Verformungsverhalten, was zu einer erhöhten Festigkeit und Zähigkeit führt.

3. Kontrolle der Korngröße: Die Legierungselemente in der Ti-6Al-4V-Legierung helfen bei der Kontrolle der Korngröße während des Herstellungsprozesses.Kleinere Korngrößen tragen zu erhöhter Festigkeit und Härte bei.Der Zusatz von Aluminium und Vanadium trägt zur Verfeinerung der Kornstruktur bei, was zu einem stärkeren Material im Vergleich zu reinem Titan führt.

4. Festigung der festen Lösung: Der Mechanismus der Festigung der festen Lösung tritt auf, wenn Legierungselemente in der Titanmatrix aufgelöst werden, wodurch Gitterverzerrungen entstehen und die Versetzungsbewegung behindert wird.Aluminium- und Vanadiumatome in der Ti-6Al-4V-Legierung bilden mit Titan eine feste Lösung, wodurch die Festigkeit und Härte des Materials erhöht wird.

5. Ausscheidungshärtung: Das Vorhandensein von Vanadium in der Ti-6Al-4V-Legierung ermöglicht eine Ausscheidungshärtung.Während der Wärmebehandlung bilden Vanadiumatome Ausscheidungen innerhalb der Titanmatrix, die die Legierung weiter verstärken, indem sie die Versetzungsbewegung behindern und den Widerstand des Materials gegen Verformung erhöhen.

Insgesamt erhöht die Kombination aus Legierungselementen, Kristallstruktur, Korngrößenkontrolle sowie Festlösungsverfestigungs- und Ausscheidungshärtungsmechanismen in der Ti-6Al-4V-Legierung ihre Festigkeit im Vergleich zu reinem Titan erheblich.Dies macht Ti-6Al-4V zu einer bevorzugten Wahl für Anwendungen, bei denen hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und geringes Gewicht erforderlich sind, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt-, Automobil- und biomedizinischen Industrie.