Ti-6Al-7Nb

Ti-6Al-7Nb (oznaczenie UNS R56700 ) to stop tytanu alfa-beta, zsyntetyzowany po raz pierwszy w 1977 roku, zawierający 6% aluminium i 7% niobu . Charakteryzuje się dużą wytrzymałością i podobnymi właściwościami do cytotoksycznego stopu zawierającego wanad Ti-6Al-4V. Ti-6Al-7Nb jest stosowany jako materiał na protezy stawu biodrowego.

Ti―6Al―7Nb jest jednym ze stopów tytanu zbudowanych z heksagonalnej fazy α (stabilizowanej aluminium ) i regularnej skupionej w ciele fazy β (stabilizowanej niobem ). Stop charakteryzuje się dodatkowymi korzystnymi właściwościami mechanicznymi, posiada wyższą odporność korozyjną i biotolerancję w stosunku do Ti-6Al-4V .

Właściwości fizyczne

Właściwości fizyczne stopu zależą głównie od morfologii i objętości frakcji obecności faz z parametrów uzyskiwanych w procesie wytwarzania.

Nieruchomość Minimalna wartość Maksymalna wartość Jednostka
Gęstość 4.51 4.53 g/cm 3
Twardość 2700 2900 MPa
Temperatura topnienia 1800 1860 k
Ciepło właściwe 540 560 J/kg*K
Elastyczny limit 895 905 MPa
Zawartość energii 750 1250 MJ/kg
Utajone ciepło topnienia 360 370 kJ/kg

Jak pokazano w powyższej tabeli, tworzenie stopów jest jedną ze skutecznych metod poprawy właściwości mechanicznych, a ponieważ niob należy do tej samej grupy co wanad w układzie okresowym, to oczywiście działa jako pierwiastki stabilizujące α – β (podobnie jak Ti-6Al -4V), jednak wytrzymałość stopu Nb jest niewiele mniejsza niż wytrzymałość stopu Ti-6Al-4V. Główna różnica między Ti-6Al-4V i Ti-6Al-7Nb jest związana z różnymi czynnikami, takimi jak wzmocnienie roztworu stałego, wzmocnienie uszlachetniające strukturę zapewniane przez rafinowaną strukturę dwufazową oraz różnicę w mikrostrukturze między dwoma stopami.

Produkcja

Ti-6Al-7Nb jest wytwarzany metodami metalurgii proszków. Najpopularniejsze metody to prasowanie na gorąco, formowanie wtryskowe metali oraz mieszanie i prasowanie. W produkcji Ti-6Al-7Nb zazwyczaj stosuje się temperaturę spiekania w zakresie 900-1400 o C. Zmiana temperatury spiekania nadaje Ti-6Al-7Nb różne właściwości, takie jak inna porowatość i mikrostruktura. Daje również inny skład między fazami alfa, beta i alfa+beta. W ostatnich latach stopy Ti-6Al-7Nb mogły być również wytwarzane różnymi technikami drukarek 3D, takimi jak SLM i EBM.

Obróbka cieplna

Wykazano, że obróbka cieplna tytanu ma znaczący wpływ na zmniejszenie naprężeń szczątkowych, poprawę właściwości mechanicznych (tj. wytrzymałości na rozciąganie lub wytrzymałości zmęczeniowej poprzez obróbkę rozpuszczającą i starzenie). Ponadto obróbka cieplna zapewnia idealne połączenie ciągliwości, skrawalności i stabilności strukturalnej ze względu na różnice w mikrostrukturze i szybkości chłodzenia między fazami α i β.

Szybkość chłodzenia ma wpływ na morfologię. Gdy szybkość chłodzenia zostanie zmniejszona, na przykład z chłodzenia powietrzem do powolnego chłodzenia, morfologia przekształconej α zwiększa się pod względem grubości i długości i jest zawarta w mniejszej liczbie większych kolonii α. Wielkość kolonii α jest najważniejszą właściwością mikrostrukturalną ze względu na jej wpływ na właściwości zmęczeniowe i mechanikę odkształceń stopów α+ β poddanych obróbce β.

Aplikacje

  • Implanty zastępujące takie jak: uszkodzone tkanki twarde, sztuczne stawy biodrowe, sztuczne stawy kolanowe, płytki kostne, śruby do zespolenia złamań, protezy zastawek serca, rozruszniki serca, sztuczne serca.
  • Aplikacja dentystyczna
  • Materiały lotnicze

Biokompatybilność

Ti-6Al-7Nb charakteryzuje się wysoką biozgodnością. Tlenki z Ti-6Al-7Nb są nasycone w organizmie i nie są transportowane in vivo lub stanowią obciążenie biologiczne. Stop nie powoduje niepożądanych reakcji tolerancji tkanek i tworzy mniej jąder komórek olbrzymich. Ti-6Al-7Nb wykazuje również wysoką tolerancję na wrastanie do organizmu człowieka.

Specyfikacja

Oznaczenia Ti-6Al-7Nb w innych konwencjach nazewnictwa obejmują:

  • UNS : R56700
  • Norma ASTM: F1295
  • Norma ISO: ISO 5832-11

Dalsza lektura

Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ti-6Al-7Nb&oldid=1132369063 ”