Ti-6Al-4V

Ti-6Al-4V (oft Ti64) ist eine hochfeste Titanlegierung und besteht aus Titan, 6 Massenprozent Aluminium und 4 % Vanadium. Die Legierung ist die mit Abstand am häufigsten verwendete Titanlegierung und zeichnet sich durch hohe Festigkeit sowie durch gute Beständigkeit gegen Korrosion aus.[1]

Die Werkstoffbezeichnung nach ASTM ist Titan Grade 5, dies ist auch die meist verwendete Bezeichnung für diesen Werkstoff. Die DIN Nr. ist 3.7165[2]

Verwendung

Die Legierung wird in vielen Branchen aufgrund ihrer spezifischen Eigenschaften verwendet. So werden Verdichterschaufeln, Gehäuse und Schrauben für Triebwerke aus ihr hergestellt. In der Automobilindustrie findet die Legierung bei der Herstellung von Ventilen oder Pleueln ihren Platz. In der Medizintechnik werden Behälter oder Implantate aus dieser Legierung hauptsächlich aufgrund ihrer sehr guten Biokompatibilität eingesetzt.[1]

Chemische Zusammensetzung

Angaben in Prozent der Gesamtmasse[2]
AnteilTiAlVFeOCNH
Min.Hauptbestandteil5,53,5–––––
Max.Hauptbestandteil6,754,50,40,20,080,050,015

Für viele Anwendungsbereiche gibt es engere Spezifikationen, die in entsprechenden Normen festgelegt sind. Die Materialien liegen dabei jedoch immer innerhalb obiger Anteilsbereiche der Ti64-Materialgruppe.

Mechanische Eigenschaften

Mechanische Eigenschaften für Ti-6Al-4V.[3]

NameHärte [­HV­]E-Modul [GPa]Zugfestigkeit [MPa]Bruchdehnung [%]
Ti-6Al-4V300–400110–140900–120013–16

Gefüge

Schliffbild eines Gefüges (globular) bei 1000-facher Vergrößerung. Die alpha-Phase ist hell, die beta-Phase dunkel

Die Legierung liegt als zweiphasiges Gefüge vor (α+β). Aluminium stabilisiert die hexagonal angeordnete α-Phase und Vanadium die kubisch raumzentrierte β-Phase.[1] Durch einfaches Abkühlen bildet sich ein lamellares (schichtweises) Gefüge, welches sich durch einen Rekristallisationsprozess in ein globulares (körniges) Gefüge umwandeln kann.[1] Dabei kann die Struktur über 90% von der α-Phase aufweisen, welche im Schliff hell erscheint.[4] Die unterschiedlichen Gefüge haben dabei einen großen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs.[1]

Verwendete Normen

Folgende Normen gelten in der Luft- und Raumfahrt für den Werkstoff Ti-6Al-4V:[5]

  • DIN EN 3310: Schmiedevormaterial für geglühte Schmiedestücke
  • DIN EN 3311: Stangen zum Zerspanen
  • DIN EN 3312: Geglühte Schmiedestücke
  • DIN EN 3354: Bleche für superplastisches Umformen
  • DIN EN 3456: Warmgewalzte Bleche und Bänder
  • DIN EN 3464: Geglühte Platten zwischen 6 mm und 100 mm Dicke
  • DIN EN 3813: Verbindungselemente aus Stangen und Drähte zum Warmstauchschmieden

Einzelnachweise

  1. ↑ a b c d e Titan und Titanlegierungen. 27. September 2002, doi:10.1002/9783527611089 (wiley.com [abgerufen am 16. Juni 2018]).
  2. ↑ a b Werkstoffdatenblatt. HSM, abgerufen am 16. Juni 2018 (deutsch).
  3. ↑ Titan und Titanlegierungen. 27. September 2002, S. 20, doi:10.1002/9783527611089 (wiley.com [abgerufen am 16. Juni 2018]).
  4. ↑ Robert Pederson: Microstructure and phase transformation of Ti-6Al-4V. Abgerufen am 26. Juni 2018 (englisch).
  5. ↑ Fachdatenbank Perinorm. Abgerufen am 21. Juni 2018 (deutsch, englisch).

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Gefüge Ti-6Al-4V bei 1000 facher Vergrößerung .tif
Autor/Urheber: Maschinenbau Student; modified: User:Arilou, Lizenz: CC BY-SA 4.0
Schliffbild eines Ti-6Al-4V -Gefüges (globular) bei 1000-facher Vergrößerung.
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