Ti-6Al-4V

^{سبيكة التيتانيوم} Ti-6Al-4V (رمز UNS: R56400 )، والتي تُعرف أحيانًا باسم TC4 أو Ti64 أو ASTM Grade 5 ، هي سبيكة تيتانيوم ^{ألفا - بيتا} تتميز بقوة نوعية عالية ومقاومة ممتازة للتآكل . وهي من أكثر سبائك التيتانيوم استخدامًا، وتُستخدم في نطاق واسع من التطبيقات التي تتطلب قوة عالية وكثافة منخفضة ومقاومة ممتازة للتآكل، كما هو الحال في صناعة الطيران والفضاء ، وفي زراعة الأطراف الاصطناعية والطبية الحيوية .

بدأت الدراسات المتعلقة بسبائك التيتانيوم المستخدمة في الدروع في الخمسينيات من القرن الماضي في ترسانة ووترتاون ، والتي أصبحت فيما بعد جزءًا من مختبر أبحاث الجيش . ^{[ 2 ] [ 3 ]}

كان ستانلي أبكويتز، خريج معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا عام 1948، رائدًا في صناعة التيتانيوم، ويُنسب إليه الفضل في اختراع سبيكة Ti-6Al-4V خلال فترة عمله في مختبر ترسانة ووترتاون التابع للجيش الأمريكي في أوائل الخمسينيات. ^{[ 4 ]}

تُستخدم سبائك التيتانيوم في الأجهزة الطبية المزروعة نظرًا لانخفاض معامل مرونتها، وتوافقها الحيوي العالي، ومقاومتها الأفضل للتآكل مقارنةً بالفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك الكوبالت. ^{[ 5 ]} وقد كانت هذه الخصائص دافعًا رئيسيًا للإدخال المبكر لسبائك α (cp-Ti) و α+β (Ti-6Al-4V)، فضلًا عن التطوير الأحدث لتركيبات جديدة من سبائك التيتانيوم وسبائك التيتانيوم β غير المستقرة المستخدمة في جراحة العظام. تتميز الأخيرة بتوافق حيوي مُحسَّن، ومعامل مرونة منخفض، ومقاومة فائقة للإجهاد المُتحكم فيه بالانفعال ومقاومة عالية للإجهاد الناتج عن الشقوق. ^{[ 6 ]} مع ذلك، فإن ضعف مقاومة القص والتآكل في سبائك التيتانيوم قد حدَّ من استخدامها في المجال الطبي الحيوي. وقد أظهرت مقاومة التآكل لسبائك β-Ti بعض التحسن مقارنةً بسبائك α#β.

(بالنسبة المئوية الوزنية  ) ^{[ 7 ]}

توجد سبيكة التيتانيوم Ti-6Al-4V عادةً في طورين: طور ألفا ذو البنية البلورية السداسية المكتظة (المجموعة الفراغية: P63/mmc) وطور بيتا ذو البنية البلورية المكعبة المتمركزة في الجسم (المجموعة الفراغية: Im-3m). وبينما تعتمد الخواص الميكانيكية على ظروف المعالجة الحرارية للسبيكة وتختلف باختلاف خصائصها، فإن نطاقات الخواص النموذجية لسبيكة Ti-6Al-4V المعالجة جيدًا موضحة أدناه. ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]} يعمل الألومنيوم على تثبيت طور ألفا، بينما يعمل الفاناديوم على تثبيت طور بيتا. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

يتميز سبيكة Ti-6Al-4V بموصلية حرارية منخفضة للغاية عند درجة حرارة الغرفة تتراوح بين 6.7 و 7.5 واط/متر·كلفن، ^{[ 13 ] [ 14 ]} مما يساهم في ضعف قابليتها للتشكيل نسبياً. ^{[ 14 ]}

تُعتبر السبيكة عرضة للإجهاد الناتج عن التوقف البارد . ^{[ 15 ] [ 16 ]}

تُعالج سبيكة Ti-6Al-4V حرارياً لتغيير كميات وبنية المادة المجهرية.${\displaystyle \alpha }$و${\displaystyle \beta }$تختلف البنية المجهرية للسبيكة اختلافًا كبيرًا تبعًا للمعالجة الحرارية الدقيقة وطريقة التصنيع. ومن بين عمليات المعالجة الحرارية الشائعة: التلدين بالطحن، والتلدين المزدوج، والمعالجة بالمحلول والتقادم. ^{[ 17 ]}

• هياكل صناعة الطيران. تتكون طائرة بوينغ 787 من 15% من التيتانيوم من حيث الوزن، ^{[ 18 ]} وطائرة إيرباص A350 من 14%. ^{[ 19 ]}
• الغرسات والأطراف الاصطناعية الطبية الحيوية. ^{[ 20 ]}
• سيارات سباق عالية الأداء.
• دراجات هوائية فاخرة.
• التصنيع الإضافي.
• التطبيقات البحرية: يُستخدم سبيكة التيتانيوم Ti-6Al-4V من الدرجة 5 على نطاق واسع في التطبيقات البحرية نظرًا لمقاومتها الاستثنائية للتآكل في بيئات مياه البحر. ^{[ 21 ]} تُستخدم هذه السبيكة في المكونات المعرضة للأجواء البحرية وتحت الماء، مثل بناء السفن ، ومنصات النفط والغاز البحرية ، والمعدات تحت سطح البحر. ^{[ 22 ] [ 23 ]} تُسهم مقاومتها للتآكل في خفض تكاليف الصيانة وإطالة عمر المعدات البحرية. ^{[ 24 ]}
• بحسب شركة آبل ، فإن الهيكل الأساسي لهاتف آيفون إير 2025 مصنوع من التيتانيوم المصقول من الدرجة الخامسة. ^{[ 25 ]}

• UNS: R56400
• معيار AMS: 4928 ^{[ 26 ]}
• معيار ASTM: F1472
• معيار ASTM: B265 الدرجة 5 ^{[ 27 ]}