Paduan titanium TC4, suatu paduan titanium tipe, berhasil dikembangkan oleh Amerika Serikat pada tahun 1954. Ini terdiri dari 6% elemen stabil dan 4% elemen stabil V. Komposisi nominal paduan titanium TC4 setara dengan 7.0 aluminium, dengan molibdenum setara dengan 2,9. Dalam keadaan anil, paduan tersebut mengandung 10%-15% fase beta. Penambahan aluminium meningkatkan kekuatan pada suhu kamar dan sifat kekuatan termal paduan dengan memperkuat fase melalui larutan padat dalam sistem Ti-Al-V. Di sisi lain, V berfungsi sebagai salah satu dari sedikit elemen paduan yang meningkatkan kekuatan dan plastisitas pada paduan titanium. Tidak seperti kebanyakan elemen paduan, V memiliki efek menguntungkan pada plastisitas paduan titanium karena mengurangi rasio sumbu c/a dari kisi -state, mendorong pembentukan -fase dan mencegah penggetasan paduan jangka panjang selama penggunaan.
Paduan titanium TC4 menonjol karena kinerja keseluruhannya yang luar biasa dan karakteristik proses yang menguntungkan. Paduan ini menunjukkan kekuatan sedang pada suhu kamar dan kekuatan tinggi pada suhu tinggi. Ini menunjukkan ketahanan yang mengagumkan terhadap mulur dan stabilitas termal, bersama dengan ketahanan lelah yang tinggi dan ketahanan penyebaran retak di air laut. Selain itu, ia menawarkan ketangguhan patah yang memuaskan dan ketahanan terhadap korosi tegangan garam termal. Paduan titanium TC4 juga menunjukkan penurunan sensitivitas hidrogen dibandingkan dengan paduan TC2 dan TC1. Oleh karena itu, ia menemukan kesesuaian dalam pembuatan berbagai komponen yang beroperasi dalam kisaran suhu luas -196 hingga 450 derajat, khususnya suku cadang yang dirancang dengan prinsip batas toleransi kerusakan.
Selain itu, paduan titanium TC4 menampilkan keuletan dan superplastisitas yang sangat baik, sehingga cocok untuk dibentuk menggunakan berbagai metode pemrosesan tekanan. Ini juga cocok untuk operasi pengelasan dan pemesinan, menawarkan keserbagunaan dalam teknik fabrikasi.
Paduan titanium TC4 tersedia dalam berbagai bentuk setengah jadi, termasuk batangan, tempa, lembaran, pelat tebal, profil, dan kabel. Selain itu, ia dapat diterapkan dalam pengecoran (disebut ZTC4).
Paduan Titanium TC4ELI
TC4ELI adalah versi paduan titanium TC4 yang disempurnakan, dibedakan berdasarkan perubahan kandungan aluminium dan penurunan kadar elemen interstisial seperti besi (Fe), nitrogen (N), hidrogen (H), dan oksigen (O).
Paduan titanium TC4ELI telah menjadi terkenal sebagai bahan pilihan untuk implan bedah medis karena biokompatibilitasnya yang luar biasa, modulus elastisitas rendah, sifatnya yang ringan, ketahanan terhadap korosi, tidak beracun, kekuatan luluh yang tinggi, umur kelelahan yang lebih lama, plastisitas suhu ruangan yang cukup besar, dan kemudahan pemasangan. sifat mampu bentuk. Di bidang medis, lembaran paduan titanium TC4ELI sebagian besar digunakan untuk aplikasi seperti perbaikan tengkorak dan fiksasi tulang, yang memerlukan persyaratan ketat untuk kekuatan, umur lelah, dan plastisitas.
Paduan titanium, yang terdiri dari titanium sebagai elemen dasar bersama dengan elemen paduan lainnya, menunjukkan dua struktur kristal isomorfik. Di bawah 882 derajat, titanium mengadopsi struktur kisi heksagonal padat yang dikenal sebagai -titanium, sementara itu berubah menjadi struktur kisi kubik berpusat pada tubuh yang disebut beta-titanium di atas 882 derajat. Dengan memasukkan elemen paduan yang tepat secara hati-hati untuk memodifikasi suhu transisi fase dan komposisi komponen, paduan titanium dengan struktur berbeda dapat diperoleh, dengan memanfaatkan karakteristik khas dari kedua struktur ini.
Dibangun di atas dasar paduan TC4, paduan titanium TC4ELI mengurangi keberadaan unsur interstisial seperti karbon (C), oksigen (O), dan nitrogen (N), serta unsur pengotor besi (Fe), sehingga menghasilkan pengurangan kekuatan. Namun, penyesuaian ini secara signifikan meningkatkan kapasitas dan ketangguhan paduan tersebut. TC4ELI menunjukkan plastisitas, ketangguhan, kinerja pengelasan, dan kinerja suhu rendah yang sangat baik, sehingga dapat diterapkan secara luas di bidang-bidang penting seperti teknik suhu rendah, perawatan medis, kapal laut, dan pesawat terbang.
Meskipun paduan TC4 cocok untuk digunakan di lingkungan biasa atau bersuhu tinggi, paduan TC4ELI dirancang khusus untuk lingkungan bersuhu sangat rendah.
Nilai yang sebanding dengan paduan titanium TC4 dan paduan titanium TC4ELI mencakup T-6A-4V/Grade 5 (kelas Amerika), BT 6 (kelas Rusia), IMI 318 (kelas Inggris), dan TiAI6V4 (kelas Jerman nilai).
Dalam bidang manufaktur peralatan medis, titanium dan paduan titanium banyak digunakan dalam mengatasi kerusakan tulang dan sendi yang disebabkan oleh trauma dan tumor. Sambungan buatan, pelat tulang, dan sekrup biasanya dibuat dari titanium dan paduan titanium, yang telah diterima secara luas dalam praktik klinis. Bahan-bahan ini digunakan pada sendi pinggul (termasuk kepala femoralis), sendi lutut, sendi siku, sendi metacarpophalangeal, sendi interphalangeal, mandibula, badan vertebra buatan (ortosis tulang belakang), rumah alat pacu jantung, jantung buatan (katup jantung), implan gigi buatan, titanium. -ortodontik gigi nikel, dan jaring titanium untuk kranioplasti. Kekuatan spesifik yang tinggi, biokompatibilitas yang sangat baik, dan ketahanan terhadap korosi oleh cairan tubuh membuat titanium dan paduan titanium semakin banyak dicari sebagai material.
Ti 6Al-4V ELI adalah varian paduan Ti 6Al-4V yang memiliki celah struktural yang lebih sempit, sehingga memungkinkannya mencapai ketangguhan maksimum. Kelas ini sangat cocok untuk aplikasi di air laut dan lingkungan bersuhu rendah. Biasanya, Ti 6Al-4V ELI digunakan dalam keadaan anil dan merupakan pilihan yang sangat baik untuk implan medis.
Proses produksinya melibatkan relaksasi anil, dimana paduan didinginkan dengan udara pada suhu berkisar antara 900 hingga 1200 derajat Fahrenheit untuk durasi 1 hingga 4 jam. Untuk batangan bulat dan tempa, proses anil ganda digunakan. Awalnya, anil larutan dilakukan pada suhu 50 hingga 100 derajat Fahrenheit di atas titik transisi beta. Bahan ditahan pada suhu ini selama minimal 1 jam sebelum didinginkan dengan udara. Selanjutnya, paduan tersebut dipanaskan kembali hingga 1300-1400 derajat Fahrenheit selama minimal 1 jam dan kemudian didinginkan dengan udara. Anil relaksasi direkomendasikan setelah operasi pengelasan.
