A liga de titânio TC4, um tipo de liga de titânio, foi desenvolvida com sucesso pelos Estados Unidos em 1954. Ela compreende 6% de elemento estável e 4% de elemento estável V. A composição nominal da liga de titânio TC4 é equivalente a 7.0 alumínio, com molibdênio equivalente a 2,9. Em seu estado recozido, a liga contém 10%-15% de fase beta. A adição de alumínio aumenta a resistência à temperatura ambiente e as propriedades de resistência térmica da liga, fortalecendo a fase através da solução sólida no sistema Ti-Al-V. Por outro lado, o V serve como um dos poucos elementos de liga que melhora a resistência e a plasticidade das ligas de titânio. Ao contrário da maioria dos elementos de liga, V tem um efeito benéfico na plasticidade das ligas de titânio, pois reduz a relação do eixo c/a da rede do estado -, promovendo a formação da fase - e evitando a fragilização da liga a longo prazo durante o uso.
A liga de titânio TC4 se destaca por seu desempenho geral excepcional e características de processo favoráveis. Esta liga apresenta resistência moderada à temperatura ambiente e alta resistência a temperaturas elevadas. Demonstra admirável resistência à fluência e estabilidade térmica, juntamente com alta resistência à fadiga e à propagação de trincas na água do mar. Além disso, possui tenacidade à fratura satisfatória e resistência à corrosão por tensão salina térmica. A liga de titânio TC4 também apresenta sensibilidade reduzida ao hidrogênio em comparação com as ligas TC2 e TC1. Consequentemente, encontra adequação na fabricação de vários componentes que operam dentro de uma ampla faixa de temperatura de -196 a 450 graus, particularmente peças projetadas com o princípio do limite de tolerância a danos em mente.
Além disso, a liga de titânio TC4 apresenta excelente ductilidade e superplasticidade, tornando-a adequada para moldagem usando vários métodos de processamento sob pressão. Também se adapta bem a operações de soldagem e usinagem, oferecendo versatilidade nas técnicas de fabricação.
A liga de titânio TC4 está disponível em diferentes formas semiacabadas, incluindo barras, peças forjadas, chapas, chapas grossas, perfis e fios. Além disso, encontra aplicação em peças fundidas (referidas como ZTC4).
Liga de titânio TC4ELI
TC4ELI é uma versão aprimorada da liga de titânio TC4, que se distingue por seu conteúdo alterado de alumínio e níveis reduzidos de elementos intersticiais como ferro (Fe), nitrogênio (N), hidrogênio (H) e oxigênio (O).
A liga de titânio TC4ELI ganhou destaque como material preferido para implantes médicos cirúrgicos devido à sua excepcional biocompatibilidade, baixo módulo de elasticidade, natureza leve, resistência à corrosão, não toxicidade, alto limite de escoamento, vida útil prolongada à fadiga, considerável plasticidade à temperatura ambiente e facilidade de formabilidade. Na área médica, as folhas de liga de titânio TC4ELI são predominantemente empregadas para aplicações como reparo de crânio e fixação óssea, onde existem requisitos rigorosos de resistência, resistência à fadiga e plasticidade.
A liga de titânio, compreendendo titânio como elemento de base juntamente com outros elementos de liga, exibe duas estruturas cristalinas isomórficas. Abaixo de 882 graus, o titânio adota uma estrutura de rede hexagonal compacta conhecida como -titânio, enquanto se transforma em uma estrutura de rede cúbica centrada no corpo chamada beta-titânio acima de 882 graus. Ao incorporar cuidadosamente elementos de liga apropriados para modificar a temperatura de transição de fase e a composição dos componentes, podem ser obtidas ligas de titânio com estruturas diferentes, capitalizando as características distintivas destas duas estruturas.
Com base na liga TC4, a liga de titânio TC4ELI reduz a presença de elementos intersticiais como carbono (C), oxigênio (O) e nitrogênio (N), bem como elemento de impureza ferro (Fe), resultando em uma redução na força. No entanto, este ajuste aumenta significativamente a capacidade e a tenacidade da liga. O TC4ELI apresenta excelente plasticidade, tenacidade, desempenho de soldagem e desempenho em baixas temperaturas, tornando-o amplamente aplicável em áreas cruciais, como engenharia de baixas temperaturas, tratamentos médicos, navios e aeronaves.
Embora a liga TC4 seja adequada para uso em ambientes comuns ou de alta temperatura, a liga TC4ELI é projetada especificamente para ambientes de temperatura ultrabaixa.
Classes comparáveis à liga de titânio TC4 e à liga de titânio TC4ELI incluem T-6A-4V/Grau 5 (grau americano), BT 6 (grau russo), IMI 318 (grau britânico) e TiAI6V4 (grau alemão). nota).
No domínio da fabricação de equipamentos médicos, o titânio e as ligas de titânio são amplamente utilizados no tratamento de danos ósseos e articulares causados por traumas e tumores. Articulações artificiais, placas ósseas e parafusos são comumente feitos de titânio e ligas de titânio, que ganharam ampla aceitação na prática clínica. Esses materiais são empregados nas articulações do quadril (incluindo cabeças femorais), articulações do joelho, articulações do cotovelo, articulações metacarpofalângicas, articulações interfalângicas, mandíbulas, corpos vertebrais artificiais (órteses espinhais), caixas de marca-passos, corações artificiais (válvulas cardíacas), implantes dentários artificiais, titânio -ortodontia dentária de níquel e malha de titânio para cranioplastia. A alta resistência específica, excelente biocompatibilidade e resistência à corrosão por fluidos corporais tornam o titânio e as ligas de titânio materiais cada vez mais procurados.
Ti 6Al-4V ELI é uma variante da liga Ti 6Al-4V que apresenta uma lacuna estrutural mais estreita, permitindo atingir máxima tenacidade. Esta classe é particularmente adequada para aplicações em água do mar e ambientes de baixa temperatura. Normalmente, o Ti 6Al-4V ELI é utilizado no estado recozido e é uma excelente escolha para implantes médicos.
O processo de produção envolve recozimento por relaxamento, onde a liga é resfriada a ar em temperaturas que variam de 900 a 1200 graus Fahrenheit por um período de 1 a 4 horas. Para barras redondas e forjadas, é empregado um processo de recozimento duplo. Inicialmente, o recozimento em solução é conduzido a uma temperatura de 50 a 100 graus Fahrenheit acima do ponto de transição beta. O material é mantido nesta temperatura por no mínimo 1 hora antes de ser resfriado ao ar. Posteriormente, a liga é reaquecida a 1300-1400 graus Fahrenheit durante pelo menos 1 hora e depois resfriada a ar. O recozimento por relaxamento é recomendado após as operações de soldagem.
