Legura titanijuma razreda 5, poznatija kao Ti‑6Al‑4V, je najrasprostranjenija legura + titanijum u vazduhoplovnoj, energetskoj, medicinskoj i pomorskoj industriji. Njegova otpornost na lom jedno je od ključnih mehaničkih svojstava koja određuju njegovu pouzdanost u uvjetima dinamičkog, udarnog ili cikličkog opterećenja.
Čvrstoća loma opisuje otpornost materijala na širenje pukotina. Za metalne materijale, obično se izražava korištenjem žilavosti loma u ravni deformacije KIC i kritične brzine oslobađanja energije GIC. Ti‑6Al‑4V stepena 5 pokazuje umjereno visoku i stabilnu žilavost loma, koja značajno varira u zavisnosti od termičke obrade, mikrostrukture i debljine.
U žarenom (Mill Annealed, MA) stanju, koje je najčešće stanje isporuke, legura titanijuma razreda 5 obično ima KIC vrijednost u rasponu od oko 55 do 77 MPa·m¹ᐟ².
Ovaj nivo žilavosti omogućava leguri da se odupre naglom rastu prslina pod statičkim ili umerenim dinamičkim opterećenjima. Kada se obrađuje u uslovima tretiranih rastvorom i odležavanjem (STA) radi postizanja veće čvrstoće, žilavost loma se blago smanjuje, obično pada između 44 i 55 MPa·m¹ᐟ². Ovaj kompromis između čvrstoće i žilavosti tipičan je za strukturne legure visokih performansi.
U poređenju sa drugim konstrukcijskim materijalima, Ti‑6Al‑4V ima mnogo veću otpornost na lom od mnogih čelika visoke čvrstoće i legura aluminijuma na sličnim nivoima čvrstoće. Održava dobru žilavost čak i na temperaturama ispod nule, što ga čini pogodnim za kriogena i niskotemperaturna radna okruženja. Njegova žilavost također ostaje stabilna do umjereno visokih temperatura, što je kritično za komponente plinskih turbina, lopatice kompresora i strukturne dijelove aviona.
Mikrostruktura igra odlučujuću ulogu u otpornosti na lom legure titanijuma stepena 5.
Fina, ujednačena i ravnoosna + mikrostruktura općenito pruža odličnu ravnotežu snage i žilavosti. Grube mikrostrukture ili prekomjerno krhki granični slojevi zrna mogu smanjiti otpornost na rast pukotina i smanjiti efektivnu žilavost loma. Pravilna kontrola kovanja, temperature termičke obrade, brzine hlađenja i vremena starenja može optimizirati mikrostrukturu kako bi se poboljšala žilavost i performanse zamora.
Još jedna važna karakteristika je otpornost legure na rast prslina od zamora.
Ti‑6Al‑4V stepena 5 ima nisku stopu rasta pukotina od zamora, što znači da je manja vjerovatnoća da će se mali unutrašnji ili površinski defekti brzo proširiti pod cikličnim opterećenjem. Ovo je posebno vrijedno za dijelove trupa aviona, komponente stajnog trapa, pričvršćivače i posude pod pritiskom, gdje su dugotrajna izdržljivost i sigurnost bitni.
U praktičnim inženjerskim aplikacijama, žilavost loma razreda 5 je dovoljno visoka za većinu nosivih konstrukcija.
Izbjegava rizik od krtog loma koji se vidi kod nekih materijala visoke čvrstoće, a istovremeno održava izuzetan omjer čvrstoće i težine i otpornost na koroziju. Iz tog razloga, ostaje poželjan izbor u dizajnu koji zahtijeva visoku čvrstoću, umjerenu žilavost i lagane performanse.
Ukratko, legura titanijuma razreda 5 pokazuje odličnu i pouzdanu otpornost na lom pogodnu za kritične konstrukcijske primene.Njegova žilavost se može prilagoditi termičkom obradom i obradom kako bi zadovoljila specifične zahtjeve dizajna, uspostavljajući svoju poziciju najsvestranije i najšire primjenjene legure titana na svijetu.
