Titanium Gr23

Titanium Grade 23 to wersja Titanium Grade 5 o ekstra niskiej zawartości tlenu śródmiąższowego (ELI), opracowana do implantów medycznych, zastosowań o wysokiej czystości i środowisk kriogenicznych. Titanium Grade 23 jest bardzo podobny do Grade 5, z tą różnicą, że Grade 23 ma mniej tlenu, azotu i żelaza. Połączenie biokompatybilności, ciągliwości i wysokiej wytrzymałości sprawia, że materiał ten idealnie nadaje się do zastosowań krytycznych, w których czystość i wytrzymałość materiału mają kluczowe znaczenie.

Zalecany materiał wypełniający do spawania: Ti-6Al-4V ELI w osłonie gazu, np. argonu.

Ogólny opis materiału:
Typ: stop tytanu α+β (~6% Al, ~4% V) o wyjątkowo niskiej zawartości tlenu, węgla, azotu i żelaza
Struktura: mieszana struktura alfa + beta (HCP + BCC)
Opracowany dla: implantów medycznych i zastosowań wymagających ekstremalnej wytrzymałości i niskiego zanieczyszczenia śródmiąższowego
Alternatywne nazwy: Tytan klasy 23, Ti-6Al-4V ELI, UNS R56401, ASTM F136 (implanty), ISO 5832-3

Główne zalety:
Wysoka wytrzymałość (~900 MPa) przy jednoczesnej większej twardości i bardziej plastyczny niż Grade 5
Wyjątkowa biokompatybilność – stosowany w implantach ortopedycznych i stomatologicznych
Bardzo niska zawartość tlenu – zwiększona wytrzymałość, nawet w temperaturach kriogenicznych
Dobra odporność na korozję w płynach ustrojowych i środowisku morskim
Bardzo dobra spawalność i dobre wykończenie powierzchni po obróbce

Wady / ograniczenia:
Droższy niż Grade 5 – ze względu na kontrolowaną czystość chemiczną
Niezoptymalizowany do wysokich temperatur (>450°C)
Gorsza plastyczność niż czysty tytan (Grade 2, 4) – wymaga obróbki na gorąco w celu uzyskania złożonych kształtów

Zastosowania według przemysłu i wartości:
Technologia medyczna: implanty biodrowe, kolanowe, kręgosłupa, implanty stomatologiczne – biokompatybilność + wytrzymałość
Lotnictwo / Obrona: elementy konstrukcyjne wymagające wytrzymałości i niskiego poziomu defektów
Kriotechnologia: elementy, które muszą działać w bardzo niskich temperaturach – zachowana wytrzymałość
Żywność / Pomieszczenie czyste: Niska emisja jonów, dobra stabilność korozyjna
Wysoka technologia: Sprzęt półprzewodnikowy – czystość materiału + odporność na korozję

Ogólny opis korozji:
Gęsta i samonaprawiająca się warstwa tlenku – bardzo odporna na płyny ustrojowe, roztwory soli i kwasy
Dobra odporność na korozję naprężeniową i wżery
Niewrażliwy na kruchość wywołaną wodorem podczas normalnej pracy

Środowiska korozyjne, w których materiał dobrze się sprawdza:
Płyny ustrojowe (krew, ślina, płyn śródmiąższowy)
Fizjologiczne roztwory soli i woda morska
Łagodne kwasy, chemikalia utleniające
Para wodna, wilgotne środowiska z wymaganiami sterylizacji

Środowiska korozyjne, w których należy unikać materiału:
Kwas fluorowodorowy (HF)
Kwasy redukujące w wysokiej temperaturze bez dopływu tlenu
Statyczne, kwaśne środowiska chlorkowe o niskiej pasywności

Właściwości techniczne materiału (stan wyżarzany, ASTM F136):
Właściwość (wartość typowa)
Granica plastyczności (0,2%): ~795–860 MPa
Wytrzymałość na rozciąganie: ~860–950 MPa
Wydłużenie przy zerwaniu: ~14–15%
Gęstość: ~4,43 g/cm³
Moduł sprężystości: ~114 GPa
Przewodność cieplna: ~6,7 W/m·K
Temperatura użytkowania: Zalecana ≤ 400°C (krótkotrwale do ~540°C)
Spawalność: Bardzo dobra – wymaga gazu osłonowego (argon)
Obróbka skrawaniem: Dobra – ale wymaga ostrych narzędzi i chłodzenia