Titanium Gr23

Titan Grade 23 ist eine Version von Titan Grade 5 mit extra niedrigem interstitiellen Gehalt (ELI), die für medizinische Implantate, hochreine Anwendungen und kryogene Umgebungen entwickelt wurde. Titan Grade 23 ist Grade 5 sehr ähnlich, enthält jedoch weniger Sauerstoff, Stickstoff und Eisen. Die Kombination aus Biokompatibilität, Duktilität und hoher Festigkeit macht es ideal für kritische Anwendungen, bei denen Materialreinheit und Zähigkeit entscheidend sind.

Empfohlener Schweißzusatzwerkstoff: Ti-6Al-4V ELI unter Schutzgas wie Argon.

Allgemeine Materialbeschreibung:
Typ: α+β-Titanlegierung (~6 % Al, ~4 % V) mit besonders niedrigem Sauerstoff-, Kohlenstoff-, Stickstoff- und Eisengehalt
Struktur: Gemischte Alpha- und Beta-Struktur (HCP + BCC)
Entwickelt für: Medizinische Implantate und Anwendungen, die extreme Zähigkeit und geringe interstitielle Kontamination erfordern
Alternative Bezeichnungen: Titan Grade 23, Ti-6Al-4V ELI, UNS R56401, ASTM F136 (Implantate), ISO 5832-3

Hauptvorteile:
Hohe Festigkeit (~900 MPa) bei gleichzeitig höherer Zähigkeit und Formbarkeit als Grade 5
Außergewöhnliche Biokompatibilität – wird in orthopädischen und dentalen Implantaten verwendet
Extra niedriger Sauerstoffgehalt – verbesserte Zähigkeit, selbst bei kryogenen Temperaturen
Gute Korrosionsbeständigkeit in Körperflüssigkeiten und Meeresumgebungen
Sehr gute Schweißbarkeit und gute Oberflächengüte nach der Bearbeitung

Nachteile / Einschränkungen:
Teurer als Grade 5 – aufgrund kontrollierter chemischer Reinheit
Nicht für hohe Temperaturen (> 450 °C) optimiert
Schlechtere Formbarkeit als reines Titan (Grade 2, 4) – erfordert Warmbearbeitung für komplexe Formen

Anwendungen nach Branche und Wert:
Medizintechnik: Hüft-, Knie-, Wirbelsäulenimplantate, Dentalimplantate – Biokompatibilität + Festigkeit
Luftfahrt / Verteidigung: Strukturkomponenten mit Anforderungen an Zähigkeit und geringe Defektrate
Kryotechnologie: Komponenten, die bei sehr niedrigen Temperaturen funktionieren müssen – Zähigkeit bleibt erhalten
Lebensmittel / Reinraum: Geringe Ionenemission, gute Korrosionsstabilität
Hochtechnologie: Halbleiterausrüstung – Materialreinheit + Korrosionsbeständigkeit

Allgemeine Korrosionsbeschreibung:
Dichter und selbstheilender Oxidfilm – sehr beständig gegen Körperflüssigkeiten, Salzlösungen und Säuren
Gute Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion und Lochfraß
Nicht empfindlich gegenüber wasserstoffinduzierter Versprödung im Normalbetrieb

Korrosionsumgebungen, in denen das Material gut funktioniert:
Körperflüssigkeiten (Blut, Speichel, interstitielle Flüssigkeit)
Physiologische Salzlösungen und Meerwasser
Milde Säuren, oxidierende Chemikalien
Wasserdampf, feuchte Umgebungen mit Sterilisationsanforderungen

Korrosionsumgebungen, in denen das Material vermieden werden sollte:
Flusssäure (HF)
Reduzierende Säuren bei hoher Temperatur ohne Sauerstoffzufuhr
Statische, saure Chloridumgebungen mit geringer Passivität

Technische Materialeigenschaften (geglühter Zustand, ASTM F136):
Eigenschaft (Typischer Wert)
0,2-Dehngrenze: ~795–860 MPa
Zugfestigkeit: ~860–950 MPa
Bruchdehnung: ~14–15 %
Dichte: ~4,43 g/cm³
E-Modul: ~114 GPa
Wärmeleitfähigkeit: ~6,7 W/m·K
Einsatztemperatur: Empf. ≤ 400 °C (kurzzeitig bis ~540 °C)
Schweißbarkeit: Sehr gut – erfordert Schutzgas (Argon)
Bearbeitbarkeit: Gut – erfordert jedoch scharfe Werkzeuge und Kühlung