Titanium Gr23

Titaaniluokka 23 on erittäin matalan välikerroksen (ELI) omaava versio titaanista luokka 5, joka on kehitetty lääketieteellisiin implantteihin, erittäin puhtaisiin sovelluksiin ja kryogeenisiin ympäristöihin. Titaaniluokka 23 on hyvin samankaltainen kuin luokka 5, paitsi että luokassa 23 on vähemmän happea, typpeä ja rautaa. Bioyhteensopivuuden, venyvyyden ja suuren lujuuden yhdistelmä tekee siitä ihanteellisen kriittisiin sovelluksiin, joissa materiaalin puhtaus ja sitkeys ovat ratkaisevan tärkeitä.

Suositeltu hitsauslisäaine: Ti-6Al-4V ELI suojakaasun, kuten argonin, alla.

Yleinen materiaalikuvaus:
Tyyppi: α+β-titaaniseos (~6% Al, ~4% V), jossa on erittäin alhainen happi-, hiili-, typpi- ja rautapitoisuus
Rakenne: Sekoitettu alfa + beeta -rakenne (HCP + BCC)
Kehitetty: Lääketieteellisiin implantteihin ja sovelluksiin, jotka vaativat äärimmäistä sitkeyttä ja vähäistä kudoskontaminaatiota
Vaihtoehtoiset nimet: Titaaniluokka 23, Ti-6Al-4V ELI, UNS R56401, ASTM F136 (implantit), ISO 5832-3

Tärkeimmät edut:
Korkea lujuus (~900 MPa) ja samalla sitkeämpi ja muovattavampi kuin luokka 5
Poikkeuksellinen bioyhteensopivuus – käytetään ortopediassa ja hammaslääketieteessä implantit
Erittäin alhainen happipitoisuus – parannettu sitkeys jopa kryogeenisissä lämpötiloissa
Hyvä korroosionkestävyys kehon nesteissä ja meriympäristöissä
Erittäin hyvä hitsattavuus ja hyvä pinnanlaatu koneistuksen jälkeen

Haitat / Rajoitukset:
Kalliimpi kuin luokka 5 – kontrolloidun kemiallisen puhtauden vuoksi
Ei optimoitu korkeisiin lämpötiloihin (>450 °C)
Huonompi muovattavuus kuin puhtaalla titaanilla (luokka 2, 4) – vaatii kuumamuokkausta monimutkaisille muodoille

Sovellukset toimialan ja arvon mukaan:
Lääketieteellinen teknologia: Lonkka-, polvi-, selkärangan implantit, hammasimplantit – bioyhteensopivuus + lujuus
Ilmailu / puolustus: Rakenteelliset komponentit, joilla on sitkeys- ja alhainen vikapitoisuusvaatimuksia
Kryoteknologia: Komponentit, joiden on toimittava erittäin matalissa lämpötiloissa – sitkeys säilyy
Elintarvike / puhdastila: Alhainen ioniemissio, hyvä korroosionkestävyys
Huipputeknologia: Puolijohdelaitteet – materiaalin puhtaus + korroosionkestävyys

Yleinen korroosio kuvaus:
Tiheä ja itsekorjautuva oksidikalvo – erittäin kestävä kehon nesteille, suolaliuoksille ja hapoille
Hyvä kestävyys jännityskorroosiohalkeilulle ja pistekorroosiolle
Ei herkkä vedyn aiheuttamalle haurastumiselle normaalin käytön aikana

Korroosioympäristöt, joissa materiaali toimii hyvin:
Kehon nesteet (veri, sylki, kudosneste)
Fysiologiset suolaliuokset ja merivesi
Miedot hapot, hapettavat kemikaalit
Vesihöyry, kosteat ympäristöt, joissa on sterilointivaatimuksia

Korroosioympäristöt, joissa materiaalia tulisi välttää:
Fluorivetyhappo (HF)
Pelkistävät hapot korkeassa lämpötilassa ilman happea
Staattiset, happamat kloridiympäristöt, joilla on alhainen passiivisuus

Materiaalin tekniset ominaisuudet (hehkutettu tila, ASTM F136):
Ominaisuus (tyypillinen arvo)
Myötölujuus (0,2 %): ~795–860 MPa
Vetolujuus: ~860–950 MPa
Murtovenymä: ~14–15 %
Tiheys: ~4,43 g/cm³
Elastisuusmoduuli: ~114 GPa
Lämmönjohtavuus: ~6,7 W/m·K
Käyttölämpötila: Suositeltu ≤ 400 °C (lyhytaikaisesti jopa ~540 °C)
Hitsauskyky: Erittäin hyvä – vaatii suojakaasun (argon)
Lastettavaus: Hyvä – mutta vaatii teräviä työkaluja ja jäähdytystä