تیتانیوم پزشکی گرید 23 (Ti Gr23)
آلیاژ تیتانیوم گرید 23 در حقیقت زیرمجموعه‌ای از آلیاژ تیتانیوم گرید 5 یا Ti-6Al-4V است که میزان کمتری از عناصر بینابینی در ساختار خود دارد و اصطلاحاً به آن Eli یا ( (Extra low interstitials می‌گویند. این آلیاژ همانند تیتانیوم گرید 23، یکی از پرکاربردترین آلیاژهای تیتانیوم است و با روش‌های ذوب VAR و ذوب مجدد تولید میشود. Ti Grade 23 یک نوع آلیاژ تمیز (clean alloy) به شمار می‌رود و میزان عناصر بینابینی و آهن در آن پایین نگه داشته میشود.
آلیاژ Ti grade 23 مقاومت به خوردگی بسیار خوبی به ویژگی‌های در محیط‌های کلریدی دارد. آلیاژ تیتانیوم گرید 23 با بدن و استخوان انسان، سازگار است و به همین دلیل می‌تواند برای ساخت ایمپلنت‌های جراحی مورد استفاده قرار بگیرد.
با وجود اینکه آلیاژ Ti-6Al-4V Eli به عنوان بهترین گرید تیتانیوم جهت استفاده در کاربردهای پزشکی و دندانپزشکی شناخته میشود، اما در شرایطی که نیاز به چقرمگی، استحکام بالا، وزن کم و مقاومت به خوردگی مناسب وجود داشته باشد، می‌توان از آن استفاده کرد.
آلیاژ تیتانیوم گرید 23 حتی در دماهای پایین و نزدیک به 253- درجه سانتی‌گراد، چقرمگی یا تافنس خوبی از خود نشان می‌دهد. همان‌طور که پیش‌تر نیز ذکر شد در گرید 23، میزان عناصر بینابینی مثل اکسیژن و آهن نسبت به گرید 5، کمتر است. این موضوع موجب شده تا آلیاژ تیتانیوم گرید 23، استحکام خستگی بالا، قابلیت شکل‌پذیری مناسب و مدول الاستیک کمی داشته باشد.
توجه کنید که آلیاژ تیتانیوم گرید 23 معمولاً در شرایط غیر پیرشده برای کاربردهایی که نیازمند بیشترین میزان چقرمگی هستند، مورد استفاده قرار میگیرد.
تیتانیوم گرید 5 پزشکی مشابه گرید 5 اما با میزان اکسیژن، نیتروژن و آهن پایین‌تر است. این آلیاژ دارای انعطاف‌پذیری و تافنس شکست بهتر نسبت به تیتانیوم گرید 5 است. شکل کارشده آن در جایی که استحکام متوسط، نسبت استحکام به وزن خوب، و خواص خوردگی مطلوب مورد نیاز است، استفاده میشود. این آلیاژ به طور متداول در ایمپلنت‌های پزشکی زمانی که استحکام اهمیت بالایی دارد، مورد استفاده قرار می‌گيرد.
ترکیب شیمیایی Ti Grade 23 (تیتانیوم پزشکی گرید 23)
Hydrogen
H
0/0125 |
Nitrogen
N
0/05 |
Carbon
C
0/08 |
Oxygen
O
0/13 |
Iron
Fe
0/25 |
Vanadium
V
3/50-4/50 |
Aluminium
Al
5/50-6/75 |
Titanium
Ti
Balance |
خواص مکانیکی Ti Grade 23 (تیتانیوم پزشکی گرید 23)
| سختی (HV) |
مدول الاستیک (GPa) |
درصد تغییر طول در 50 میلیمتر (2 اینچ) |
استحکام تسلیم (MPa) |
استحکام کششی (MPa) |
| 350 |
114 |
15 |
825 |
895 |
خواص فیزیکی Ti Grade 23 (تیتانیوم پزشکی گرید 23)
| چگالی تیتانیوم Ti-Gr23 (g/cm3) |
مقاومت الکتریکی (cm/Ωµ) |
نقطه ذوب (ºC) |
(J/mol.°C) ظرفیت گرمایی ویژه |
| 4/43 |
|
|
|
خواص خوردگی Ti Grade 23 (تیتانیوم پزشکی گرید 23)
| تیزاب سلطانی |
هیدروژن سولفید
(H2S) |
اسید فرمیک
(HCOOH) |
اسید استیک
(CH3COOH) |
کلر
(-Cl) |
آب دریا
(3/5%NaCl) |
اسید نیتریک
(HNO3) |
اسید فسفریک
(H3PO4) |
اسید هیدروفلوئوریک
(HF) |
اسید هیدروکلریک
(HCl) |
اسید سولفوریک
(H2SO4) |
|
|
|
|
خیلی خوب |
|
|
|
|
|
|
خواص حرارتی و اکسیداسیون Ti Grade 23 (تیتانیوم پزشکی گرید 23)
| حداکثر دمای کاری تیتانیوم ºC ،Gr23 |
ضريب هدايت حرارتی تیتانیوم Gr23، W/m.K |
ضریب انبساط حرارتی، °C / |
پیوسته
-- |
ناپیوسته
350 |
7/3 |
|
استانداردهای Ti Grade 23 (تیتانیوم پزشکی گرید 23)
| نام‌های دیگر |
ASTM |
AMS |
UNS |
EN Chemical Designation |
EN Numeric Designation
(DIN) |
AISI |
Grade 5 ELI
Ti-6Al-4V ELI
Ti-6Al-4V ELI |
B265
B348
B363
B381
B861
B862
F136 |
4907
4930
4956 |
R56401 |
|
3.7165 |
|
ویژگی‌های کلیدی Ti Grade 23 (تیتانیوم پزشکی گرید 23)
- آلياژهای آلفا-بتا بهترين خواص مكانيكی را بين آلياژهای تيتانيوم دارد
- قابليت افزايش استحكام به وسيله انجام عمليات حرارتی
- قابليت انجام عمليات حرارتی كمتر نسبت به آلياژهای تكفاز بتا
- قابليت جوشكاری ضعيف به دليل وجود ريز ساختار دوفازی
 |
علاوه بر عناصر آلیاژی آلومینیوم و وانادیوم، عناصر بینابینی نیتروژن، اکسیژن، کربن و هیدروژن نقش بسیار مهمی در تعیین خواص تیتانیوم گرید 23 دارند. میزان عناصر بینابینی در آلیاژ تیتانیوم گرید 23، به گونه‌ای است که موجب بهبود چقرمگی و پتانسیل کششی آن میشود و همچنین برا قابلیت ماشنیکاری نیز تأثیر مثبتی می‌گذارد.
مقاومت به خوردگی تیتانیوم گرید 23
همان‌طور که پیش‌تر نیز ذکر شد، تشکیل لایه اکسیدی تأثیر به سزایی در مقاومت به خوردگی آلیاژ تیتانیوم گرید 23 دارد. این لایه اکسیدی در اتمسفر و محیط‌های حاوی اکسیژن، ایجاد میشود و ضخامت آن تقریباً از 1 تا 2 نانومتر کمتر است. البته ضخامت لایه اکسیدی تشکیل شده را می‌توان با اکسیداسیون آندی به طور قابل توجهی افزایش داد.
آلیاژ Titan grade 23 می‌تواند در حمام‌های اسید اکسیدکننده مثل فسفریک اسید (H3PO4) و سولفوریک اسید (H2SO4) به راحتی تحت اکسیداسیون آندی قرار بگیرد. لایه‌های اکسیدی ضخیم تیتانیوم اکسید (TiO2) که در اثر اکسیداسیون آندی به وجود می‌آیند، در بهبود خواص گلایدینگ (Gliding) موثر هستند. این لایهها همچنین در بهبود مقاومت سایشی و مقاومت در مقابل خوردگی فرسایشی نیز تأثیر مثبتی دارند.
خاصیت زیست‌سازگاری تیتانیوم گرید 23
یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های تیتانیوم گرید 23 که تأثیر به‌سزایی در افزایش کاربردهای پزشکی آن دارد، خاصیت زیست‌سازگاری مناسب است. این ویژگی به دلیل ظرفیت و قابلیت آلیاژ برای تشکیل خود به خودی لایه Passive اکسیدی (TiO2) می‌باشد که در حضور اکسیژن رخ می‌دهد. البته این لایهها همان‌طور که قبلا بیان شد، ضخامتی کمتر از 1 تا 2 نانومتر دارند. تولید لایه‌های ضخیم‌تر در اثر اکسیداسیون آندی موجب بهبود خاصیت زیست‌سازگاری و مقاومت در برابر خوردگی میشود.
تردی هیدروژنی
هیدروژن به آسانی می‌تواند در تیتانیوم نفوذ کند و باعث پدیده مخرب تردی هیدروژنی شود. به همین دلیل باید به هر طریقی از ایجاد آلودگی‌های H2 در آلیاژهای تیتانیوم از جمله گرید 23، جلوگیری نمود. منابع آلودگی H2 برای آلیاژهای Ti، غالباً اتمسفرهای محافظ، واکنش‌های شیمیایی و الکتروشیمیایی تولیدکننده H2 هستند.
تفاوت و شباهت تیتانیوم گرید 23 و گرید 5
تیتانیوم گرید 5 یا Ti-6Al-4V پرکاربردترین آلیاژ تیتانیوم در جهان است و به دلیل چگالی پایینش (g/cm3 43/4) جزو آلیاژهای سبک قرار دارد. وجود ویژگی‌هایی همچون استحکام بالا در کنار چگالی کم و مقاومت به خوردگی عالی، موجب شده تا قطعات جنس تیتانیوم کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف داشته باشند. تیتانیوم و آلیاژهای آن از سال 1950 تاکنون، با موفقیت در صنایع هوافضا و اتومبیل مورد استفاده قرار گرفته‌اند. یکی دیگر از ویژگی‌های برجسته تیتانیوم، ضریب انبساط حرارتی آن است. همچنین با توجه به خاصیت زیست‌سازگار بودن تیتانیوم، امکان استفاده از آن در تکنولوژی‌های پزشکی نیز وجود دارد.
آلیاژ تیتانیوم گرید 23 یکی از بهترین گزینه‌ها برای کاربردهای پزشکی محسوب میشود و وقوع اکسیداسیون آندی در آن می‌تواند به بهبود خاصیت زیست‌سازگاری، کمک کند.
آلیاژ تیتانیوم گرید 23 نسبت به گرید 5، میزان عناصر بینابینی آهن و اکسیژن کمتری دارد. این آلیاژ یک گزینه عالی برای ساخت ایمپلنت‌های مفصل ران و ایمپلنت‌های دندانپزشکی است.
وجود درصد کمتری از اکسیژن در تیتانیوم گرید 23 موجب شده تا این آلیاژ قابلیت شکل‌پذیری و انعطاف‌پذیری بهتری نسبت به گرید 5 داشته باشد و از طرفی تافنس یا چقرمگی و قابلیت ماشینکاری آن هم بهبود یابد. با این وجود برخی خواص مکانیکی گریذ 23 در مقایسه با گرید 5، ضعیف‌تر است. آلیاژ Ti-6Al-4V Eli به نوعی گونه خالص‌تر آلیاژ تیتانیوم گرید 5 محسوب میشود.
مقایسه‌ای از استحکام کششی و استحکام تسلیم تیتانیوم‌های گرید 23 و گرید 5
بررسی ریزساختار تیتانیوم گرید 23
آلیاژ تیتانیوم گرید 23 مانند تیتانیوم گرید 5، از نوع آلفا-بتا است. آلفا و بتا، فازهای تیتانیوم محسوب میشود که هر کدام در محدوده دمایی مشخصی پایدار هستند. در تیتانیوم‌های خالص تجاری گرید 1تا 4، فلز دارای تنها یک فاز است. اما آلیاژهای تیتانیوم می‌توانند به صورت تک‌فاز و یا دو فاز باشند.
به طور کلی در دمای تقریباً بالاتر از 1000 درجه سانتی‌گراد، فاز بتا در ساختار تیتانیوم پایدار است. این فاز دارای ساختار شبکه‌ای bcc می‌باشد. در دمای کمتر از 1000 درجه سانتی‌گراد، فاز آلفا با شبکه هگزاگونال یا hcp، پایداری دارد.
عناصر آلیاژی در آلیاژهای تیتانیوم می‌توانند نقش مهمی بر ریزساختار بگذارند. به طور مثال عناصری مثل کروم، نئوبیوم، مس، آهن، مولیبدن، تانتالیوم و البته وانادیوم، می‌توانند به پایداری فاز بتا کمک کنند. این اتفاق به دلیل کاهش دمای استحاله تبدیل آلفا به بتا رخ می‌هد. از طرفی عناصر آلیاژی مثل آلومینیوم و عناصر بینابینی نظیر اکسیژن، نیتروژن و کربن، در پایداری فاز آلفا موثر هستند، زیرا دمای استحاله تبدیل آلفا به بتا را افزایش می‌دهند.
در آلیاژهای با ریزساختار آلفا-بتا نظیر تیتانیوم گرید 23 افزودن کنترل شده مقداری از عناصر پایدارکننده بتا، موجب کاهش دمای استحاله آلفا به بتا میشود و آن را تا دمای اتاق پایین می‌آورد. در نتیجه سیستم شامل دو فاز آلفا و بتا خواهد بود. این اتفاق با حتی مقدار اندکی از عناصر پایدارکننده فاز بتا امکان‌پذیر است. در آلیاژ تیتانیوم گرید 23، مقدار 5/3 تا 5/4 درصد وانادیوم وجود دارد که میزان قابل توجهی محسوب میشود.
به طور کلی آلیاژهای آلفا-بتا شامل مقدار زیاد از عناصر پایدارکننده آلفا و مقدار اندک از عناصر پایدار کننده بتا هستند. به همین دلیل به آن‌ها آلیاژهای شبه آلفا نیز می‌گویند.
استحکام بخشی آلیاژ تیتانیوم گرید 23
در صورتی که میزان افزودنی‌های پایدارکننده بتا در ساختار آلیاژ بیشتر باشد، میزان درصد فاز بتا پایدار هم افزایش می‌یابد. در چنین آلیاژهای دوفازی، استحکام بخشی از طریق عملیات حرارتی و کوئنچ از دمای بالا تا محدوده آلفا-بتا صورت میگیرد. همچنین فرایند پیرسازی نیز می‌تواند در دماهای کمتر از محدوه آلفا-بتا انجام شود.
حال سوالی که ممکن است پیش بیاید، این است که چرا پس از عملیات حرارتی، سرد کردن باید با سرعت زیاد صورت بگیرد و اصطلاحاً ماده کوئنچ شود؟ در پاسخ به این سوال باید بگوییم که سریع سرد کردن، موجب عدم وقوع استحاله تبدیل بتا به آلفا میگردد و در نتیجه فاز بتا در ساختار آلیاژ باقی می‌ماند. عملیات پیرسازی نیز به دلیل تشکیل ذرات رسوب ریز آلفا می‌تواند در بهبود استحکام موثر باشد.
موقعیت آلیاژ Ti-6Al-4v Eli را در دیاگرام تعادلی ساختگی دما بر حسب درصد وانادیوم
فرایند های ساخت و تولیدتیتانیوم پزشکی گرید 23 (Ti Gr23)
عملیات حرارتی آلیاژ تیتانیوم گرید 23
آلیاژ تیتانیوم گرید 23، قابل عملیات حرارتی است و عملیات‌های مختلفی همچون آنیل، انحلال، رسوب سختی و رهاسازی تنش را می‌توان با هدف بهبود خواص برای آن انجام داد. در جدول 2، جزییات عملیات حرارتی‌های مختلف آلیاژ Ti-6Al-4V Eli ارائه شده است.
جزییات عملیات حرارتی‌های آلیاژ تیتانیوم گرید پزشکی - گرید 23
| عملیات حرارتی |
مراحل |
| آنیل |
نگهداری در دمای 732 درجه سانتی‌گراد (1350 درجه فارنهایت) به مدت تقریباً 1 تا 4 ساعت + سرد کردن در کوره تا دمای 566 درجه سانتی‌گراد (1050 درجه فارنهایت) + سرد کردن در هوا |
| انحلال |
عملیات حرارتی در دمای 904 تا 954 درجه سانتی‌گراد (1660 الی 1750 درجه فارنهایت) به مدت 2 ساعت + سرد کردن سریع (کوئنچ) در آب |
| پیرسازی |
عملیات حرارتی در بازه دمایی 950 تا 955 درجه سانتی‌گراد تا 5 ساعت +سرد کردن آهسته در کوره تا دمای 565 درجه سانتی‌گراد + سرد کردن در هوا |
| رهاسازی تنش |
عملیات حرارتی در بازه دمایی 480 تا 650 درجه سانتی‌گراد تا 4 ساعت + سرد کردن در هو |
شکل‌دهی آلیاژ تیتانیوم گرید 23
با توجه به وجود درصد کمتری از اکسیژن در تیتانیوم گرید 23 در مقایسه با گرید 5، این آلیاژ قابلیت انعطاف‌پذیری و شکل‌پذیری بهتری دارد. فرایند فورج گرم این آلیاژ می‌تواند در دمای 982 درجه سانتی‌گراد (1800 درجه فارنهایت) آغاز گردد و در دمای 968 درجه سانتی‌گراد (1750 درجه فارنهایت) تکمیل شود. توجه داشته باشید که کار گرم می‌تواند انعطاف‌پذیری کلی مواد را بهبود دهد.
ویژگی‌ها و مشخصات شکل‌دهی سرد آلیاژ تیتانیوم گرید 23 شباهت زیادی به مشخصات شکل‌دهی سرد فولادهای زنگ‌نزن آستنیتی دارد. تجربه ثابت کرده که انجام عملیات آنیل پس از کار سرد، می‌تواند در دستیابی مجدد به خواص مطلوب ماده کمک کند.
ماشینکاری تیتانیوم گرید 23
در ماشینکاری تیتانیوم گرید 23 رعایت برخی الزامات اهمیت بسیار زیادی دارد. این الزامات عبارتند از:
- استفاده از سرعت پایین در ماشینکاری
- استفاده از مقدار مناسب از سیال خنک‌کننده
- نرخ تغذیه بالا
- استفاده از ابزار با سرعت بالا
ابزار جنس کاربید تنگستن (C1-C4) گزینه‌های خوبی برای ماشینکاری آلیاژ Ti grade 23 محسوب می‌شوند.
تاریخچه تولید تیتانیوم پزشکی
ویلیلم گرگور ، معدن شناس انگلیسی و مارتین هاینریس کلاپروث شیمیدان آلمانی در سالهای بین 1790 تا 1800 سنگ معدنی روتیل که کانی اصلی تیتانیوم است را کشف و نسبت به استخراج آن اقدام نمودند . تیتانیوم فلزی و خالص شده در سال 1910 توسط متالورژیست نیوزیلندی ، متیو هانتر در کشور امریکا احیا و تولید شد.
فرآیند هانتر شامل حرارت دادن کلرید تیتانیوم (IV) با سدیم در یک سیلندر با فشار بالا بود. این فرآیند مناسب تولید انبوه نبود و بعدها با روش کرول جایگزین شد . تولید تجاری تیتانیوم توسط متالورژ لوکزامبورگی ، ویلیام کرول در سال 1938میلادی اختراع شد. اما با شروع جنک جهانی و تهدید آلمانها او به امریکا رفت و در سال 1940 در امریکا این روش را ثبت تجاری نمود .
در این روش تیتانیوم از حرارت دادن کلرید تیتانیوم در مجاورت منیزیم احیا میشود. در سال 1948 تولید تجاری تیتانیوم خالص به صورت پودر ، در کارخانه دو پونت امریکا آغاز شد و در این زمان تولید جهانی تیتانیوم تنها 3 تن در سال بود ولی با پی بردن به اهمیت تیتانیوم تولید آن در سال 1956 به 25000 تن رسید .
پروفسور ویلیام جی کرول پس از تولید موفقیت آمیز تیتانیوم اقدام به تولید زیرکونیوم نیز نمود . او در سال 1951به هیئت علمی کالج ایالتی اورگان پیوست و یک بنیاد غیرانتفاعی تحقیقات فلزات را تأسیس کرد که بورسیه ها و کمک های مالی را در ایالات متحده و اروپا اعطا می کرد. کرول در سال 1961 به اروپا بازگشت و در 30 مارس 1973 در بروکسل درگذشت .
تولید تجاری و صنعتی فلز تیتانیوم در شرکت تایمت امریکا و در سال 1952 صورت گرفت .این شرکت در سال 1950 تحت نام Titanium Metals Corporation of America تاسیس شد و در سال 1955 اولین سفارش بزرگ تولید تیتانیوم برای نیروی هوایی امریکا را دریافت نمود . یکی از دلایل توسعه تیتانیوم رقابت هوایی و فضایی با اتحاد جماهیر شوروی و جنگ سرد بود.
اولین ایمپلنت های ارتوپدی از جنس استیل ، توسط گرهارد کونتشر جراح آلمانی در سال 1939 به علم پزشکی ارتوپدی معرفی شد و ابتدا مورد تایید قرار نگرفت ، اما در خلال جنگ دوم جهانی برای درمان شکستگی های استخوانی بسیاری از سربازان مورد استفاده قرار گرفت و منجر به پیشرفت چشمگیر این بخش از پزشکی شد .
اولین ایمپلنت دندان از جنس استیل در سال 1932 بکار گرفته شده بود و ایمپلنت از جنس تیتانیوم در سال 1965 توسط یک جراح ارتوپدی سوئدی به نام اینگوار برانمارک مورد استفاده قرار گرفت. موفقیت اولین ایمپلنت دندان تیتانیوم به سرعت منجر به پیشرفت قابل توجهی در تکنیک های مورد استفاده برای جایگزینی دندان شد.
با موفقیت بکارگیری ایمپلنت های دندانی تیتانیومی ، استفاده از این فلز و آلیاژهای آن در ایمپلنت های ارتوپدی نیز توسعه پیدا کرد و از جراحی های فک ، سر و صورت تا مفاصل و استخوانهای بدن مورد استفاده قرار گرفت . تیتانیوم خالص و آلیاژی در بدن مورد استفاده قرار میگیرد و استحکام ، عملکرد و زیست سازگاری بسیار بالایی دارد.
سوال:تیتانیوم گرید 23 چیست؟
آلیاژ تیتانیوم گرید 23 یا Ti-6Al-4V Eli یک گونه یا زیرمجموعه از آلیاژ تیتانیوم گرید 23 است که درصد کمتری از عناصر بینابینی آهن و اکسیژن در ساختار آن وجود دارد. در حقیقت تیتانیوم گرید 23، نسبت به گرید 5 خالص‌تر است. این آلیاژ معمولاً در تکنولوژی‌های پزشکی، ساخت ایمپلنت‌های جراحی و پروتزهای دندان کاربرد دارد. آلیاژ تیتانیوم گرید 23 دارای تطابق بیولوژیکی بسیار خوبی با بدن انسان است و به همین دلیل به طور گسترده در کاربردهای پزشکی مورد استفاده قرار میگیرد.
یکی از ویژگی‌های مهم تیتانیوم گرید 23، تافنس یا چقرمگی بالای آن می‌باشد و در شرایط سرویس‌دهی که نیاز به چقرمگی و استحکام زیاد وجود دارد، یکی از بهترین گزینه‌ها محسوب میشود. با انجام عملیات حرارتی می‌توان خواص این آلیاژ را ارتقا داد.
سوال:تفاوت تیتانیوم گرید 23 و گرید 5 چیست؟
جواب:همان‌طور که پیش‌تر ذکر شد، آلیاژ تیتانیوم گرید 23 یا Eli خلوص بیشتری نسبت به تیتانیوم گرید 5 دارد. با این حال خواص مکانیکی آلیاژ Eli در مقایسه با گرید 23 ضعیف‌تر است. به دلیل وجود درصد کمتری از اکسیژن در ساختار آلیاژ تیتانیوم گرید 23، این ماده قابلیت انعطاف‌پذیری و شکل‌پذیری بهتری دارد و ماشینکاری آن هم مناسبتر است. همچنین سرعت رشد ترک خوردگی در آن نسبت به گرید 5 کمتر می‌باشد.
سوال: ترکیب شیمیایی تیتانیوم گرید 23 شامل چه عناصری است؟
جواب:
|
H
|
N
|
C
|
O
|
Fe
|
V
|
Al |
Ti |
| ≤0.0125 |
≤0.05 |
≤0.08 |
≤0.13 |
≤0.25 |
3.5-4.5 |
5.5-6.5 |
balanced |
سوال:تیتانیوم گرید 23 چه ویژگی‌هایی دارد؟
جواب:
- خلوص بالای تیتانیوم
- داشتن درصد کمتر از عناصر بینابینی آهن و اکسیژن
- شکل‌پذیری مناسب
- انعطاف‌پذیری بالا
- چقرمگی بالا (حتی در دماهای نزدیک به 253- درجه سانتی‌گراد)
- استحکام خستگی مناسب
- نسبت استحکام به وزن بالا
- قابلیت ماشینکاری بهتر نسبت به گرید 5
- مقاومت به خوردگی مناسب
- قابلیت ارتقای مقاومت به خوردگی با اکسیداسیون آندی
- مقاومت به خوردگی مناسب در محیط‌های کلری
- مقاومت به خوردگی مطلوب در محیط‌های دریایی
سوال:تیتانیوم گرید 23 چه کاربردهایی دارد؟
جواب :
- ساخت ایمپلنت‌های دندان
- ساخت پروتزهای دندان
- ساخت ایمپلنت‌های جراحی مثل ایمپلنت مفصل ران
- ساخت اجزای متحرک در ساعت
- ساخت قسمت‌های بیرونی ساعت
- تولید جواهرات، لوازم دکوری و قطعات با مقاومت به سایش بالا
- ساخت قطعات مهندسی هوافضا
- ساخت محافظ تحت فشار و برودتی در دماهای بسیار پایین تا 320- درجه سانتی‌گراد
- استفاده در تولید قطعات با چقرمگی شکست و استحکام خستگی بالا
- صنایع دریایی
- ساخت کابل‌ها، پین‌ها و پیچ‌هی ارتوپدی
- کاربردهای مربوط به ارتودنسی دندان
- گیره‌های لیگاتور
سوال:مقاومت به خوردگی آلیاژ تیتانیوم گرید 23 چگونه است؟
جواب:آلیاژ تیتانیوم گرید 23 مقاومت به خوردگی بسیار خوبی به ویژه در محیط‌های کلریدی دارد. این آلیاژ در محیط‌های دریایی و آب شور نیز رفتار حفاظتی مطلوبی از خود نشان می‌دهد. در حقیقت در آلیاژ تیتانیوم Eli، لایه تیتانیوم اکسید یا TiO2 تشکیل شده بر روی سطح، نقش اصلی را در محافظت آلیاژ از خوردگی ایفا می‌کند. زیر این لایه کمتر از 1 تا 2 نانومتر است. فرایند اکسیداسیون آندی می‌تواند بر ضخامت این لایه تأثیر گذاشته و آن را افزایش دهد. در نتیجه این اتفاق هم مقاومت به خوردگی بهبود می‌یابد و هم خاصیت بیولوژیکی و زیست‌سازگاری آلیاژ بهبود می‌یابد.
سوال:آیا آلیاژ تیتانیوم گرید 23 قابل عملیات حرارتی است؟
جواب:بله، انجام عملیات حرارتی می‌تواند به ارتقای خواص آلیاژ Eli Ti-6Al-4V کمک کند. چهار عملیات حرارتی برای تیتانیوم گرید 23 قابل اجرا است که مراحل هریک از آن‌ها بدین شرح می‌باشد:
- عملیات انحلالی: عملیات حرارتی در بازه دمایی 904 الی 954 درجه سانتی‌گراد (1660 تا 1750 درجه فارنهایت) به مدت 2 ساعت، سریع سرد کردن در آب
- عملیات آنیل: عملیات حرارتی در بازه دمایی 705 تا 730 درجه سانتی‌گراد به مدت 1 تا 4 ساعت، سرد کردن آهسته در کوره تا دمای 565 درجه سانتی‌گراد، سرد کردن در هوا
- عملیات رهاسازی تنش: عملیات حرارتی در بازه دمایی 480 الی 650 درجه سانتی‌گراد به مدت 4 ساعت، سرد کردن در هوا
- پیرسختی: عملیات حرارتی در بازه دمایی 950 الی 955 درجه سانتی‌گراد به مدت نهایت 5 ساعت، سرد کردن آهسته در کوره تا دمای 565 درجه سانتی‌گراد، سرد کردن در هوا
سوال:آیا آلیاژ تیتانیوم گرید 23 شکل‌پذیر است؟
جواب:بله، فرایند فورج داغ این از دمای 1800 درجه فارنهایت (982 درجه سانتی‌گراد) آغاز شده و در دمای 1750 درجه فارنهایت (968 درجه سانتی‌گراد) به پایان می‌رسد.
مشخصات شکل‌دهی سرد آلیاژ Ti 23 Eli مشابه فولادهای زنگ‌نزن آستنیتی است. معمولاً توصیه میگردد که برای دستیابی به خواص مطلوب، بعد از شکل‌دهی عملیات آنیل انجام شود.
سوال:آیا آلیاژ تیتانیوم گرید 23 جوش‌پذیر است؟
جواب:بله، این آلیاژ جوش‌پذیری نسبتاً قابل قبولی دارد.
سوال:ریزساختار آلیاژ تیتانیوم 23 چگونه است؟
جواب:ریزساختار آلیاژ تیتانیوم گرید 23 مشابه گرید 5، از نوع آلفا-بتا می‌باشد. در ساختار Ti grade 23، هم عناصر پایدارکننده فاز آلفا مثل آلومینویم و اکسیژن و عناصر پایدارکننده فاز بتا مثل وانادیوم وجود دارد.