Zliatina titánu triedy 5, tiež známa ako Ti-6Al-4V, je najrozšírenejšia titánová zliatina v leteckom, automobilovom, medicínskom, námornom a vysokovýkonných konštrukčných oblastiach. Jednou z jeho najatraktívnejších výhod je vynikajúca odolnosť proti únave, najmä pri cyklickom zaťažení, korozívnom prostredí a zvýšených teplotách. Jeho únavové správanie silne súvisí s tepelným spracovaním, stavom povrchu, typom zaťaženia a výrobným procesom. Nižšie je uvedené podrobné vysvetlenie jeho únavového výkonu.
Po prvé, únavová pevnosť Ti-6Al-4V sa zvyčajne vyhodnocuje pomocou krivky S-N pri cyklickom zaťažení ťahom-stláčaním alebo ohybom.
Pre žíhaný Ti-6Al-4V je medza odolnosti (medza únavy pri 107 cykloch) cca.
približne 450–500 MPa pri axiálnom zaťažení. Pri rotačnom ohýbaní je hodnota o niečo vyššia, zvyčajne 495–575 MPa. Táto úroveň je výrazne vyššia ako u mnohých ocelí a hliníkových zliatin pri rovnakej hustote, vďaka čomu je ideálna pre ľahké konštrukčné komponenty vystavené dlhodobým vibráciám a zaťažovacím cyklom.
Tepelné spracovanie má pozoruhodný vplyv na výkonnosť pri únave.
Roztok ošetrený a zostarnutý (STA) Ti-6Al-4V má vyššiu pevnosť v ťahu a klzu, takže jeho vysokocyklová únavová pevnosť môže dosiahnuť 550–630 MPa, čo je asi o 10 % viac ako v žíhanom stave. Pretože sa však ťažnosť a húževnatosť mierne znižujú, jej odolnosť proti rastu trhlín sa môže znížiť. Na rozdiel od toho žíhaný stav poskytuje lepšiu odolnosť proti šíreniu únavových trhlín a je stabilnejší pri zaťažení s premenlivou amplitúdou, takže je preferovaný v aplikáciách, kde sa musí minimalizovať riziko lomu.
Po druhé, rýchlosť rastu únavových trhlín je kľúčovým ukazovateľom štrukturálnej spoľahlivosti.
Ti-6Al-4V má nízku rýchlosť rastu únavových trhlín v porovnaní s väčšinou konštrukčných kovov. Za typických okolitých podmienok sa rýchlosť rastu trhlín da/dN riadi Parížskym zákonom s relatívne nízkym koeficientom. To znamená, že aj keď existujú malé chyby, zliatina ich môže tolerovať bez náhleho zlyhania počas veľkého počtu cyklov. Táto charakteristika je kritická pre letecké komponenty, ako sú lopatky turbín, časti podvozku a konštrukcie trupu lietadla.
Stav povrchu je ďalším dôležitým faktorom. Leštené alebo brokované povrchy výrazne zlepšujú únavovú životnosť. Brokovanie prináša na povrch zvyškové napätie v tlaku, ktoré účinne potláča iniciáciu trhlín a môže zvýšiť únavovú pevnosť o 90–125 MPa. Naproti tomu drsné povrchy, stopy po obrábaní alebo zárezy pôsobia ako stresové faktory a môžu znížiť únavu o 30 % alebo viac. Preto sa pri vysokoúnavových aplikáciách dôrazne odporúča povrchová úprava.
Pokiaľ ide o účinky na životné prostredie, titán triedy 5 si zachováva vynikajúcu odolnosť proti únave v korozívnych prostrediach, ako je morská voda, soľná hmla a mierne kyslé alebo alkalické podmienky.
Na rozdiel od ocele nepodlieha vážnej korózii-únavovej degradácii v chloridovom prostredí. Vďaka tomu je prvou voľbou pre námorné komponenty, offshore štruktúry a chirurgické implantáty. Pri mierne zvýšených teplotách (okolo 150-200 stupňov) sa únavová pevnosť mierne znižuje, ale zostáva lepšia ako u mnohých hliníkových zliatin.
v súhrneTitánová zliatina 5. stupňa vykazuje vynikajúcu pevnosť pri vysokocyklovej únave, dobrú odolnosť proti rastu trhlín a silnú odolnosť voči únave vplyvom prostredia. Správne tepelné spracovanie a vylepšenie povrchu môže ďalej optimalizovať jeho únavové správanie. Tieto vlastnosti vysvetľujú, prečo Ti-6Al-4V zostáva nenahraditeľný v komponentoch, ktoré vyžadujú nízku hmotnosť, vysokú pevnosť a ultra vysokú odolnosť pri dlhodobom cyklickom zaťažení.
