Ti-6Al-4V

El Ti-6Al-4V (designación UNS R56400 ), también llamado a veces TC4 , Ti64 , ^{[ 1 ]} o ASTM Grado 5 , es una aleación de titanio alfa-beta con una alta resistencia específica y excelente resistencia a la corrosión . Es una de las aleaciones de titanio más utilizadas y se aplica en una amplia gama de aplicaciones donde se requiere alta resistencia, baja densidad y excelente resistencia a la corrosión, como en implantes y prótesis aeroespaciales y biomecánicos .

Los estudios de aleaciones de titanio utilizadas en armaduras comenzaron en la década de 1950 en el Arsenal de Watertown , que más tarde pasó a formar parte del Laboratorio de Investigación del Ejército . ^{[ 2 ] [ 3 ]}

Stanley Abkowitz, graduado del MIT en 1948, fue un pionero en la industria del titanio y se le atribuye la invención del Ti-6Al-4V durante su estancia en el Laboratorio del Arsenal de Watertown del Ejército de los Estados Unidos a principios de la década de 1950. ^{[ 4 ]}

Las aleaciones de titanio se utilizan en dispositivos médicos implantables debido a su menor módulo, mayor biocompatibilidad y mejor resistencia a la corrosión que los aceros inoxidables y las aleaciones a base de cobalto. ^{[ 5 ]} Estas propiedades fueron un factor determinante para la introducción temprana de las aleaciones α (cp-Ti) y α+β (Ti-6Al-4V), así como para el desarrollo más reciente de nuevas composiciones de aleaciones de Ti y aleaciones de titanio β metaestables ortopédicas. Estas últimas poseen una biocompatibilidad mejorada, un módulo elástico reducido y una resistencia superior a la fatiga controlada por deformación y a la fatiga por entalla. ^{[ 6 ]} Sin embargo, la baja resistencia al corte y al desgaste de las aleaciones de titanio han limitado su uso biomédico. La resistencia al desgaste de las aleaciones β-Ti ha mostrado cierta mejora en comparación con las aleaciones α#β.

(en % en peso  ) ^{[ 7 ]}

La aleación de titanio Ti-6Al-4V suele existir en fases alfa, con estructura cristalina hcp (grupo espacial: P63/mmc), y beta, con estructura cristalina bcc (grupo espacial: Im-3m). Si bien las propiedades mecánicas dependen del tratamiento térmico de la aleación y pueden variar, a continuación se muestran los rangos típicos de propiedades para el Ti-6Al-4V bien procesado. ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]} El aluminio estabiliza la fase alfa, mientras que el vanadio estabiliza la fase beta. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

El Ti-6Al-4V tiene una conductividad térmica muy baja a temperatura ambiente de 6,7 a 7,5 W/m·K, ^{[ 13 ] [ 14 ]} lo que contribuye a su maquinabilidad relativamente deficiente. ^{[ 14 ]}

La aleación es vulnerable a la fatiga por permanencia en frío . ^{[ 15 ] [ 16 ]}

El Ti-6Al-4V se somete a un tratamiento térmico para variar las cantidades y la microestructura de,${\displaystyle \alpha }$y${\displaystyle \beta }$fases en la aleación. La microestructura variará significativamente dependiendo del tratamiento térmico exacto y del método de procesamiento. Tres procesos comunes de tratamiento térmico son el recocido en molino, el recocido dúplex y el tratamiento de solución y envejecimiento. ^{[ 17 ]}

• Estructuras aeroespaciales. El Boeing 787 tiene un 15 % de titanio en peso, ^{[ 18 ]} y el Airbus A350 un 14 %. ^{[ 19 ]}
• Implantes y prótesis biomédicas. ^{[ 20 ]}
• Coches de carreras de alto rendimiento.
• Bicicletas de alta gama.
• Fabricación aditiva.
• Aplicaciones marinas: El Ti-6Al-4V Grado 5 se utiliza ampliamente en aplicaciones marinas debido a su excepcional resistencia a la corrosión en ambientes de agua de mar. ^{[ 21 ]} El Ti-6Al-4V se aplica en componentes expuestos a atmósferas marinas y condiciones submarinas, como la construcción naval , plataformas petrolíferas y de gas en alta mar y equipos submarinos. ^{[ 22 ] [ 23 ]} Su resistencia a la corrosión ayuda a reducir los costos de mantenimiento y a prolongar la vida útil de los equipos marinos. ^{[ 24 ]}
• Según Apple , el marco estructural del iPhone Air 2025 está hecho de titanio pulido de grado 5. ^{[ 25 ]}

• UNS: R56400
• Norma AMS: 4928 ^{[ 26 ]}
• Norma ASTM: F1472
• Norma ASTM: B265 Grado 5 ^{[ 27 ]}