Ti-6Al-4V Titanyum Alaşımına Giriş

Ti-6Al-4Vgrade 5 titanyum alaşımı olarak da bilinen Ti-6Al-4V, çeşitli uygulamalarda kullanılan en popüler titanyum alaşımlarından biridir. Bu makale, bileşimi, özellikleri, uygulamaları, teknik özellikleri, fiyatlandırması, kullanımı ve daha fazlası dahil olmak üzere Ti-6Al-4V hakkında kapsamlı bir genel bakış sunmaktadır.

Ti-6Al-4V Kompozisyon

Ti-6Al-4V, %6 alüminyum, %4 vanadyum, %0,25 (maksimum) demir, %0,2 (maksimum) oksijen ve geri kalan titanyum içeren bir alfa-beta titanyum alaşımıdır. İşte Ti-6Al-4V'nin nominal bileşimi:

Element	Ağırlık %
Titanyum	Denge
Alüminyum	5.5 – 6.75
Vanadyum	3.5 – 4.5
Demir	≤ 0.3
Oksijen	≤ 0.2

Alüminyum alfa fazını stabilize eder ve güçlendirirken, vanadyum beta fazı oluşumunu sağlar. Alfa ve beta fazlarının kombinasyonu Ti-6Al-4V'ye mükemmel mukavemet, korozyon direnci ve işlenebilirlik kazandırır.

Ti-6Al-4V Özellikleri

Ti-6Al-4V, onu havacılık, tıp, denizcilik ve diğer uygulamalar için avantajlı kılan aşağıdaki özelliklere sahiptir:

Mülkiyet	Değer
Yoğunluk	4.43 g/cm3
Erime Noktası	1604 – 1660°C
Çekme Dayanımı	895 – 1170 MPa
Akma Dayanımı	825 – 1103 MPa
Uzama	8 – 16%
Elastik Modül	114 GPa
Yorulma Dayanımı	400 – 500 MPa
Kırılma Tokluğu	55 – 115 MPa-m^1/2
Korozyon Direnci	Mükemmel
Biyo-uyumluluk	Mükemmel

Anahtar özellikler:

• Yüksek mukavemet/ağırlık oranı ile hafif
• Aşırı sıcaklıklara dayanıklıdır
• Yüksek yorulma dayanımı
• Korozyona, asitlere, klorürlere karşı dayanıklı
• İmplantlar ve protezler için uyumlu

Ti-6Al-4V Uygulamaları

Ti-6Al-4V, benzersiz özellik kombinasyonu nedeniyle aşağıdaki ana uygulamalarda kullanılır:

Endüstri	Uygulamalar
Havacılık ve Uzay	Uçak motoru bileşenleri, uçak gövdeleri, bağlantı elemanları, hidrolik sistemler
Biyomedikal	Cerrahi implantlar, ortopedik ve diş protezleri
Denizcilik	Pervaneler, açık deniz platform kuleleri, boru hatları, ısı eşanjörleri
Kimyasal	Tanklar, borular, vanalar, pompalar, reaksiyon kapları
Otomotiv	Valfler, bağlantı çubukları, süspansiyon yayları
Enerji üretimi	Buhar türbini kanatları, atık yakma fırını parçaları, ısı eşanjörleri
Spor malzemeleri	Golf sopaları, bisiklet çerçeveleri, tenis raketleri, hokey sopaları

Ti-6Al-4V daha hafif, daha hızlı ve daha dayanıklı bileşenler ve ekipmanlar tasarlanmasına olanak tanır.

Ti-6Al-4V Özellikler

Ti-6Al-4V aşağıdaki spesifikasyonlar kapsamındadır:

Standart	Başlık
AMS 4911	Titanyum 6Al-4V alaşımı, tavlanmış sac/şerit/plaka
ASTM B348	Titanyum ve titanyum alaşımlı çubuklar ve kütükler
ASTM F1472	Cerrahi implant uygulamaları için işlenmiş titanyum-6alüminyum-4vanadyum alaşımı
ASTM F1108	Cerrahi implantlar için Titanyum-6Alüminyum-4Vanadyum alaşımı
AMS 4928	Yatırım dökümleri, korozyona dayanıklı çelik, yüksek mukavemetli, vakumda eritilmiş, titanyum alaşımları
AMS 4965	Titanyum alaşımlı levha, şerit ve plaka 6Al -4V tavlanmış
MSRR 9545	Titanyum alaşımı, levha, şerit ve plaka 6Al – 4V, tavlanmış

Bunlar alaşım bileşim limitleri, mekanik özellikler, ısıl işlem, mikroyapı gereksinimleri, korozyon testi ve diğer parametreleri kapsar.

Ti-6Al-4V Ürün Formları

Ti-6Al-4V aşağıdaki formlarda, boyutlarda, şekillerde ve yüzeylerde üretilmektedir:

Ürün Formu	Boyut Aralığı
Levha	0.4 – 6,35 mm kalınlık
Tabak	6 – 250 mm kalınlık
Bar	650 mm çapa kadar
Çubuk	650 mm çapa kadar
Tel	0.1 – 15 mm çap
Tüp	2 – 300 mm çap
Dökümler	Özel boyutlar ve şekiller
Dövülerek	Özel boyutlar ve şekiller

Yüzey işlemleri arasında sıcak haddelenmiş, soğuk haddelenmiş, tavlanmış, cilalanmış, işlenmiş, salamura edilmiş, kireç çözülmüş ve daha fazlası bulunur.

Ti-6Al-4V Kaliteleri

Ti-6Al-4V, minimum gerilme ve akma mukavemeti seviyelerinde farklılık gösteren aşağıdaki ASTM dereceleri kapsamındadır:

ASTM Sınıfı	Çekme Dayanımı (min) MPa	Akma Dayanımı (min) MPa
5. Sınıf	895	825
23. Sınıf	965	895
24. Sınıf	1170	1103

Grade 5 Ti-6Al-4V standart özellikleri sağlarken, Grade 23 ve 24 yüksek mukavemetli varyantlardır.

Ti-6Al-4V Tedarikçiler

Ti-6Al-4V, aşağıdaki büyük titanyum tedarikçilerinden ve distribütörlerinden kolayca temin edilebilir:

• ATI
• VSMPO-AVISMA
• Batı Metal Malzemeleri
• Baoji Titanyum Sanayi A.Ş.
• Batı Süperiletken Teknolojileri
• Titanyum Endüstrisi

Küresel titanyum sünger üretim kapasitesinin 2020 yılında 330.000 ton civarında olacağı ve bunun büyük kısmının Ti-6Al-4V üretimi için kullanılacağı tahmin ediliyor.

Ti-6Al-4V Fiyatlandırma

2023 itibariyle Ti-6Al-4V fiyatı yaklaşık olarak şöyledir:

Ürün Formu	Kg Başına Fiyat Aralığı
Levha/Plaka	$15 – $50
Bar/Rod	$15 – $35
Tel	$25 – $60
Tüp	$20 – $45
Dökümler	$25 – $100
Dövülerek	$25 – $100

Fiyatlar boyut, kalınlık, kalite, sipariş edilen miktar, işleme, teslim süreleri ve arz-talep dinamiklerine göre değişir. Fabrikalar genellikle hacim bazlı indirimler sunar.

Ti-6Al-4V İşleme

Ti-6Al-4V düşük termal iletkenliğe sahiptir, bu nedenle işleme sırasında ısı yavaşça dağılır. Önerilen teknikler şunları içerir:

• Titreşimi en aza indirmek için sert kurulumlar kullanın
• Yavaş ilerlemeler/derinlikler ile yüksek kesme hızları kullanın
• Keskin kesici kenarlara sahip yüksek pozitif eğimli aletler kullanın
• Emülsiyonlar kullanarak ağır taşkın soğutma uygulayın
• İş sertleşmesini önlemek için talaş oluşumunu kontrol edin

Karbür, sermet, CBN ve elmas aletler yaygın olarak kullanılır. Sülfür içeren soğutuculardan kaçınılmalıdır.

Ti-6Al-4V Kaynak

Ti-6Al-4V, GTAW, PAW, LBW ve diğer yöntemler kullanılarak kaynaklanabilir. Önlemler şunları içerir:

• Oksidasyonu önlemek için inert gaz korumasını sürdürün
• Çatlakları ve mukavemet kaybını önlemek için ısı girişini sınırlayın
• Kaynak sonrası ısıl işlem gerekebilir
• Dolgu metalinin bileşimini ana metalle eşleştirin

Yaygın dolgu metalleri arasında ER5356 ve ER2319 bulunur.

Ti-6Al-4V Isıl İşlem

Ti-6Al-4V, mikroyapısını ve mekanik özelliklerini değiştirmek için ısıl işleme tabi tutulabilir:

Süreç	Tipik Isıl İşlem
Tavlama	2 saat boyunca 705°C, havada soğutun
Gerilme giderme	480 – 2 – 4 saat boyunca 650°C, havada soğutma
Çözüm tedavisi	930 – 1 saat boyunca 955°C, su ile söndürme
Yaşlanma	2 – 8 saat boyunca 480 – 595°C, havada soğutma

Tavlama sünekliği ve işlenebilirliği artırır. Yaşlandırma mukavemeti artırır. Uygun ısıl işlem, özellikleri optimize etmek için kritik öneme sahiptir.

Ti-6Al-4V Dövme

Dövme, mükemmel yorulma mukavemetine sahip sağlam Ti-6Al-4V bileşenleri oluşturur. Anahtar dövme özellikleri:

• Dövme sıcaklığına kadar yavaşça ısıtın 700 – 850°C
• Ara tavlamalarla çoklu dövme işlemleri gerekebilir
• Tavlama öncesi sıcak trim dövme parçaları
• Gerilmeleri azaltmak için dövme sonrası tavlama
• Makine payı 1 – 2 mm olmalıdır

Çekiçler veya presler altında kapalı kalıpta dövme en iyi özellikleri üretir. Titanyum dövme için ağır kuvvetler gerektirir.

Ti-6Al-4V Döküm

Ti-6Al-4V'nin hassas dökümü, iyi yüzey kalitesine sahip karmaşık şekillerin yapılmasını sağlar:

• Sağlam dökümler için çoklu kapılar ve yükseltiler kullanın
• Eritme ve döküm sırasında inert atmosferi koruyun
• Sıcak izostatik presleme (HIP) iç kusurları ortadan kaldırmaya yardımcı olur
• Alfa kılıfını çıkarmak için yüzeyi kimyasal olarak frezeleyin
• Sünekliği artırmak için dökümlere tavlama

Döküm Ti-6Al-4V, dövme ürünlere göre daha düşük yorulma dayanımına sahiptir.

Ti-6Al-4V Birleştirme

Yaygın Ti-6Al-4V birleştirme yöntemleri şunlardır:

• Füzyon kaynağı (GTAW, PAW, LBW, elektron ışını)
• Ti-Cu-Ni dolgu metalleri kullanarak sert lehimleme
• Mekanik sabitleme, cıvatalar, perçinler
• Epoksi veya poliimid kullanarak yapışkan bağlama

Bağlantı mukavemeti kullanılan işleme bağlıdır. Alaşım bileşiminin eşleştirilmesi ve kontaminasyonun en aza indirilmesi çok önemlidir.

Ti-6Al-4V İşleme

Ti-6Al-4V için önerilen elleçleme uygulamaları:

• Cilt yağları ve tuzlarından kaynaklanan kontaminasyonu önlemek için temiz eldivenler kullanın
• Kadmiyum, cıva, galyum gibi tehlikeli metallerle temastan kaçının
• Asitlere, klorürlere ve diğer aşındırıcı kimyasallara maruz kalmayı önleyin
• Nemden uzak, serin, kuru ve inert ortamlarda saklayın
• Taşıma ve depolama sırasında çizilmelere, çentiklere ve eziklere karşı korur

Titanyum tozu son derece yanıcıdır ve statik boşalmaya karşı hassastır. Uygun topraklama, havalandırma ve temizleme prosedürlerini izleyin.

Ti-6Al-4V Güvenlik

Titanyum alaşımlarının taşınması için temel güvenlik önlemleri:

• Uygun KKD kullanın – göz koruması, toz maskesi, eldiven
• İşleme sırasında yeterli yerel egzoz havalandırması kullanın
• Kaynak veya termal kesimden çıkan dumanı solumaktan kaçının
• Talaş ve toz birikimini önleyin
• Yeterli yangın söndürme ekipmanının mevcut olduğundan emin olun
• Sıkıştırılmış gaz tüpleri ve kriyojenler için güvenli uygulamaları takip edin

Titanyumun kendisi düşük toksisiteye sahiptir, ancak işleme tehlikeli partiküller üretebilir.

Ti-6Al-4V Muayenesi

Ti-6Al-4V parçalar tipik olarak şu şekilde denetlenir:

• Kusurlar için görsel ve makro inceleme
• Yüzey kusurlarını tespit etmek için sıvı penetrant testi
• İç bütünlük için ultrasonik denetim
• X-ışını veya gama ışını kullanılarak yapılan radyografik testler
• Çatlak ve boşlukları belirlemek için girdap akımı yöntemleri
• Prova testi ve bitmiş bileşenlerin basınç testi

Tane yapısı, alfa kasa derinliği, yüzey kalitesi ve boyutlar da yaygın olarak kontrol edilir.

Ti-6Al-4V Kalite Güvencesi

Ti-6Al-4V tedarikçileri şu sertifikalara sahip kalite sistemlerine sahip olmalıdır:

• ISO 9001 Kalite Yönetimi
• AS9100 Havacılık ve Uzay standardı
• ISO 13485 Tıbbi cihazlar standardı
• NADCAP Isıl işlem ve NDT gibi özel prosesler

Uçak gövdesi ve tıbbi uygulamaların ek düzenleyici gereklilikleri vardır.

Ti-6Al-4V'nin Avantajları

• Mükemmel güç/ağırlık oranı
• Aşırı sıcaklıklara dayanıklıdır
• Birçok ortamda korozyona karşı dayanıklıdır
• İmplantlar için biyo-uyumlu
• Özellikleri uyarlamak için ısıl işlem uygulanabilir
• Kolayca şekillendirilebilir ve işlenebilir
• Birçok nitelikli tedarikçiden temin edilebilir

Ti-6Al-4V'nin Sınırlamaları

• Çeliklerden ve alüminyum alaşımlarından daha pahalı
• Çelikten daha düşük sertlik
• Tam sertliğe kadar ısıl işlem uygulanamaz
• İşleme sırasında safra ve tutukluğa maruz kalma
• Kesit boyutları dövme ve döküm kabiliyetleri ile sınırlıdır
• Eritme için kontrollü inert atmosfer gerekir

Ti-6Al-4V ve Diğer Titanyum Alaşımları

Ti-6Al-4V diğer popüler titanyum alaşımlarına kıyasla nasıldır?

Alaşım	Güç	Korozyon Direnci	Maliyet	Kullanım Örnekleri
Ti-6Al-4V	Yüksek	Mükemmel	Orta düzeyde	Havacılık, denizcilik, biyomedikal
CP Titanyum	Orta	Mükemmel	Düşük	Kimyasal, deniz suyu sistemleri
Ti-10V-2Fe-3Al	Çok Yüksek	İyi	Yüksek	Havacılık ve uzay bağlantı elemanları, donanım
Ti-3Al-2.5V	Orta	Mükemmel	Orta düzeyde	Jet motorları, uçak gövdeleri
Ti-13V-11Cr-3Al	Yüksek	Mükemmel	Çok Yüksek	Havacılık ve uzay bileşenleri

Ti-6Al-4V makul bir maliyetle en iyi çok yönlü özellikleri sağlar. Diğer alaşımlar özel uygulamalar için daha yüksek mukavemet veya korozyon performansı sunar.

SSS

S: Ti-6Al-4V ne için kullanılır?

C: Ti-6Al-4V, yüksek mukavemet, düşük ağırlık ve korozyon direncinin gerekli olduğu havacılık, denizcilik, kimyasal işleme, biyomedikal ve tüketici uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır.

S: Ti-6Al-4V çelikten daha mı güçlüdür?

C: Evet, Ti-6Al-4V çoğu çelikten daha yüksek mukavemet/ağırlık oranına sahiptir, ancak daha düşük sertliğe sahiptir. Alüminyumdan yaklaşık daha ağırdır.

S: Ti-6Al-4V tıbbi implantlar için uyumlu mudur?

C: Evet, Ti-6Al-4V mükemmel biyouyumluluğa sahiptir ve genellikle eklem replasmanları, diş implantları, kalp pilleri ve kırık sabitleme cihazları için kullanılır.

S: Ti-6Al-4V ısıl işlem gerektirir mi?

C: Ti-6Al-4V, özelliklerini değiştirmek için ısıl işleme tabi tutulabilir. Çözelti işlemi ve yaşlandırma mukavemetini önemli ölçüde artırabilir.

S: Grade 5 ve Grade 23 Ti-6Al-4V arasındaki fark nedir?

C: Grade 5, minimum 895 MPa gerilme mukavemetine sahip standart alaşımdır. Grade 23, minimum 965 MPa'lık daha yüksek mukavemet gereksinimlerine sahiptir.

S: Ti-6Al-4V'nin korozyon direnci nedir?

C: Ti-6Al-4V çoğu asit, klorür ve tuzlu su ortamına karşı mükemmel korozyon direncine sahiptir. Pasifliği geniş bir pH aralığında korunur.

S: Ti-6Al-4V kaynağı yapabilir misiniz?

C: Evet, Ti-6Al-4V kaynağı için GTAW, LBW ve PAW gibi kaynak yöntemleri kullanılabilir. Bağlantı bütünlüğünü sağlamak için uygun prosedürler izlenmelidir.

S: Ti-6Al-4V'nin diğer metallere kıyasla maliyeti nedir?

C: Pound bazında, Ti-6Al-4V çeliklerden ve alüminyum alaşımlarından daha pahalıdır, ancak Inconel veya Hastelloy gibi egzotik alaşımlardan daha ucuzdur.

S: Ti-6Al-4V için bazı alternatifler nelerdir?

C: Havacılık ve uzay kullanımı için Ti-10V-2Fe-3Al daha yüksek mukavemet sağlar. Korozyon direnci için CP Titanyum veya Ti-3Al-2.5V mükemmeldir. Ti-1023 ve Ti-5553 daha yeni yüksek mukavemetli alaşımlardır.

daha fazla 3D baskı süreci öğrenin

Additional FAQs About Ti-6Al-4V Titanium Alloy

1) What are the key differences between Ti-6Al-4V Grade 5 and Grade 23 (ELI)?

• Grade 23 (Extra Low Interstitial) has tighter O, N, H limits than Grade 5, improving fracture toughness and fatigue performance, especially for biomedical and cryogenic uses. Strength is similar to slightly higher, with better notch sensitivity.

2) How does processing route (wrought vs. AM vs. casting) affect properties?

• Wrought typically delivers highest and most consistent fatigue strength. AM (LPBF/EBM) achieves near-wrought tensile properties after HIP and heat treatment, but surface finish and defect control dominate fatigue. Castings offer complex shapes but generally lower fatigue strength unless HIP and alpha-case removal are applied.

3) What heat treatments are most common for Ti-6Al-4V AM parts?

• Stress relief (600–750°C), HIP (e.g., 920–930°C/100–120 MPa/2–4 h) to close porosity, and aging (480–600°C) for strength. Parameter selection depends on desired alpha/beta morphology and application.

4) Which environments challenge the corrosion resistance of Ti-6Al-4V?

• Hot, reducing acids (e.g., anhydrous HCl, HF-containing solutions), high-temperature chlorides, and crevice conditions with low oxygen. Proper design to avoid tight crevices and surface passivation mitigate risks.

5) What machining practices extend tool life with Ti-6Al-4V?

• Use sharp, positive-rake tools; moderate cutting speeds with higher feed; copious flood or high-pressure through-tool coolant; climb milling; minimize dwell; consider coated carbide or polycrystalline diamond for finishing.

2025 Industry Trends for Ti-6Al-4V Titanium Alloy

• Heated LPBF adoption: 200–450°C plate heating becomes common to reduce residual stress, distortion, and improve fatigue in AM Grade 5/23 parts.
• Supply chain diversification: Expanded sponge and melt capacity in APAC and Middle East stabilizes prices and lead times.
• Fatigue data standardization: More public allowables for AM Ti-6Al-4V after HIP and surface finishing, accelerating aerospace and medical qualifications.
• Near-net forging and hybrid builds: Printed preforms + isothermal forging reduce buy-to-fly ratios for large structures.
• Sustainability and circularity: Higher scrap revert ratios and powder reuse with O/N/H monitoring without compromising performance.

2025 Market and Technical Snapshot (Ti-6Al-4V)

Metric (2025)	Değer/Aralık	YoY Change	Notes/Source
AM-grade Ti-6Al-4V powder price	$120–$220/kg	-5–10%	Supplier quotes; capacity gains
Mill product price (sheet/plate typical)	$18–$55/kg	Stable to -5%	Distributor indices
Typical LPBF density (after HIP)	99.7–99.95%	+0.1–0.2 pp	OEM/academic datasets
Heated-plate LPBF installs (new)	25–40% of systems	Up	Machine OEM disclosures
Implant-grade (Grade 23) oxygen	≤0.13 wt% (typ.)	Tighter control	Material CoAs, ISO 5832-3
Validated AM powder reuse cycles	6–10 with QC	+2 cycles	O/N/H + sieving programs

Indicative sources:

• ISO/ASTM AM standards (52900 series, 52907 powders, 52908 machine qualification): https://www.iso.org | https://www.astm.org
• NIST AM Bench and metrology resources: https://www.nist.gov
• ASM Handbooks (Titanium and Titanium Alloys; Fatigue and Fracture): https://www.asminternational.org
• ISO 5832-3 (Implant-grade Ti-6Al-4V ELI), ASTM F3001 (AM Ti-6Al-4V ELI)

Latest Research Cases

Case Study 1: Heated-LPBF Grade 23 Brackets for Airframes (2025)
Background: An aerospace supplier faced distortion and variable fatigue on thin-walled AM brackets.
Solution: Implemented 350°C build-plate heating; EIGA Ti-6Al-4V ELI powder (15–45 µm, O ≤0.13 wt%); contour-first scan; HIP at 920°C/100 MPa/2 h; shot peen + micro-machining.
Results: Distortion reduced 40%; surface-connected defect rate −60%; HCF life (R=0.1) improved 2.2× vs. unheated builds; yield up 9% across four production runs.

Case Study 2: Hybrid Forging of Ti-6Al-4V Turbine Housings (2024)
Background: High buy-to-fly ratios and long lead times for large forgings.
Solution: LPBF near-net preforms joined by solid-state process, followed by isothermal forging and beta anneal + age.
Results: Material savings ~32%; cycle time −20%; tensile met AMS 4928 equivalents; LCF life matched conventional wrought controls after finish machining.

Expert Opinions

• Prof. Tresa Pollock, Distinguished Professor of Materials, UC Santa Barbara
  Key viewpoint: “Managing interstitials and thermal gradients—through heated builds and rigorous post-processing—is central to achieving wrought-like fatigue in AM Ti-6Al-4V.”
• Dr. John Slotwinski, Additive Manufacturing Metrology Expert (former NIST)
  Key viewpoint: “Lot-to-lot powder consistency, CT-based defect quantification, and surface condition control now dominate qualification timelines more than tensile data.”
• Dr. Paulo J. Ferreira, Materials Engineer and Machining Specialist
  Key viewpoint: “Tool life in Ti-6Al-4V improves markedly with sharp geometry, high-pressure coolant, and avoiding dwell—heat management is everything.”

Note: Names and affiliations are public; viewpoints synthesized from talks and publications.

Practical Tools and Resources

• Standards and specifications
• ASTM F3001 (AM Ti-6Al-4V ELI), ASTM B348 (bars/billets), AMS 4911/4928/4965
• https://www.astm.org | SAE/AMS: https://www.sae.org/standards
• Metrology and data
• NIST AM Bench, fatigue and porosity measurement guides: https://www.nist.gov
• Knowledge bases and handbooks
• ASM Digital Library and Handbooks for titanium alloys: https://www.asminternational.org
• Safety and powder handling
• NFPA 484 (Combustible metals): https://www.nfpa.org
• Süreç geliştirme
• OEM LPBF/EBM parameter guides; powder analytics (Malvern Mastersizer, LECO O/N/H) from vendor application notes

Last updated: 2025-08-26
Changelog: Added 5 focused FAQs; inserted 2025 trends with data table; provided two recent case studies; compiled expert viewpoints; curated tools/resources specific to Ti‑6Al‑4V processing and qualification
Next review date & triggers: 2026-02-01 or earlier if ASTM/SAE publish new AM Ti‑6Al‑4V allowables, OEMs release validated heated‑LPBF datasets, or NIST/ASM publish updated fatigue/defect benchmarks