Titanova zlitina stopnje 5, bolj znana kot Ti‑6Al‑4V, je najpogosteje uporabljena + titanova zlitina v vesoljski, energetski, medicinski in pomorski industriji. Njegova lomna žilavost je ena ključnih mehanskih lastnosti, ki določajo njegovo zanesljivost pri dinamičnih, udarnih ali cikličnih obremenitvah.
Zlomna žilavost opisuje odpornost materiala na širjenje razpok. Za kovinske materiale se običajno izraža z uporabo ravninske lomne žilavosti KIC in kritične stopnje sproščanja energije GIC. Stopnja 5 Ti‑6Al‑4V kaže zmerno visoko in stabilno lomno žilavost, ki se močno razlikuje glede na toplotno obdelavo, mikrostrukturo in debelino.
V žarjenem stanju (Mill Annealed, MA), ki je najpogostejše stanje dobave, ima titanova zlitina stopnje 5 običajno vrednost KIC v razponu od približno 55 do 77 MPa·m¹ᐟ².
Ta raven žilavosti omogoča, da se zlitina upre nenadni rasti razpok pri statičnih ali zmernih dinamičnih obremenitvah. Pri obdelavi v pogojih obdelave z raztopino in staranja (STA), da se doseže večja trdnost, se lomna žilavost rahlo zmanjša in običajno pade med 44 in 55 MPa·m¹ᐟ². Ta kompromis med trdnostjo in žilavostjo je značilen za visoko zmogljive strukturne zlitine.
V primerjavi z drugimi konstrukcijskimi materiali ima Ti‑6Al‑4V veliko večjo lomno žilavost kot številna jekla visoke trdnosti in aluminijeve zlitine pri podobnih stopnjah trdnosti. Ohranja dobro žilavost tudi pri temperaturah pod ničlo, zaradi česar je primeren za kriogena in nizkotemperaturna delovna okolja. Njegova žilavost tudi ostane stabilna do zmerno visokih temperatur, kar je ključnega pomena za komponente plinskih turbin, lopatice kompresorjev in konstrukcijske dele letal.
Mikrostruktura ima odločilno vlogo pri lomni žilavosti titanove zlitine stopnje 5.
Fina, enakomerna in enakoosna + mikrostruktura na splošno zagotavlja odlično ravnovesje trdnosti in žilavosti. Grobe mikrostrukture ali prekomerno krhke mejne plasti zrn lahko zmanjšajo odpornost proti rasti razpok in učinkovito lomno žilavost. Ustrezen nadzor kovanja, temperature toplotne obdelave, hitrosti ohlajanja in časa staranja lahko optimizira mikrostrukturo za izboljšanje tako žilavosti kot odpornosti proti utrujenosti.
Druga pomembna lastnost je odpornost zlitine na rast utrujenostnih razpok.
Ti‑6Al‑4V razreda 5 ima nizko stopnjo rasti utrujenostnih razpok, kar pomeni, da je manj verjetno, da se bodo majhne notranje ali površinske napake hitro razširile pod ciklično obremenitvijo. To je še posebej pomembno za dele trupa letal, komponente podvozja, pritrdilne elemente in tlačne posode, kjer sta dolgotrajna vzdržljivost in varnost bistvenega pomena.
V praktičnih inženirskih aplikacijah je lomna žilavost stopnje 5 dovolj visoka za večino nosilnih konstrukcij.
Izogne se tveganju krhkega zloma, ki ga opazimo pri nekaterih materialih visoke trdnosti, hkrati pa ohranja izjemno razmerje med trdnostjo in težo ter odpornost proti koroziji. Zaradi tega ostaja prednostna izbira pri dizajnih, ki zahtevajo visoko trdnost, zmerno žilavost in lahke zmogljivosti.
Če povzamemo, titanova zlitina stopnje 5 kaže odlično in zanesljivo lomno žilavost, primerno za kritične strukturne aplikacije.Njegovo žilavost je mogoče prilagoditi s toplotno obdelavo in predelavo, da izpolni posebne konstrukcijske zahteve, s čimer se uveljavi kot najbolj vsestranska in široko uporabljena titanova zlitina na svetu.
