L'aliatge de titani de grau 5, conegut universalment com a Ti-6Al-4V, és l'aliatge de titani més utilitzat en els sectors aeroespacial, biomèdic, marí i industrial. Es classifica com un aliatge de titani + (alfa-beta), un material de doble fase-que combina l'estabilitat a alta-temperatura de la fase alfa amb la ductilitat i la forjabilitat de la fase beta. Aquesta classificació prové de la seva composició química: aproximadament un 6% d'alumini (Al), un estabilitzador de fase alfa-, i un 4% de vanadi (V), un estabilitzador de fase beta-, amb titani (Ti) com a equilibri. La presència d'ambdós estabilitzadors dóna com a resultat una microestructura que conserva una barreja de fases alfa hexagonals compactades (HCP) i beta cúbiques centrades en el cos (BCC) a temperatura ambient, dotant l'aliatge d'un equilibri únic de propietats mecàniques.
Com a aliatge +, el grau 5 presenta una versatilitat excepcional.
Es pot tractar tèrmicament- mitjançant tractament amb solució i envelliment (STA) per millorar significativament la seva resistència a la tracció, arribant fins a 1.100 MPa, mantenint una bona ductilitat i tenacitat a la fractura. A diferència dels aliatges alfa purs, que tenen una resistència limitada, o els aliatges beta purs, que són més difícils de processar, el grau 5 aconsegueix un equilibri òptim, el que el fa adequat per a components crítics que requereixen relacions de resistència-a-elevades, resistència a la fatiga i resistència a la corrosió. També és altament soldable i es pot fabricar en diverses formes, incloses làmines, barres, peces forjades i peces de fabricació additiva, consolidant encara més el seu estat de "cava de batalla" dels aliatges de titani.
Pel que fa a les seves propietats físiques, la densitat de l'aliatge de titani de grau 5 és d'aproximadament 4,42 g/cm³ (o 4420 kg/m³) a temperatura ambient.
Aquesta densitat és notablement inferior a la de l'acer (aproximadament 7,85 g/cm³) i els superaliatges basats en níquel-, però ofereix una resistència comparable o superior en moltes aplicacions. Aquesta baixa densitat, combinada amb la seva alta resistència, confereix al grau 5 una excel·lent relació resistència--pes-aproximadament un 40% més lleugera que l'acer amb un rendiment mecànic equivalent. Aquesta característica és fonamental en l'enginyeria aeroespacial, on la reducció de pes es tradueix directament en l'eficiència del combustible i en l'augment de la capacitat de càrrega útil, i en els implants biomèdics, on els materials lleugers redueixen el malestar del pacient i milloren la biocompatibilitat.
La densitat del grau 5 es manté relativament estable a les temperatures de funcionament típiques, des de condicions criogèniques fins a aproximadament 427 graus (800 graus F), el límit superior per al seu ús fiable. Es poden produir petites variacions de densitat a causa de lleugeres diferències en la composició química (per exemple, oligoelements com l'oxigen, ferro o carboni) o els processos de fabricació, però aquestes desviacions són insignificants per a la majoria d'aplicacions industrials. Les especificacions estàndard com ASTM B265 i AMS 4911 defineixen els rangs de composició acceptables i les toleràncies de propietats físiques per al grau 5, garantint la consistència en la seva densitat i rendiment.
En resum,El grau 5 (Ti-6Al{-4V) és un aliatge de titani de fase dual{{-s celebrat per les seves propietats mecàniques i processabilitat equilibrades. Amb una densitat de 4,42 g/cm³, ofereix una relació resistència-a-pes inigualable, cosa que el fa indispensable en indústries d'alt rendiment on la lleugeresa, la resistència i la durabilitat no són negociables.
