1. Resistència al desgast de l'aliatge de titani de grau 5 i necessitat de tractament superficial
En el seu estat sense tractar, l'aliatge de titani de grau 5 només mostra una resistència moderada al desgast. En condicions de lliscament sec, abrasius o fretting, tendeix a experimentar desgast adhesiu i desgast abrasiu a causa de la seva relativament baixa duresa i alt coeficient de fricció contra metalls o ceràmica. Quan està en contacte amb altres materials metàl·lics, l'aliatge de titani pot esgarrapar-se, agafar-se o patir danys a la superfície fàcilment. Per tant, en aplicacions que impliquen moviment relatiu, fricció, contacte repetit o entorns abrasius, el tractament superficial és molt recomanable o fins i tot necessari.
Els tractaments superficials comuns per millorar el rendiment del desgast inclouen:
Anoditzat: augmenta la duresa superficial i la resistència a la corrosió.
Nitruració per gas o nitruració per plasma: forma una capa dura i resistent al desgast, reduint significativament la fricció i el desgast.
Recobriments de deposició física de vapor (PVD) com ara TiN, DLC o CrN: proporcionen una duresa superficial extremadament alta i un baix coeficient de fricció.
Oxidació tèrmica: millora la duresa i la vida útil.
Amb la modificació adequada de la superfície, la resistència al desgast del grau 5 es pot millorar diverses vegades o fins i tot un ordre de magnitud. Així, per a components com ara coixinets, engranatges, eixos, elements de subjecció sota fretting i peces lliscants, el tractament superficial és essencial per aconseguir una vida útil acceptable.
2. Rendiment en condicions de càrrega dinàmica, vibració i fatiga
L'aliatge de titani de grau 5 és excel·lentment adequat per a aplicacions crítiques de càrrega dinàmica, vibració i fatiga i en realitat és un dels materials més utilitzats en aquestes condicions de treball a tot el món.
En primer lloc, té un rendiment de fatiga de cicle elevat-excel·lent, especialment en condicions de tractament-termal (tractat amb solució i envellit). La seva resistència a la fatiga és estable i es manté bé a temperatures de servei de fins a 315 graus. En segon lloc, té una alta duresa i una bona resistència al creixement de les esquerdes, cosa que li permet suportar vibracions repetides, impactes i càrregues alternes sense fallades sobtades. En tercer lloc, el seu mòdul elàstic baix i la seva alta resistència ajuden a absorbir l'energia de vibració i reduir la concentració d'estrès en comparació amb molts acers d'alta resistència.
Les aplicacions típiques inclouen:
Components estructurals de l'aeronau, tren d'aterratge i suports del motor sota vibracions a llarg termini i càrregues de fatiga.
Vàlvules d'automoció, bielles i peces de suspensió.
Implants mèdics que suporten càrregues repetides de moviment humà.
Estructures marines i offshore exposades a vibracions induïdes per les ones i càrregues cícliques.
No obstant això, el disseny ha d'evitar les osques agudes, els defectes de la superfície rugosa o el fretting excessiu, ja que aquests factors poden reduir la vida a la fatiga. Amb una geometria adequada, una qualitat superficial i un tractament de superfície opcional, el grau 5 funciona de manera fiable en condicions dinàmiques i de fatiga severes.
Resum
L'aliatge de titani de grau 5 té una resistència al desgast inherent moderada i normalment requereix un tractament superficial per a entorns de fricció i desgast. Mentrestant, presenta un rendiment excepcional en condicions de càrrega dinàmica, vibració i fatiga i és àmpliament reconegut com un material premium per a aplicacions estructurals de càrrega cíclica.
