Aloi titanium gred 5, juga dikenali sebagai Ti‑6Al‑4V, ialah aloi titanium yang paling banyak digunakan dalam bidang aeroangkasa, automotif, perubatan, marin dan struktur berprestasi tinggi. Salah satu kelebihannya yang paling menarik ialah rintangan keletihan yang sangat baik, terutamanya di bawah beban kitaran, persekitaran yang menghakis dan suhu tinggi. Tingkah laku keletihannya sangat berkaitan dengan rawatan haba, keadaan permukaan, jenis pemuatan dan proses pembuatan. Di bawah adalah penjelasan terperinci tentang prestasi keletihannya.
Pertama, kekuatan kelesuan Ti‑6Al‑4V biasanya dinilai menggunakan lengkung S‑N di bawah mampatan tegangan-kitaran atau beban lentur.
Untuk Ti‑6Al‑4V annealed, had ketahanan (had keletihan pada 107 kitaran) adalah ap
hampir 450–500 MPa di bawah beban paksi. Di bawah lenturan berputar, nilainya lebih tinggi sedikit, secara amnya 495–575 MPa. Tahap ini jauh lebih tinggi daripada kebanyakan keluli dan aloi aluminium pada ketumpatan yang sama, menjadikannya sesuai untuk komponen struktur ringan yang tertakluk kepada getaran dan kitaran beban jangka panjang.
Rawatan haba mempunyai kesan yang luar biasa terhadap prestasi keletihan.
Penyelesaian dirawat dan berumur (STA) Ti‑6Al‑4V mempunyai kekuatan tegangan dan hasil yang lebih tinggi, jadi kekuatan keletihan kitaran tingginya boleh mencapai 550–630 MPa, iaitu kira-kira 10% lebih tinggi daripada keadaan anil. Walau bagaimanapun, kerana kemuluran dan keliatan berkurangan sedikit, rintangan pertumbuhan retaknya mungkin berkurangan. Sebaliknya, keadaan sepuhlindap memberikan rintangan perambatan retakan keletihan yang lebih baik dan lebih stabil di bawah beban amplitud berubah-ubah, jadi ia lebih disukai dalam aplikasi di mana risiko patah mesti diminimumkan.
Kedua, kadar pertumbuhan retak keletihan adalah penunjuk utama kebolehpercayaan struktur.
Ti‑6Al‑4V mempunyai kadar pertumbuhan retak lesu yang rendah berbanding kebanyakan logam struktur. Di bawah keadaan ambien biasa, kadar pertumbuhan retak da/dN mengikut undang-undang Paris, dengan pekali yang agak rendah. Ini bermakna walaupun kecacatan kecil wujud, aloi boleh bertolak ansur tanpa kegagalan secara tiba-tiba dalam sejumlah besar kitaran. Ciri ini penting untuk komponen aeroangkasa seperti bilah turbin, bahagian gear pendaratan dan struktur fiuslaj pesawat.
Keadaan permukaan adalah satu lagi faktor utama. Permukaan yang digilap atau ditembak sangat meningkatkan hayat keletihan. Shot peening memperkenalkan tegasan sisa mampatan pada permukaan, yang berkesan menyekat permulaan retakan dan boleh meningkatkan kekuatan keletihan sebanyak 90–125 MPa. Sebaliknya, permukaan kasar, tanda pemesinan atau takuk bertindak sebagai penaik tekanan dan boleh mengurangkan prestasi keletihan sebanyak 30% atau lebih. Oleh itu, kemasan permukaan amat disyorkan untuk aplikasi yang mempunyai keletihan tinggi.
Dari segi kesan alam sekitar, titanium Gred 5 mengekalkan rintangan keletihan yang sangat baik dalam persekitaran yang menghakis seperti air laut, semburan garam dan keadaan berasid atau beralkali sederhana.
Tidak seperti keluli, ia tidak mengalami kemerosotan kakisan‑keletihan yang serius dalam persekitaran klorida. Ini menjadikannya pilihan pertama untuk komponen marin, struktur luar pesisir, dan implan pembedahan. Pada suhu sederhana tinggi (sekitar 150–200 darjah), kekuatan keletihan berkurangan sedikit tetapi kekal lebih baik daripada banyak aloi aluminium.
Secara ringkasnya,Aloi titanium gred 5 menunjukkan kekuatan keletihan kitaran tinggi yang luar biasa, rintangan pertumbuhan retak yang baik, dan ketahanan lesu alam sekitar yang kuat. Rawatan haba dan peningkatan permukaan yang betul boleh mengoptimumkan lagi tingkah laku keletihannya. Sifat ini menerangkan sebab Ti‑6Al‑4V kekal tidak boleh diganti dalam komponen yang memerlukan ringan, kekuatan tinggi dan ketahanan ultra-tinggi di bawah pemuatan kitaran jangka panjang.
