Человечество изобрело вагон и маленькую тележку всевозможных сплавов. У некоторых из них весьма занятная история разработки и путь в практическое применение. К таким сплавам с историей относится Ti-6Al-4V, он же Ti64.
Судя по названию, это сплав на основе титана, легированный алюминием и ванадием. Титан может пребывать в нескольких фазовых состояниях (иметь разные кристаллические решетки). Алюминий помогает ему сохранить свою низкотемпературную альфа-фазу с гексагональной плотноупакованной решеткой, а ванадий – высокотемпературную бета фазу с объемно-центрированной решеткой. В итоге Ti64 является двухфазным альфа+бета титановым сплавом.
В середине 20-го века эмпирически было установлено, что сплав с таким составом обладает удивительно удачным сочетанием высокой прочности (до 1200 МПа, что сравнимо со многими марками стали) при малой плотности 4,5 г/см3 (у стали – ближе к 8 г/см3) и отличной коррозионной устойчивостью.
Сперва сплав набрал популярность в авиации, затем перекочевал в морскую технику, промышленность (трубопроводы и вот это всё) и наконец нашел себя и в биологических задачах, как материал для замены костной ткани.
Резонно спросить, «но почему именно шесть алюминия, а не семь, и четыре ванадия, а не пять?». Ответ прост, потому что практика показывает, что другие составы демонстрируют менее высокие свойства. То есть менять состав можно, но мы должны понимать последствия.
Увеличение содержания ванадия с 4% до 5% усиливает стабилизацию β-фазы. Ванадий способствует образованию кубической β-структуры, которая более пластична, но менее прочна при высоких температурах.
Увеличение алюминия с 6% до 7% усиливает стабилизацию α-фазы, которая дает вклад в прочность и жаростойкость. Алюминий повышает твердость и прочностные характеристики, но снижает пластичность.
В общем, хороший сбалансированный сплав, всем рекомендую.