Grade 5 합금은 6%의 α-안정화 원소인 알루미늄(Al)과 4%의 β-안정화 원소인 바나듐(V)을 함유하는 중강도 α-β형 2상 티타늄 합금입니다. 이 합금은 우수한 종합적 특성을 지니고 있으며 항공우주 산업에서 널리 사용됩니다. 이 합금은 최대 400℃의 고온에서 장시간 작동할 수 있습니다. 항공우주 산업에서는 주로 엔진 팬 및 압축기 디스크와 블레이드, 그리고 항공기 구조물의 빔, 접합부, 격벽과 같은 중요한 하중 지지 부품 제조에 사용됩니다.
5등급 티타늄 합금의 주요 반제품은 봉, 단조품, 후판, 박판, 프로파일, 와이어입니다. 이 합금은 주로 어닐링된 상태로 사용되지만, 용체화 시효 처리를 통해 어느 정도 강화할 수도 있습니다. 그러나 경화된 단면적은 일반적으로 25mm를 넘지 않습니다. 이 합금은 가공 가소성과 초소성이 우수하여 다양한 압력 성형 공정에 적합합니다. 또한 다양한 방법으로 용접 및 가공할 수 있습니다.
잉곳은 진공 소모 전극 아크로에서 최소 두 번 용융해야 합니다. 엔진 로터 부품용 재료는 세 번 용융해야 합니다. 합금 원소 V는 Al-V 마스터 합금으로 첨가됩니다. 소모 전극을 사용하는 경우 텅스텐 불활성 가스(TIG) 용접은 엄격히 금지됩니다. 아르곤 차폐 플라즈마 용접이 필요합니다.
반제품이나 부품을 어닐링할 때 유지 시간은 단면 두께에 따라 달라집니다. 단면 두께가 10mm 이하인 경우 유지 시간은 30분을 넘지 않아야 하며, 11~50mm인 경우 30~60분, 50mm 이상인 경우 1~2시간 동안 유지해야 합니다. 부품 열처리에는 다양한 종류의 전기로가 사용되며, 처리 전에 전기로 내부를 철저히 세척해야 합니다. 가스로나 오일로를 사용하는 경우, 약산화 분위기를 유지하기 위해 전기로 분위기를 엄격하게 제어해야 하며, 연소 노즐에서 부품에 직접 분사되지 않도록 주의해야 합니다. 진공 어닐링 전에는 부품 표면의 산화 스케일과 산소 함유층을 제거하고, 전기로에 넣기 전에 오일을 꼼꼼히 제거해야 합니다. 복잡한 형상의 부품은 진공 어닐링 중 변형을 줄이기 위해 클램프를 사용하여 고정해야 합니다. 산화를 방지하기 위해 용광로에 투입되는 부품은 이상적으로는 미리 탈기되고 산화물이 없는 이산화티타늄 칩으로 채워야 합니다.
표면 처리 공정에는 티타늄 합금 부품의 피로 강도를 향상시키기 위한 쇼트 피닝이 포함됩니다. 쇼트 피닝은 일반적으로 직경 2~5mm의 강철 쇼트를 사용하여 약 785MPa의 표면 압축 응력과 약 200μm의 표면 강화 깊이를 발생시킵니다. 쇼트 피닝은 Ti-6Al-4V 티타늄 합금의 피로 강도를 크게 향상시킵니다. 5등급 티타늄 합금의 내마모성을 향상시키기 위해 플라즈마 또는 폭발 분사 방법을 사용하여 팬 블레이드의 댐핑 플랫폼 측면과 같이 마모가 쉽게 발생하는 부품에 텅스텐 카바이드 및 크롬 카바이드와 같은 내화 입자를 도포합니다. 이 방법은 티타늄 합금 부품의 마모된 부분을 수리하는 데에도 사용할 수 있습니다. 작동 중 티타늄 합금 부품의 긁힘 및 접착을 방지하기 위해 마찰 접촉 및 나사 연결부가 있는 부품은 양극 산화, 크롬 도금, 무전해 니켈 도금 또는 질화 처리를 받아야 합니다.
