Alliage Ti-6Al-4V ELI (ASTM F136)
L'alliage Ti-6Al-4V ELI (ASTM F136) a de bonnes propriétés mécaniques, mais présente un effet potentiellement toxique dû au vanadium et à l'aluminium libérés. Pour cette raison, des alliages à base de titane sans vanadium- et sans aluminium ont été proposés pour les applications biomédicales.
La sélection des matériaux pour les dispositifs médicaux repose sur leurs propriétés mécaniques, leur composition chimique et leur biocompatibilité. La norme technique ASTM F-136/ISO 5832-3 couvre les exigences en matière de propriétés mécaniques et de composition chimique du Ti Grade 23 (alliage Ti6Al4V ELI, interstitiel très faible) à utiliser dans la fabrication d'implants chirurgicaux.
L'alliage Ti6Al4V ELI possède de bonnes propriétés mécaniques, mais présente un effet potentiellement toxique dû au vanadium et à l'aluminium libérés. Pour cette raison, des alliages à base de Ti- sans vanadium- et sans aluminium-ont été proposés pour les applications biomédicales.
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Composition chimique
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ASTM F136 |
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| Composition |
ASTM F136 |
| Azote | 0,05 maximum |
| Carbone | 0,08 maximum |
| Hydrogène | 0,012 maximum* |
| Fer | 0,25 maximum |
| Oxygène | 0,13 maximum |
| Aluminium | 5.50 - 6.50 |
| Vanadium | 3.50 - 4.50 |
| Titane | Équilibre |
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*Les matériaux de 0,813 mm [0,032 po] et moins peuvent avoir une teneur en hydrogène allant jusqu'à 0,0150 %. |
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Propriétés physiques
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Métrique |
Anglais |
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| Densité | 4,43 g/cm³ | 0,160 lb/po³ |
| Module d'élasticité | 105 GPa | 15,2 Mpsi |
| Résistivité électrique | 1750 µohms*mm | 68,9 µohms*po |
| Conductivité thermique | 0,865 W/(m* degré) |
6,0 BTU*po/(h*pi²*F) |
| Coefficient de dilatation thermique | 8,64 µm/(m* degré) | 4,8 µpo/(po*degréF) |
*Valeurs calculées à 22degré [72 degrés F].
Propriétés mécaniques
| Taille |
Résistance ultime à la traction (mis.) |
Limite d'élasticité* (min.) | Allongement 4D** (min.) % |
| < 4.75 mm [< 0.187 in] |
860 MPa [125 ksi] | 795 MPa [115 ksi] | 10 |
| 4,75 mm - 6.35 mm [0,187 dans - 0.0250 dans] |
860 MPa [125 ksi] | 795 MPa [115 ksi] | 10 |
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* 2% de compensation |
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Le Ti 6Al-4V ELI est un alliage alpha-bêta contenant 6 % d'aluminium, 4 % de vanadium et des interstitiels extra-faibles (ELI). Les éléments interstitiels tels que le fer et l'oxygène sont étroitement contrôlés pendant le processus de fusion afin d'améliorer la ductilité et la ténacité.
Actuellement, les fabricants d’implants dentaires utilisent du titane commercialement pur (Ti G2 et Ti G4) et un alliage Ti–6Al–4V (Ti G5) avec un traitement de surface afin d’optimiser le contact entre les cellules osseuses et le dispositif. Cette interaction entre les cellules osseuses et les surfaces des implants dentaires est appelée ostéointégration.
Cependant, les Ti G2 et Ti G4 ne sont pas utilisés dans des applications médicales impliquant des contraintes élevées, telles que les prothèses orthopédiques et les implants dentaires étroits.
Pour les applications orthopédiques, le Cr-Co, l'acier inoxydable et le Ti G5 (alliage Ti-6Al-4V) sont les choix privilégiés en raison de leur haute résistance mécanique. Ces alliages assurent une transmission de charge sur les tissus osseux sur une longue période, ce qui est nécessaire lorsque des tissus durs endommagés sont remplacés par des prothèses.
Application
L'alliage Ti 6Al 4V ELI de grade 23 est utilisé dans les domaines suivants :
- Implants chirurgicaux
- Composants d'avion
- Composants structurels
- Dans une variété d'applications en eau salée
- Dans des récipients cryogéniques à haute-pression jusqu'à -320 degrés
- Dans les applications nécessitant une excellente ténacité à la rupture et une excellente résistance à la fatigue.
étiquette à chaud: Ti-6Al-4V ELI
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