5. klases titāna sakausējums, kas pazīstams arī kā Ti-6Al-4V, ir visplašāk izmantotais titāna sakausējums kosmosa, automobiļu, medicīnas, jūras un augstas veiktspējas konstrukciju jomās. Viena no tā pievilcīgākajām priekšrocībām ir tā lieliskā noguruma izturība, īpaši cikliskās slodzes, korozīvās vides un paaugstinātas temperatūras apstākļos. Tā noguruma izturēšanās ir cieši saistīta ar termisko apstrādi, virsmas stāvokli, iekraušanas veidu un ražošanas procesu. Tālāk ir sniegts detalizēts paskaidrojums par tā noguruma veiktspēju.
Pirmkārt, Ti-6Al-4V noguruma izturība parasti tiek novērtēta, izmantojot S-N līkni cikliskās stiepes-saspiešanas vai lieces slodzēs.
Atkvēlinātam Ti-6Al-4V izturības robeža (noguruma robeža pie 107 cikliem) ir apm.
aptuveni 450–500 MPa zem aksiālās slodzes. Rotējošas lieces gadījumā vērtība ir nedaudz augstāka, parasti 495–575 MPa. Šis līmenis ir ievērojami augstāks nekā daudziem tēraudiem un alumīnija sakausējumiem ar tādu pašu blīvumu, tāpēc tas ir ideāli piemērots vieglām konstrukcijas sastāvdaļām, kas pakļautas ilgstošai vibrācijas un slodzes cikliem.
Termiskajai apstrādei ir ievērojama ietekme uz noguruma veiktspēju.
Šķīdumam apstrādātam un novecotam (STA) Ti-6Al-4V ir augstāka stiepes un tecēšanas izturība, tāpēc tā augsta cikla noguruma izturība var sasniegt 550–630 MPa, kas ir par aptuveni 10% augstāka nekā atkvēlinātajā stāvoklī. Tomēr, tā kā elastība un stingrība nedaudz samazinās, tā pretestība plaisu augšanai var samazināties. Turpretim atkvēlinātais stāvoklis nodrošina labāku noguruma plaisu izplatīšanās pretestību un ir stabilāks mainīgas amplitūdas slodzes apstākļos, tāpēc tas ir vēlams lietojumos, kur lūzuma risks ir jāsamazina.
Otrkārt, noguruma plaisu augšanas ātrums ir galvenais struktūras uzticamības rādītājs.
Ti-6Al-4V ir zems noguruma plaisu augšanas ātrums, salīdzinot ar lielāko daļu strukturālo metālu. Tipiskos apkārtējās vides apstākļos plaisu augšanas ātrums da/dN atbilst Parīzes likumam ar salīdzinoši zemu koeficientu. Tas nozīmē, ka pat tad, ja pastāv nelieli defekti, sakausējums var tos izturēt bez pēkšņas atteices daudzu ciklu laikā. Šī īpašība ir būtiska aviācijas un kosmosa komponentiem, piemēram, turbīnu lāpstiņām, šasijas daļām un gaisa kuģa fizelāžas konstrukcijām.
Virsmas stāvoklis ir vēl viens svarīgs faktors. Pulētas vai noslīpētas virsmas ievērojami uzlabo noguruma kalpošanas laiku. Strāvas skrāpēšana rada spiedes atlikušo spriegumu uz virsmas, kas efektīvi nomāc plaisu rašanos un var palielināt noguruma izturību par 90–125 MPa. Turpretim raupjas virsmas, apstrādes pēdas vai iegriezumi darbojas kā spriedzes palielināšanas līdzekļi un var samazināt noguruma veiktspēju par 30% vai vairāk. Tāpēc virsmas apstrādi ļoti ieteicams veikt gadījumos, kad ir liels nogurums.
Runājot par ietekmi uz vidi, 5. pakāpes titāns saglabā izcilu noguruma izturību korozīvā vidē, piemēram, jūras ūdenī, sāls izsmidzināšanā un viegli skābos vai sārmainos apstākļos.
Atšķirībā no tērauda, tas necieš nopietnu korozijas un noguruma degradāciju hlorīdu vidē. Tas padara to par pirmo izvēli jūras komponentiem, ārzonas struktūrām un ķirurģiskiem implantiem. Vidēji paaugstinātā temperatūrā (apmēram 150–200 grādi) noguruma izturība nedaudz samazinās, bet joprojām ir pārāka par daudziem alumīnija sakausējumiem.
Rezumējot,5. klases titāna sakausējums demonstrē izcilu augsta cikla noguruma izturību, labu izturību pret plaisu veidošanos un spēcīgu vides noguruma izturību. Pareiza termiskā apstrāde un virsmas uzlabošana var vēl vairāk optimizēt tā nogurumu. Šīs īpašības izskaidro, kāpēc Ti-6Al-4V joprojām ir neaizstājams komponentos, kam ir nepieciešams viegls svars, augsta izturība un īpaši augsta izturība ilgstošas cikliskas slodzes apstākļos.
