TA7 hitzebeständige Alpha-Titanlegierung

Dieser Artikel soll Ihnen einen klaren Rahmen für das Verständnis der hitzebeständigen Alpha-Titanlegierung TA7 vermitteln. Von grundlegendem Materialwissen bis hin zur Informationsvorbereitung in der RFQ-Phase bietet er nützliche Referenzinformationen – egal, ob Sie sich in der Materialauswahlphase, der Prozessbewertungsphase befinden oder an verwandten Projektanforderungen arbeiten.
Hervorragende Wärme-
Beständigkeit
Gute thermische
Stabilität
Gute
Schweißbarkeit
Zuverlässige Festigkeit
bei erhöhter Temp.

TA7 hitzebeständige Alpha-Titanlegierung: Grundlegender Überblick

TA7 ist eine der klassischen Alpha-Titanlegierungen im chinesischen Titanlegierungssystem. Seine zusammensetzungsbasierte Bezeichnung lautet Ti-5Al-2.5Sn. Es verwendet Titan als Grundmetall mit etwa 5% Aluminium und 2,5% Zinn als Legierungszusätze. Innerhalb seines üblichen Einsatztemperaturbereichs ist das Gefüge überwiegend alpha-phasig, was ihm eine gute thermische Stabilität verleiht. Wenn die Temperatur den Beta-Transus erreicht oder überschreitet, beginnt das Gefüge zu transformieren.

TA7 heat-resistant alpha titanium alloy sheet and fabricated structural parts used in high-temperature metal fabrication

Welchen internationalen Güten und Normen entspricht die hitzebeständige Alpha-Titanlegierung TA7?

Die gängige internationale Bezeichnung für TA7 ist Ti-5Al-2,5Sn, die zusammensetzungsbasierte Bezeichnung. Verschiedene Länder und Normensysteme verwenden unterschiedliche Benennungskonventionen. Zum Beispiel identifiziert ASTM sie als Güte 6, während GOST sie als VT20.

Gängige internationale Güten- und Normenäquivalente für die hitzebeständige Alpha-Titanlegierung TA7

Chinesische Güte Gängige internationale Bezeichnung ASTM-Güte UNS-Nummer Gängige Produktformen Wert in der Beschaffungskommunikation
TA7 Ti-5Al-2,5Sn Güte 6 R54520 Blech, Band, Stab, Schmiedeteile, Rohr, Schweißdraht Grundlegende Referenz zur Abstimmung chinesischer und internationaler Gütesysteme
TA7 Ti-5Al-2,5Sn ELI Güte 6 ELI R54520 Blech, Stab, Version mit extrem niedrigen Zwischengaselementen Spezialgüte für Tieftemperatur- oder Hochzuverlässigkeitsanwendungen
TA7, als Referenz verwendet AMS 4910 / AMS 4926 — — Blech, Stab, Ringe Direkt referenzierte Normen in der Luft- und Raumfahrt-Lieferkette
TA7, als Referenz verwendet MIL-T-9046 / MIL-T-9047 — — Blech, Stab Spezifikationsgrundlage für militärische Beschaffungsprojekte
TA7, als Referenz verwendet GOST VT20 — — Verschiedene Halbzeugformen Nützlich für die technische Abstimmung in russischsprachigen Märkten

Chemische Zusammensetzung und Gefügeeigenschaften von TA7 hitzebeständige Alpha-Titanlegierung

Die chemische Zusammensetzung der hitzebeständigen Alpha-Titanlegierung TA7 ist auf Alpha-Phasen-Stabilisierung und Mischkristallverfestigung ausgelegt. Titan verleiht dem Werkstoff seine leichte Grundlage und die inhärente Korrosionsbeständigkeit.

Chemische Zusammensetzungsbereiche der hitzebeständigen Alpha-Titanlegierung TA7

Element Gehaltsbereich Hauptwirkung auf die Leistung
Titan (Ti) Rest Grundstruktur, bietet geringes Gewicht und grundlegende Korrosionsbeständigkeit
Aluminium (Al) 4.0%–6.0% Stabilisiert die Alpha-Phase, erhöht die Raumtemperatur- und Hochtemperaturfestigkeit und reduziert die Dichte
Zinn (Sn) 2.0%–3.0% Mischkristallverfestigt die Alpha-Phase, verbessert die Warmumformbarkeit und senkt die Übergangstemperatur von duktil zu spröde
Eisen (Fe) ≤0,50%, typischerweise ≤0,30% Verunreinigungselement; übermäßiger Gehalt kann die Duktilität verringern
Sauerstoff (O) ≤0,20% Interstitielles Element; moderate Gehalte können die Festigkeit erhöhen, aber die Tieftemperaturzähigkeit verringern
Kohlenstoff (C) ≤0,10%, typischerweise ≤0,08% Verunreinigungselement, das die thermische Stabilität beeinflusst
Stickstoff (N) ≤0,05% Interstitielles Element; schlechte Kontrolle kann zu Versprödung führen
Wasserstoff (H) ≤0,015% Interstitielles Element, das streng kontrolliert werden muss, um Wasserstoffversprödung zu verhindern
Silizium (Si) ≤0,15%, typischerweise ≤0,05% Verunreinigungselement; übermäßiger Gehalt kann die Hochtemperaturleistung beeinträchtigen

Wichtige Parameter und Leistungsdaten von TA7 hitzebeständige Alpha-Titanlegierung

Die folgenden Daten basieren auf typischen Werten im geglühten Zustand. Die tatsächlichen Werte können je nach Produktform und -größe variieren, daher sollte stets der spezifische Prüfbericht für die geforderte Spezifikation Vorrang haben.

Kernphysikalische Eigenschaften der hitzebeständigen Alpha-Titanlegierung TA7

Parameter Typischer Wert oder Bereich Warum es bei der Materialauswahl wichtig ist
Dichte 4,48 g/cm³ Ein Basiswert für die Leichtbaukonstruktion; in Kombination mit der Festigkeit definiert er den spezifischen Festigkeitsvorteil der Legierung
Schmelzpunkt Ca. 1590°C Ein Referenzgrenzwert für die Hochtemperaturfähigkeit und ein wichtiger Faktor bei der Festlegung des Warmumformfensters
Beta-Transus-Temperatur 1040–1090 °C Eine kritische Grenze für die Warmumformung und die Wärmebehandlungstemperaturkontrolle
Empfohlene Einsatztemperatur -253°C bis 500°C, bis zu 800°C bei Kurzzeitbelastung Definiert den anwendbaren Temperaturbereich und ist der erste Prüfpunkt für die Übereinstimmung des Materials mit den Einsatzbedingungen
Elastizitätsmodul Ca. 110 GPa Ein wichtiger Steifigkeitsparameter; bei etwa der Hälfte der Steifigkeit von Stahl beeinflusst er direkt die Verformungskontrolle
Thermische Stabilität Ausgezeichnet, mit keiner Alpha-zu-Beta-Phasenumwandlung während des normalen Einsatzes A key safeguard for long-term high-temperature use, since the microstructure remains stable under thermal cycling

Mechanical and Thermal Property Table for TA7 Heat-Resistant Alpha Titanium Alloy

Eigenschaft Typischer Wert oder Bereich Impact on Sheet Metal Fabrication
Zugfestigkeit 830–970 MPa A design basis for forming force and die loading; higher strength may require higher-tonnage equipment
Streckgrenze 780–897 MPa Used to assess wrinkling risk and springback control in forming
Elongation after fracture 10%–20%, depending on thickness A limiting factor for maximum forming depth; thin sheet is generally more formable than thicker material
Härte Approx. 36 HRC, or 320 HB A reference for selecting cutting parameters and die materials
Wärmeleitfähigkeit 7.8 W/(m·K) Makes heat dissipation during cutting and welding more difficult, so effective cooling is essential
Wärmeausdehnungskoeffizient 9.4–9.7 μm/(m·°C) A basis for dimensional compensation in hot forming and welding
Specific heat capacity Approx. 0.53 J/(g·°C) Used in calculating heating power and soak time during thermal processing
Creep performance At 500°C and 150 MPa, creep after 1000 hours is ≤0.35% A benchmark for evaluating long-term deformation in high-temperature load-bearing parts

What Sheet Metal Fabrication Processes Is TA7 Heat-Resistant Alpha Titanium Alloy Suitable For?

The processing behavior of TA7 is closely related to its single-phase alpha structure. It offers excellent weldability, but its cold-forming capability is relatively limited. As a result, many sheet metal forming operations need to be evaluated and carried out under heated conditions.

Sheet Metal Process Compatibility of TA7 Heat-Resistant Alpha Titanium Alloy

Prozessart Suitability Main Risk Points Key Supplier Evaluation Points
Laserschneiden Hoch Edge oxidation, heat-affected-zone control Gas shielding system on the equipment, cutting parameter database
Plasma cutting Mittel bis hoch Cut-edge squareness, width of the heat-affected zone Equipment accuracy, bevel-processing capability
Wasserstrahlschneiden Hoch Edge burrs, risk of trapped inclusions Waterjet equipment capacity, post-processing capability
Stanzen Mittel High die load, significant springback, demanding lubrication requirements Press tonnage, die design and manufacturing experience
Biegen Mittel Large springback, risk of edge cracking Press brake tonnage and accuracy, warm-bending capability
Hot forming Hoch Temperature control, surface oxidation, consistency of microstructure and properties Temperature-control accuracy of hot-forming equipment, furnace uniformity, process database
Stretch forming Mittel bis hoch Wall thinning, cracking risk, lubrication requirements Stretch-die design capability, experience with warm stretch forming
Schweißen Very high Failure of gas shielding, weld contamination, residual stress Welding equipment and process qualifications, welder certification, inert-gas supply capability
Straightening / sizing Mittel Springback control, dimensional accuracy Tooling design and build capability, in-process measurement capability
Surface pretreatment before finishing Mittel bis hoch Risk of hydrogen contamination, pickling-solution ratio control Surface-treatment equipment, process-control documentation, wastewater-treatment capability

What Types of Parts and Service Conditions Is TA7 Heat-Resistant Alpha Titanium Alloy Suitable For?

The performance profile of TA7 is well suited to structural parts used at medium to elevated temperatures below 500°C, large welded sheet metal parts that require stable weld quality, cryogenic and deep-cryogenic equipment, and parts that need a combination of low weight and corrosion resistance.

That said, the room-temperature strength of TA7 is only moderate within the titanium alloy family. If your project places a stronger emphasis on strength and the temperature requirement is less demanding, an alpha-beta titanium alloy such as Ti-6Al-4V / Grade 5 may be a better fit.

Typical Parts and Service Conditions for TA7 Heat-Resistant Alpha Titanium Alloy

Teiletyp Service Characteristics Key Selection Considerations
Aero-engine compressor parts Medium temperature up to 500°C, cyclic loading, vibration Retention of elevated-temperature strength, fatigue performance, thermal stability
Rocket fuel tanks and piping Cryogenic service, such as liquid hydrogen or liquid oxygen temperatures, high pressure, internal pressure loading Low-temperature toughness, weld gas tightness, microstructural uniformity
Aircraft structural shells and panels Room temperature and medium temperature, aerodynamic loads, assembly stress Formability, weld quality, specific strength, weight reduction
Pressure vessels and heat exchangers Internal and external pressure differential, temperature gradients, corrosive media Strength, weld reliability, corrosion resistance, required wall thickness
Missile body structural parts Transient medium-temperature exposure, rapid pressurization, structural stiffness requirements Thermal stability, toughness at high strain rate
Marine and chemical equipment parts Atmospheric or seawater corrosion, long-term loading Corrosion resistance, long-term stability of welded joints
Cryogenic engineering vessels Ultra-low temperatures from -196°C to -253°C Ductile-to-brittle transition temperature, low-temperature ductility, low-temperature weld performance

What Information Should Be Prepared Before Sending an RFQ for TA7 Heat-Resistant Alpha Titanium Alloy?

The more complete your RFQ information is, the more accurate the supplier’s quotation will be. It also allows for a fuller process evaluation and usually leads to a faster response.

TA7 Heat-Resistant Alpha Titanium Alloy RFQ Checklist

Position Recommended Information to Provide Value for Quotation and Process Evaluation
Material grade and standard TA7 / Ti-5Al-2.5Sn / Grade 6, with the relevant ASTM, AMS, or MIL specification number Establishes the material baseline and avoids grade ambiguity
Product form and dimensions Sheet, bar, or forging, with thickness, width, length, and tolerance requirements Enables accurate evaluation of raw material sourcing and machining allowance
Drawings and revision level Engineering drawings showing all dimensions, tolerances, surface requirements, and welding symbols The core basis for process planning and manufacturability review
Forming requirements Forming method, part complexity, and dimensional accuracy requirements Helps assess the process route, equipment capability, and tooling needs
Welding requirements Weld type, welding method, inspection standard, and filler-metal compatibility requirements Helps evaluate welding qualifications, procedure qualification time, and cost
Surface requirements Surface condition, roughness, oxide-layer limits, and any downstream finishing requirements Defines the surface-treatment route and inspection criteria
Quantity and annual demand Initial order quantity, estimated annual volume, and phased delivery plan Helps plan capacity and raw material preparation, and may reduce unit cost
Lead time requirements Target delivery date or delivery window, including any acceptable split-shipment plan Helps assess scheduling feasibility and response speed
Inspection requirements Inspection type, sampling plan, acceptance criteria, and applicable standard Clarifies the scope of quality control and related cost
Certification and compliance Required certificate types, country-of-origin requirements, and industry-specific certifications Ensures supply-chain compliance and supports import or project audit requirements
Packaging and shipping Packaging standard, marking requirements, and shipping method Helps protect delivery quality and reduce transport damage
Material condition and traceability requirements Annealed condition or other special condition, interstitial-element grade, and traceability depth Supports cost evaluation for special requirements and quality assurance

FAQs​

TA7 and Titanium Grade 6 are two naming systems for the same alloy. Under the Chinese standard system, this material is designated as TA7 under GB/T 3620.1. Under the US standard system, the same alloy is designated as Grade 6 under standards such as ASTM B265 and ASTM B348. In international trade and technical documentation, the two designations can be used interchangeably. A practical approach is to state it clearly on the first line of the purchasing document as TA7 (Ti-5Al-2.5Sn / Grade 6 / UNS R54520) to avoid ambiguity. If multiple standards systems are involved, the corresponding grade names for each system should also be shown in parentheses.

Hot forming should be considered first when the part has any of the following features: a relatively deep draw, with a depth-to-width ratio above 0.5; thin walls combined with a complex geometry, especially where there are sharp turns or abrupt section changes; material thickness above 3 mm with strict bend-angle requirements; or tight demands on dimensional accuracy and springback control. Hot forming adds heating and temperature-control steps, but it can significantly improve ductility, reduce forming force and springback, and improve consistency in the final part.

At the prototype stage, the first priorities are weld integrity, internal weld quality, and mechanical performance. In practical terms, this means checking weld appearance to confirm that the bead is uniform and free of cracks or obvious porosity, using X-ray or ultrasonic non-destructive testing to evaluate internal defects such as lack of fusion, incomplete penetration, or slag inclusions, and carrying out room-temperature tensile and bend tests to confirm that weld strength and ductility meet the design requirements. If the part will operate in low-temperature or elevated-temperature service, corresponding mechanical tests at those temperatures should also be scheduled. These validations should be completed before production begins to avoid quality issues later in volume manufacturing.

The items most likely to change from sample stage to production stage are the final forming process route, because multiple approaches may be tried during prototyping but only one will be selected for production pricing; tighter tolerance requirements, which often become more demanding as the design is refined and directly increase manufacturing cost; expanded inspection scope or higher sampling rates, often driven by certification needs or upgraded customer acceptance standards; broader non-destructive testing requirements for welds, especially if drawing revisions change weld length or inspection coverage; and upgraded packaging or traceability requirements, such as moving from standard packaging to aerospace-grade packaging or adding batch traceability documentation.

Before placing the order, it is best to confirm the material test certificate, including chemical composition, mechanical property data, heat number, and heat-treatment batch number; the traceability document format and required traceability depth, to make sure they meet the project’s documentation rules; written confirmation of the material condition, such as annealed or another specified condition; actual measured values for interstitial elements such as oxygen, nitrogen, and hydrogen, rather than only a statement that the material meets standard limits; and the exact version of the product standard, since different revisions of the same grade may have different inspection items and acceptance criteria. Confirming these details early helps avoid delivery disputes and delays caused by missing documentation.