TC4钛合金(jin)具(ju)有(you)优(you)良的耐(nai)蚀性(xing)、小(xiao)的(de)密(mi)度(du)、高的比强度(du)及(ji)较好(hao)的(de)韧(ren)性和焊接(jie)性等一(yi)系(xi)列(lie)优(you)点，在(zai)航空(kong)航天、石油(you)化工(gong)、造(zao)船、汽车(che)，医(yi)药(yao)等部(bu)门(men)都(dou)得(de)到(dao)成(cheng)功的(de)应(ying)用(yong)。凯泽金属(shu)结合航空用(yong)TC4钛(tai)合金的(de)靶材，钛法兰，钛丝(si)材(cai)等成(cheng)品(pin)特性，将(jiang)TC4钛合(he)金的应(ying)用(yong)技(ji)术(shu)，通(tong)过成(cheng)形(xing)性能、焊接(jie)性(xing)能、表(biao)面(mian)处理(li)工(gong)艺(yi)三方(fang)面，分享(xiang)如下：
1、成形(xing)性(xing)能
1）不同温度下(xia)的(de)变(bian)形(xing)抗(kang)力(li)见表1
表(biao)1 TC4钛(tai)合(he)金(jin)不(bu)同(tong)温(wen)度下(xia)的变(bian)形(xing)抗力
| 变形温度(du)/℃ | 以下变形速率(lv)的(de)最(zui)大变(bian)形抗(kang)力(li)/MPa |
| 10-2/s-1 | 1/s-1 | 10/s-1 | 102/-1 |
| 700 | 354 | 476 | 514 | 556 |
| 800 | 171 | 323 | 357 | 384 |
| 900 | 25 | 184 | 204 | 243 |
| 1000 | 28 | 61 | 85 | 108 |
| 1100 | 14 | 35 | 60 | 68 |
2）典(dian)型锻(duan)造(zao)工(gong)艺规范见表(biao)2
表2 典(dian)型锻造(zao)工(gong)艺(yi)规范(fan)
| 锻(duan)造类(lei)型 | 加(jia)热(re)温度(du)/℃ | 终(zhong)锻温(wen)度(du)/℃ | 一(yi)火(huo)变形(xing)量(liang)/% |
| 铸(zhu)锭开(kai)坯(pi) | 1050~1200 | ≥850 | 30~60 |
| 坯(pi)料锻造 | ≤100mm | 950~1000 | ≥800 | 40~70 |
| >100mm | 950~1050 | ≥800 | 40~70 |
| 压(ya)力(li)机(ji)模(mo)锻(duan) | 920~950 | ≥800 | 40~70 |
| 锻(duan)锤(chui)模锻(duan) | 950~980 | ≥800 | 40~70 |
3）板(ban)材成(cheng)形(xing)工(gong)艺性能(neng)见表(biao)3
表(biao)3 板材(cai)成(cheng)形(xing)工艺性能(neng)
| θ/℃ | 极限(xian)拉(la)深(shen)系数(shu) | 极(ji)限翻(fan)边(bian)系数 | 极(ji)限(xian)压(ya)窝系数(shu) | 小(xiao)弯(wan)曲半径 |
| 20 | 1.2~1.5 | 1.3~1.5 | 5~7 | 3.5~5.0)δ |
| 650-800 | 1.3~1.5 | 1.45~1.75 | 10~14 | (2.3-4.0)δ |
4）板材超(chao)塑性(xing)能见(jian)表4。
表(biao)4 板材超(chao)塑(su)性能(neng)
| 平均晶粒(li)尺寸/um | ASTM级(ji)别(bie) | 流变(bian)应(ying)力/MPa | 应变(bian)速率(lv)敏感指(zhi)数(shu)m值(zhi) |
| 4 | 13 | 69 | 0.8 |
| 9 | 11 | 103 | 0.6 |
| 11 | 10 | 138 | 0.5 |
| 20 | 8 | 172 | 0.4 |
2、焊接性(xing)能
TC4钛合金可用氩弧(hu)焊、点焊、钎焊(han)、电子(zi)束(shu)焊(han)和等离(li)子(zi)焊(han)等(deng)多种(zhong)方(fang)式进(jin)行焊(han)接(jie)。焊接接头的(de)强度与基(ji)体(ti)金属基本(ben)相(xiang)当。
TC4钛(tai)合金焊接(jie)后(hou)在(zai)550℃~650℃进(jin)行去(qu)应力退(tui)火，可(ke)以消(xiao)除(chu)70%~80%的焊接(jie)应力(li)。板(ban)材零(ling)件焊(han)接后(hou)的(de)去(qu)应力退火，最(zui)好(hao)在真空炉(lu)或保护气(qi)氛炉中(zhong)进(jin)行(xing)。
TC4钛合(he)金具有(you)良好的(de)扩(kuo)散连接特(te)性。连(lian)接(jie)过(guo)程(cheng)全(quan)部(bu)在(zai)真(zhen)空(kong)中完(wan)成。典(dian)型(xing)的扩散连(lian)接(jie)工(gong)艺(yi)参数(shu)：加热(re)温度(du)为820℃~1040℃， 加(jia)压压力(li)为35MPa~70MPa，保持(chi)时间(jian)为(wei)0.5h~6h。
3、热处(chu)理工(gong)艺(yi)
半(ban)成品或零件(jian)退火(huo)时(shi)，保温(wen)时间取(qu)决(jue)于截(jie)面厚度(du)。截(jie)面厚(hou)度小于或等于(yu)10mm时， 保温时(shi)间(jian)不超过(guo)30min； 11mm~50mm时为30min~60min； 大(da)于50mm时(shi)为(wei)1h~2h。
TC4钛(tai)丝(si)材在相(xiang)变点(dian)以下25℃~55℃范围内热处理(li)综合性能(neng)较好，但固(gu)溶时效(xiao)后(hou)的(de)力(li)学性(xing)能受淬火(huo)延(yan)迟时间(jian)影响较(jiao)大(da)，淬火(huo)延(yan)迟时间(jian)不(bu)超过(guo)10s。
零件(jian)热处理选(xuan)用各种(zhong)形(xing)式(shi)的电炉，处(chu)理前必(bi)须(xu)彻(che)底(di)清扫炉膛(tang)。采(cai)用煤气或(huo)油炉(lu)加热(re)时，必(bi)须(xu)对炉(lu)内气(qi)氛进行(xing)严(yan)格(ge)控(kong)制(zhi)，使其保(bao)持微氧化(hua)气(qi)氛，还(hai)要(yao)注(zhu)意(yi)勿使燃(ran)烧(shao)喷嘴直(zhi)接(jie)喷向(xiang)零(ling)件(jian)。
真(zhen)空退(tui)火前(qian)应(ying)清除(chu)零件(jian)表(biao)面(mian)的氧化(hua)皮和富氧(yang)层，入(ru)炉前还要(yao)认真(zhen)除(chu)油(you)。复杂(za)形(xing)状(zhuang)的零件真空(kong)退(tui)火时(shi)必须采(cai)用夹(jia)具(ju)固(gu)定，以减(jian)少(shao)零件(jian)变(bian)形(xing)。人(ren)炉(lu)零(ling)件(jian)最好(hao)用(yong)预(yu)先(xian)除(chu)气(qi)的无氧(yang)化钛屑填(tian)满(man)，以防止(zhi)零(ling)件氧化(hua)。
4、表(biao)面(mian)处(chu)理工艺
为(wei)提高(gao)钛合金(jin)零(ling)件(jian)的(de)疲(pi)劳强(qiang)度(du)，可(ke)进行(xing)表面(mian)喷(pen)丸(wan)处理。一般采用直径(jing)为(wei)2mm~5mm的(de)钢丸(wan)， 能(neng)产(chan)生大(da)约(yue)785MPa的表面(mian)压应力(li)， 表面强(qiang)化深(shen)度(du)约为(wei)200μm。喷(pen)丸(wan)强化(hua)可显著提高(gao)TC4钛(tai)合金(jin)的疲(pi)劳强(qiang)度(du)。
为(wei)改善TC4钛(tai)合(he)金的耐(nai)磨性能(neng)，在零件的(de)易损(sun)部位，例(li)如风(feng)扇叶(ye)片(pian)的(de)阻(zu)尼台(tai)侧面(mian)，采用(yong)等(deng)离(li)子(zi)或(huo)爆(bao)炸(zha)喷(pen)涂(tu)方法(fa)喷(pen)涂碳化(hua)钨(wu)、碳化(hua)铬(ge)等难熔质点涂层(ceng)。这(zhe)种(zhong)方(fang)法还可用(yong)于钛合金(jin)零(ling)件已(yi)磨(mo)损(sun)部位(wei)的(de)修(xiu)补。
为(wei)避免钛(tai)合(he)金零(ling)件在工(gong)作中(zhong)发生(sheng)擦(ca)伤和黏(nian)结(jie)，在(zai)有磨擦(ca)接触和螺纹组(zu)合(he)的零(ling)件(jian)上(shang)，应进行(xing)阳(yang)极(ji)化(hua)、镀铬、化学(xue)镀镍(nie)或(huo)渗氮处(chu)理(li)。
5、切削(xue)加(jia)工与磨削性能
TC4钛合金由于导热(re)性(xing)差(cha)、化学(xue)活性(xing)高，切削加工时刀尖处温度升(sheng)高较(jiao)快，容(rong)易造(zao)成(cheng)刀具(ju)磨(mo)损，应(ying)注(zhu)意(yi)合(he)理(li)选(xuan)择刀具(ju)材(cai)料(liao)和(he)加(jia)工工艺参(can)数(shu)。采(cai)用氯化(hua)冷(leng)却液可(ke)延长刀具寿命，改(gai)善加工(gong)表(biao)面(mian)质量。
铣削(xue)加工推(tui)荐采(cai)用(yong)高速钢(gang)和(he)硬(ying)质合金螺旋(xuan)立铣(xi)刀。硬质(zhi)合(he)金刀具材(cai)料应选(xuan)用碳(tan)化钨(wu)类(lei)，不(bu)要(yao)选(xuan)用碳(tan)化(hua)钛(tai)类(lei)。TC4饮合(he)金(jin)钻深(shen)孔(kong)时难度较大，应针(zhen)对(dui)被(bei)加工零件设(she)计(ji)专(zhuan)用(yong)钻(zuan)头(tou)，选(xuan)择较大的(de)顶角。当钻头直(zhi)径(jing)大(da)于(yu)6mm时，为(wei)便(bian)于排屑，应在切削刃(ren)部(bu)开(kai)分屑(xie)槽。
TC4钛合(he)金磨削(xue)时容易(yi)产生(sheng)烧(shao)伤(shang)、波纹(wen)及变形(xing)。建(jian)议(yi)选用绿(lv)色碳(tan)化(hua)硅(gui)磨(mo)轮，这种(zhong)磨(mo)料与刚玉及(ji)其混(hun)合(he)磨料(liao)比(bi)较(jiao)，磨削(xue)性(xing)能(neng)好(hao)、金属去除量(liang)大(da)、功(gong)率(lv)消耗小。采用(yong)中(zhong)等(deng)疏(shu)松(song)磨轮(lun)，有利(li)于(yu)降低磨(mo)削区温(wen)度。磨削(xue)液最好选用水剂(ji)切削(xue)液(ye)。
相(xiang)关(guan)链接(jie)
