TC4钛(tai)合(he)金(jin)具(ju)有优(you)良的(de)耐蚀(shi)性(xing)、小(xiao)的密度(du)、高的比强(qiang)度及较好的(de)韧(ren)性和焊接性(xing)等(deng)一系(xi)列优(you)点，在(zai)航空航天(tian)、石(shi)油化(hua)工、造(zao)船(chuan)、汽车(che)，医药等(deng)部门(men)都得到成(cheng)功(gong)的应(ying)用(yong)。凯(kai)泽(ze)金(jin)属结合航(hang)空(kong)用TC4钛(tai)合(he)金(jin)丝、钛(tai)靶材(cai)等(deng)产品特(te)性(xing)，将(jiang)TC4钛合(he)金的(de)应(ying)用(yong)技(ji)术，通过(guo)成(cheng)形性能(neng)、焊(han)接(jie)性(xing)能、表面处(chu)理工艺三方(fang)面(mian)，分享如下(xia)：
1、成(cheng)形性能(neng)
1）不(bu)同(tong)温(wen)度(du)下(xia)的变形(xing)抗力见(jian)表(biao)1
表(biao)1 TC4钛合(he)金不(bu)同(tong)温(wen)度(du)下(xia)的变(bian)形抗力
| 变(bian)形温(wen)度(du)/℃ | 以(yi)下(xia)变(bian)形速率(lv)的最(zui)大变(bian)形抗力/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）典型锻(duan)造工(gong)艺规范见(jian)表2
表2 典(dian)型锻造工(gong)艺规(gui)范
| 锻(duan)造(zao)类(lei)型(xing) | 加(jia)热温度/℃ | 终(zhong)锻温度/℃ | 一(yi)火(huo)变(bian)形量/% |
| 铸锭(ding)开坯 | 1050~1200 | ≥850 | 30~60 |
| 坯料锻(duan)造(zao) | ≤100mm | 950~1000 | ≥800 | 40~70 |
| >100mm | 950~1050 | ≥800 | 40~70 |
| 压力机模锻 | 920~950 | ≥800 | 40~70 |
| 锻锤(chui)模锻 | 950~980 | ≥800 | 40~70 |
3）板(ban)材成(cheng)形工艺(yi)性能(neng)见表3
表3 板(ban)材(cai)成(cheng)形(xing)工艺性能(neng)
| θ/℃ | 极限拉(la)深系(xi)数(shu) | 极(ji)限(xian)翻边系数(shu) | 极限压(ya)窝系数 | 小(xiao)弯曲(qu)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(ban)材超(chao)塑(su)性能(neng)见(jian)表(biao)4。
表4 板(ban)材(cai)超塑(su)性能
| 平均(jun)晶粒(li)尺寸(cun)/um | ASTM级(ji)别 | 流(liu)变应(ying)力(li)/MPa | 应(ying)变(bian)速率敏(min)感(gan)指(zhi)数m值 |
| 4 | 13 | 69 | 0.8 |
| 9 | 11 | 103 | 0.6 |
| 11 | 10 | 138 | 0.5 |
| 20 | 8 | 172 | 0.4 |
2、焊(han)接性(xing)能(neng)
TC4钛(tai)合(he)金(jin)可用氩弧焊(han)、点焊、钎(qian)焊(han)、电(dian)子束(shu)焊和等离子焊等(deng)多(duo)种(zhong)方(fang)式进(jin)行焊接。焊接(jie)接头的(de)强度(du)与(yu)基(ji)体金属(shu)基(ji)本相(xiang)当。
TC4钛(tai)合金(jin)焊(han)接后在(zai)550℃~650℃进行去(qu)应力退火(huo)，可以(yi)消(xiao)除(chu)70%~80%的焊接应(ying)力。板(ban)材(cai)零件(jian)焊(han)接后(hou)的(de)去(qu)应力(li)退(tui)火，最(zui)好(hao)在(zai)真空(kong)炉或保护(hu)气(qi)氛(fen)炉(lu)中进行(xing)。
TC4钛合金具(ju)有良好(hao)的扩(kuo)散连接(jie)特(te)性(xing)。连(lian)接过(guo)程(cheng)全(quan)部(bu)在真(zhen)空(kong)中完(wan)成(cheng)。典(dian)型的扩(kuo)散连接(jie)工艺(yi)参(can)数(shu)：加(jia)热(re)温(wen)度(du)为(wei)820℃~1040℃， 加压(ya)压(ya)力(li)为(wei)35MPa~70MPa，保持(chi)时间(jian)为(wei)0.5h~6h。
3、热(re)处(chu)理工(gong)艺
半(ban)成(cheng)品(pin)或零件退(tui)火(huo)时(shi)，保温时(shi)间(jian)取(qu)决(jue)于(yu)截(jie)面(mian)厚(hou)度(du)。截面(mian)厚度小于或(huo)等(deng)于10mm时(shi)， 保(bao)温(wen)时(shi)间(jian)不(bu)超(chao)过(guo)30min； 11mm~50mm时(shi)为30min~60min； 大(da)于50mm时为1h~2h。
TC4钛(tai)丝(si)材在相(xiang)变点(dian)以下25℃~55℃范(fan)围内(nei)热(re)处理(li)综合(he)性能(neng)较(jiao)好(hao)，但固溶时效后的(de)力学性(xing)能受(shou)淬(cui)火延(yan)迟(chi)时(shi)间影响较(jiao)大，淬(cui)火延迟(chi)时间不(bu)超(chao)过10s。
零件(jian)热处理(li)选用各(ge)种(zhong)形式(shi)的电炉(lu)，处(chu)理前(qian)必(bi)须(xu)彻底清扫炉膛(tang)。采用煤气或油炉加(jia)热时(shi)，必(bi)须对炉(lu)内气氛(fen)进(jin)行严格控(kong)制，使(shi)其保(bao)持(chi)微(wei)氧化(hua)气氛，还要注(zhu)意(yi)勿(wu)使燃(ran)烧喷(pen)嘴直接喷向零(ling)件。
真(zhen)空(kong)退火(huo)前应清(qing)除(chu)零(ling)件表(biao)面的(de)氧(yang)化皮(pi)和(he)富(fu)氧(yang)层(ceng)，入(ru)炉(lu)前(qian)还要(yao)认(ren)真除(chu)油。复杂形状(zhuang)的(de)零件(jian)真(zhen)空退(tui)火(huo)时(shi)必须采(cai)用(yong)夹具固定(ding)，以减少零件(jian)变形。人炉(lu)零(ling)件最(zui)好(hao)用预(yu)先除气的无(wu)氧化钛屑填(tian)满，以防(fang)止(zhi)零件(jian)氧化。
4、表(biao)面(mian)处理(li)工艺(yi)
为(wei)提(ti)高钛(tai)合金(jin)零件的疲劳强(qiang)度，可进行表(biao)面喷(pen)丸处理(li)。一(yi)般采用(yong)直径为2mm~5mm的(de)钢丸， 能(neng)产(chan)生大(da)约785MPa的表面(mian)压应力， 表(biao)面强化(hua)深(shen)度(du)约为200μm。喷丸(wan)强化(hua)可显著(zhu)提(ti)高TC4钛合金的(de)疲(pi)劳(lao)强度。
为改善(shan)TC4钛(tai)合金(jin)的(de)耐(nai)磨性能，在(zai)零(ling)件的易(yi)损部位，例如风(feng)扇(shan)叶片(pian)的(de)阻(zu)尼(ni)台侧面，采(cai)用(yong)等离(li)子或(huo)爆(bao)炸(zha)喷涂方(fang)法喷(pen)涂(tu)碳(tan)化钨(wu)、碳化铬等(deng)难(nan)熔(rong)质(zhi)点涂(tu)层(ceng)。这种(zhong)方(fang)法(fa)还可(ke)用(yong)于钛(tai)合(he)金零(ling)件(jian)已磨损部位(wei)的修补。
为(wei)避免(mian)钛(tai)合金(jin)零(ling)件在(zai)工作中发生擦(ca)伤(shang)和(he)黏结(jie)，在(zai)有(you)磨擦(ca)接触和螺(luo)纹组(zu)合(he)的(de)零件(jian)上(shang)，应进行(xing)阳(yang)极化(hua)、镀(du)铬(ge)、化(hua)学(xue)镀(du)镍或(huo)渗氮(dan)处理(li)。
5、切削加(jia)工与(yu)磨削性(xing)能
TC4钛(tai)合(he)金(jin)由于(yu)导(dao)热性差、化学活(huo)性高(gao)，切削(xue)加(jia)工(gong)时(shi)刀(dao)尖(jian)处温度升(sheng)高(gao)较(jiao)快(kuai)，容(rong)易(yi)造(zao)成刀具(ju)磨损(sun)，应(ying)注(zhu)意(yi)合理(li)选(xuan)择刀具材(cai)料和(he)加工工(gong)艺(yi)参(can)数。采(cai)用氯(lv)化冷却液(ye)可(ke)延长刀具寿(shou)命，改善加(jia)工(gong)表(biao)面质量(liang)。
铣(xi)削(xue)加工(gong)推荐(jian)采用高(gao)速钢(gang)和(he)硬(ying)质(zhi)合(he)金螺(luo)旋(xuan)立(li)铣刀。硬质合金刀(dao)具(ju)材(cai)料(liao)应(ying)选(xuan)用碳(tan)化(hua)钨(wu)类，不(bu)要(yao)选用(yong)碳化(hua)钛(tai)类(lei)。TC4钛合(he)金钻(zuan)深孔时难度较大(da)，应(ying)针(zhen)对(dui)被(bei)加(jia)工零(ling)件(jian)设(she)计专用(yong)钻(zuan)头，选(xuan)择(ze)较大(da)的(de)顶角(jiao)。当钻头(tou)直(zhi)径大(da)于(yu)6mm时(shi)，为便(bian)于(yu)排(pai)屑(xie)，应(ying)在(zai)切削(xue)刃(ren)部开(kai)分屑槽。
TC4钛(tai)合金磨(mo)削时容易(yi)产生烧(shao)伤(shang)、波(bo)纹(wen)及(ji)变形(xing)。建(jian)议选(xuan)用(yong)绿(lv)色(se)碳(tan)化(hua)硅(gui)磨轮，这种(zhong)磨料(liao)与刚(gang)玉(yu)及(ji)其(qi)混(hun)合(he)磨料比较(jiao)，磨削(xue)性能好(hao)、金(jin)属(shu)去(qu)除量大(da)、功率(lv)消耗(hao)小。采(cai)用(yong)中等疏(shu)松磨(mo)轮，有利(li)于降低(di)磨(mo)削区温(wen)度(du)。磨(mo)削(xue)液(ye)最(zui)好(hao)选用水(shui)剂(ji)切削液(ye)。
相关链(lian)接
