鈦合金TC4材料的組成為Ti-6Al-4V，屬于(α+β)型鈦合金，具有良好的綜合力學(xué)機(jī)械性能。比強(qiáng)度大。鈦合金熱導(dǎo)率低。 鈦合金的熱導(dǎo)率為鐵的1/5、鋁的1/10，TC4的熱導(dǎo)率l=7.955W/m·K。

TC4 鈦合金熱處理：mpa，TC4材料固溶強(qiáng)化處理后，強(qiáng)度增加不大，也就到1100MPa，退火狀態(tài)下強(qiáng)度一般在900MPa

TC4鈦合金具有優(yōu)良的耐蝕性、小的密度、高的比強(qiáng)度及較好的韌性和焊接性等一系列優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、石油化工、造船、汽車，醫(yī)藥等部門都得到成功的應(yīng)用。

化學(xué)成分:

物理性能:

去應(yīng)力退火

完全去應(yīng)力退火:600-650℃，1-4h，空冷；不完全去應(yīng)力退火:500-600℃，0.5-3h，空冷。空氣爐或真空爐可進(jìn)行去應(yīng)力退火。

TC4熔煉鑄造工藝。

鑄錠應(yīng)在真空自耗電極電弧爐中熔煉兩次以上。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子部件的材料應(yīng)熔煉三次。合金元素V加入A1-V中間合金。嚴(yán)禁焊接自耗電極，采用氬氣保護(hù)等離子焊接。

TC4應(yīng)用概況。

TC4鈦合金于20世紀(jì)60年代初在中國開發(fā)生產(chǎn)，廣泛用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇和壓縮機(jī)的盤子和葉片，以及飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的各種承載梁、框架、接頭和緊固件。

TC4的特殊要求。

1)初生α相數(shù)量。

TC4合金的力學(xué)性能與初生α相的數(shù)量和形式密切相關(guān)。一般來說，初生α相含量越多，室溫拉伸塑性和疲勞性越好；初生α相數(shù)量越少，高溫持久，蠕變和斷裂韌性越好。為了獲得優(yōu)異的綜合性能，初生α相含量通常希望控制在15%-50%的范圍內(nèi)。如果初生α相含量超過此范圍，可在正常退火前增加高溫固溶處理，即在β轉(zhuǎn)變溫度以下30-60℃保溫lh，然后空冷或水冷。當(dāng)初生α相含量過少時(shí)，初生α相含量只能通過兩相區(qū)域的再熱變形來提高。

2)影響氧含量。

隨著氧含量的增加，TC4合金的抗拉強(qiáng)度顯著提高，抗拉塑性和斷裂韌性急劇下降。氧含量過高也會導(dǎo)致焊接性能差。因此，在保證強(qiáng)度水平的前提下，氧含量應(yīng)控制在較低的范圍內(nèi)。特別是對于低溫工作的各種容器，應(yīng)選用w(o)≤0.13%的TC4合金材料。

TC4抗氧化性能。

TC4鈦合金在430℃以下長時(shí)間加熱，形成薄而有保護(hù)性的氧化膜。隨著加熱溫度的升高，氧化膜增厚，保護(hù)性差。合金在700℃加熱2小時(shí)后，氧化膜厚度達(dá)到25μrn。在800℃以上的溫度下加熱形成稀疏的氧化層。1000℃加熱1小時(shí)后，氧化層厚度達(dá)到0.65mm。

TC4焊接性能。

1)TC4合金可采用氬弧焊、點(diǎn)焊、釬焊、電子束焊和等離子焊。焊接接頭的強(qiáng)度與基體金屬基本相同。

2)TC4合金焊接后在550-650℃進(jìn)行去應(yīng)力退火，可消除70%-80%的焊接應(yīng)力。板材零件焊接后的去應(yīng)力退火---好在真空爐或保護(hù)氣氛爐中進(jìn)行。

3)TC4合金具有良好的擴(kuò)散連接特性。所有的連接過程都在真空中完成。典型的擴(kuò)散連接工藝參數(shù)：加熱溫度為820-1040℃，加壓壓力為35-70MPa，保持時(shí)間為0.5-6h。

零件熱處理工藝。

1)半成品或零件退火時(shí)，保溫時(shí)間取決于截面厚度。截面厚度小于或等于10mm時(shí)，保溫時(shí)間不超過30min；11-50mm時(shí)為30-60min；50mm以上時(shí)為1-2h。

2)零件熱處理選用各種類型的電爐，處理前必須徹底清理。用煤氣或油爐加熱時(shí)，必須嚴(yán)格控制爐內(nèi)氣氛，保持微氧化氣氛，注意不要讓燃燒噴嘴直接噴到零件上。

3)真空退火前，應(yīng)清除零件表面的氧化皮和富氧層，并在進(jìn)入爐前仔細(xì)清除油。復(fù)雜形狀的零件必須用夾具固定，以減少零件的變形。---好填充預(yù)除氣的無氧化鈦屑，以防止零件氧化。

表面處理工藝。

1)表面噴丸可以提高鈦合金零件的疲勞強(qiáng)度。一般采用直徑2-5mm的鋼丸，可產(chǎn)生約785mpa的表面壓應(yīng)力，表面強(qiáng)化深度約200μm。噴丸強(qiáng)化可顯著提高TC4合金的疲勞強(qiáng)度。

2)為了提高TC4鈦合金的耐磨性，碳化鎢、碳化鉻等難熔點(diǎn)涂層采用等離子合金零件的磨損部位，如風(fēng)扇葉片的阻尼臺側(cè)面。該方法也可用于修復(fù)鈦合金零件磨損部位。

3)為避免鈦合金零件在工作中的擦傷和粘結(jié)，應(yīng)對有摩擦接觸和螺紋組合的零件進(jìn)行陽極化、鍍鉻、化學(xué)鍍鎳或滲氮處理。

切削和磨削性能。

1)TC4合金導(dǎo)熱性差，化學(xué)活性高，切割時(shí)刀尖溫度升高快，容易造成刀具磨損。應(yīng)注意刀具材料和加工工藝參數(shù)的合理選擇。氯化冷卻液可延長工具壽命，提高加工表面質(zhì)量。

2)建議采用高速鋼和硬質(zhì)合金螺旋立銑刀進(jìn)行銑削加工。硬質(zhì)合金工具材料應(yīng)為碳化鎢，而不是碳化鈦。TC4合金鈷深孔難度較大，應(yīng)為加工零件設(shè)計(jì)專用鉆頭，選擇較大的頂角。當(dāng)鉆頭直徑大于6mm時(shí)，為了方便排屑，應(yīng)在切上打開肩槽。

3)TC4合金在磨削過程中容易燒傷、波紋和變形。建議選用綠色碳化硅磨輪。與剛玉及其混合磨料相比，該磨料具有良好的磨削性能、較大的金屬去除量和較小的功耗。使用中等松散的磨輪有利于降低磨削區(qū)的溫度。磨削液---好選擇水切削液。

TC4使用建議。

建議使用TC4鈦合金制造機(jī)身、機(jī)翼結(jié)構(gòu)中的各種梁、接頭、隔斷框架、航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇和壓氣機(jī)中的盤子和葉片。用TC4鈦合金代替30crmnsia等結(jié)構(gòu)鋼，可以減輕零件重量30%左右。

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