钛合金TC4 耐高温 热处理

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钛是一种新型金属,钛的性能与所含碳,氮,氢,氧等杂质含量有关,**纯的碘化钛杂质含量不超过0.1％,但其强度低,塑性高。99.5％工业纯钛的性能为：密度ρ=4.5g/cm3,熔点为1725℃,导热系数λ=15.24W/(m.K),抗拉强度σb=539MPa,伸长率δ=25％,断面收缩率ψ=25％,弹性模量E=1.078×105MPa,硬度HB195。

用途 钛合金具有强度高而密度又小,机械性能好,韧性和抗蚀性能很好。另外,钛合金的工艺性能差,切削加工困难,在热加工中,非常容易吸收氢氧氮碳等杂质。还有抗磨性差,生产工艺复杂。钛的工业化生产是1948年开始的。航空工业发展的需要,使钛工业以平均每年约 8%的增长速度发展。目前世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合**号近30种。使用**泛的钛合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯钛（TA1,TA2和TA3）。 　　钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件,其次为**,导弹和高速飞机的结构件。60年代中期,钛及其合金已在一般工业中应用,用于制作电解工业的电极,发电站的冷凝器,石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等。钛及其合金已成为一种耐蚀结构材料。此外还用于生产贮氢材料和形状记忆合金等。

钛合金的分类

钛是同素异构体,熔点为1720℃,在低于882℃时呈密排六方晶格结构,称为α钛；在882℃以上呈体心立方品格结构,称为β钛。利用钛的上述两种结构的不同特点,添加适当的合金元素,使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金（itanium alloys）。室温下,钛合金有三种基体组织,钛合金也**分为以下三类：α合金,(α β)合金和β合金。中国分别以TA,TC,TB表示。

(1)比强度高

钛合金的密度一般在4.5g/cm3左右,仅为钢的60％,纯钛的强度才接近普通钢的强度,一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料,见表7-1,可制出单位强度高,刚性好,质轻的零,部件。目前飞机的发动机构件,骨架,蒙皮,紧固件及起落架等都使用钛合金。

(2)热强度高

使用温度比铝合金高几百度,在中等温度下仍能保持所要求的强度,可在450～500℃的温度下长期工作这两类钛合金在150℃～500℃范围内仍有很高的比强度,而铝合金在150℃时比强度明显下降。钛合金的工作温度可达500℃,铝合金则在200℃以下。

(3)抗蚀性好

钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作,其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀,酸蚀,应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱,氯化物,氯的有机物品,硝酸,**等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。

(4)低温性能好

钛合金在低温和超低温下,仍能保持其力学性能。低温性能好,间隙元素极低的钛合金,如TA7,在-253℃下还能保持一定的塑性。因此,钛合金也是一种重要的低温结构材料。

(5)化学活性大

常用钛合金介绍-

1. 工业纯钛 YA1,YA2,YA3 冲压性能优良。可进行各种形式的焊接,焊接性能良好,焊接接头可达基体金属强度的90%。易于锯和砂轮切割,机械加工性能良好。耐蚀性能优良　用于350℃以下,受力小的零件及冲压成各种复杂形状的零件。如火电站凝汽器；船用海水腐蚀的管道系统,阀门,泵；化工热交换器,泵体,蒸馏塔；海水淡化系统,镀铂阳极；飞机的骨架,蒙皮,发动机部件,横梁等

2.. 钛合金TA6 具有良好的焊接性能,有较高的蠕变强度,但工艺可塑性较低,可热状态下变形,合金在承受轴向负荷时,对切口没有敏感性,切削性能尚好 400℃以下工作的零件及焊接件

钛合金TA7 冲压性能差,热塑性尚好。可进行各种形式的焊接,性能良好,焊接接头强度和塑性可与基体金属相等。机械加工性能与工业纯钛相同。耐蚀性良好,高温热稳定性良好　做500℃以下长期工作的结构件,可做各种模锻件

钛合金TA8 热塑性良好。可进行各种形式焊接,焊接性良好。机加工性与工业纯钛相同。抗氧化性良好 500℃以下长期工作零件。可以制造发动机压气机盘和叶片

钛合金TC1 冲压性良好。可进行各种形式焊接,焊接性良好。机加工性与工业纯钛相同。抗氧化性良好　做400℃以下工作的零件。适于各种板材,冲压和焊接零件

钛合金TC2 在350℃下,100h的持久强度在400MPa以上,热加工有良的塑性。加热到350-400℃,没有发脆倾向,因此,可用其焊接在高温下工作的零件　做500℃以下工作的零件,焊接件,模锻件和弯曲加工的零件等

钛合金TC4 冲压性差,热塑性良好。可进行各种形式的焊接,焊接接头强度可达基体金属强度90%。机械加工性能尚好,需要用硬质合金刀具,大走刀量,慢速,充分冷却。耐蚀性能良好,热稳定性好。是应用**的钛合金之一　做400℃以下长期工作的零件