TC4 钛合金锻件法兰 TC4 机械性能

钛合金TC4材料的组成为Ti-6Al-4V，属于(α+β)型钛合金，具有良好的综合力学机械性能。比强度大。钛合金热导率低。 钛合金的热导率为铁的1/5、铝的1/10，TC4的热导率l=7.955W/m·K。

TC4 钛合金热处理：mpa，TC4材料固溶强化处理后，强度增加不大，也就到1100MPa，退火状态下强度一般在900MPa

TC4钛合金具有优良的耐蚀性、小的密度、高的比强度及较好的韧性和焊接性等一系列优点，在航空航天、石油化工、造船、汽车，医药等部门都得到成功的应用。

化学成分:

物理性能:

去应力退火

完全去应力退火:600-650℃，1-4h，空冷；不完全去应力退火:500-600℃，0.5-3h，空冷。空气炉或真空炉可进行去应力退火。

TC4熔炼铸造工艺。

铸锭应在真空自耗电极电弧炉中熔炼两次以上。发动机转子部件的材料应熔炼三次。合金元素V加入A1-V中间合金。严禁焊接自耗电极，采用氩气保护等离子焊接。

TC4应用概况。

TC4钛合金于20世纪60年代初在中国开发生产，广泛用于制造航空发动机风扇和压缩机的盘子和叶片，以及飞机结构中的各种承载梁、框架、接头和紧固件。

TC4的特殊要求。

1)初生α相数量。

TC4合金的力学性能与初生α相的数量和形式密切相关。一般来说，初生α相含量越多，室温拉伸塑性和疲劳性越好；初生α相数量越少，高温持久，蠕变和断裂韧性越好。为了获得优异的综合性能，初生α相含量通常希望控制在15%-50%的范围内。如果初生α相含量超过此范围，可在正常退火前增加高温固溶处理，即在β转变温度以下30-60℃保温lh，然后空冷或水冷。当初生α相含量过少时，初生α相含量只能通过两相区域的再热变形来提高。

2)影响氧含量。

随着氧含量的增加，TC4合金的抗拉强度显著提高，抗拉塑性和断裂韧性急剧下降。氧含量过高也会导致焊接性能差。因此，在保证强度水平的前提下，氧含量应控制在较低的范围内。特别是对于低温工作的各种容器，应选用w(o)≤0.13%的TC4合金材料。

TC4抗氧化性能。

TC4钛合金在430℃以下长时间加热，形成薄而有保护性的氧化膜。随着加热温度的升高，氧化膜增厚，保护性差。合金在700℃加热2小时后，氧化膜厚度达到25μrn。在800℃以上的温度下加热形成稀疏的氧化层。1000℃加热1小时后，氧化层厚度达到0.65mm。

TC4焊接性能。

1)TC4合金可采用氩弧焊、点焊、钎焊、电子束焊和等离子焊。焊接接头的强度与基体金属基本相同。

2)TC4合金焊接后在550-650℃进行去应力退火，可消除70%-80%的焊接应力。板材零件焊接后的去应力退火---好在真空炉或保护气氛炉中进行。

3)TC4合金具有良好的扩散连接特性。所有的连接过程都在真空中完成。典型的扩散连接工艺参数：加热温度为820-1040℃，加压压力为35-70MPa，保持时间为0.5-6h。

零件热处理工艺。

1)半成品或零件退火时，保温时间取决于截面厚度。截面厚度小于或等于10mm时，保温时间不超过30min；11-50mm时为30-60min；50mm以上时为1-2h。

2)零件热处理选用各种类型的电炉，处理前必须彻底清理。用煤气或油炉加热时，必须严格控制炉内气氛，保持微氧化气氛，注意不要让燃烧喷嘴直接喷到零件上。

3)真空退火前，应清除零件表面的氧化皮和富氧层，并在进入炉前仔细清除油。复杂形状的零件必须用夹具固定，以减少零件的变形。---好填充预除气的无氧化钛屑，以防止零件氧化。

表面处理工艺。

1)表面喷丸可以提高钛合金零件的疲劳强度。一般采用直径2-5mm的钢丸，可产生约785mpa的表面压应力，表面强化深度约200μm。喷丸强化可显著提高TC4合金的疲劳强度。

2)为了提高TC4钛合金的耐磨性，碳化钨、碳化铬等难熔点涂层采用等离子合金零件的磨损部位，如风扇叶片的阻尼台侧面。该方法也可用于修复钛合金零件磨损部位。

3)为避免钛合金零件在工作中的擦伤和粘结，应对有摩擦接触和螺纹组合的零件进行阳极化、镀铬、化学镀镍或渗氮处理。

切削和磨削性能。

1)TC4合金导热性差，化学活性高，切割时刀尖温度升高快，容易造成刀具磨损。应注意刀具材料和加工工艺参数的合理选择。氯化冷却液可延长工具寿命，提高加工表面质量。

2)建议采用高速钢和硬质合金螺旋立铣刀进行铣削加工。硬质合金工具材料应为碳化钨，而不是碳化钛。TC4合金钴深孔难度较大，应为加工零件设计专用钻头，选择较大的顶角。当钻头直径大于6mm时，为了方便排屑，应在切上打开肩槽。

3)TC4合金在磨削过程中容易烧伤、波纹和变形。建议选用绿色碳化硅磨轮。与刚玉及其混合磨料相比，该磨料具有良好的磨削性能、较大的金属去除量和较小的功耗。使用中等松散的磨轮有利于降低磨削区的温度。磨削液---好选择水切削液。

TC4使用建议。

建议使用TC4钛合金制造机身、机翼结构中的各种梁、接头、隔断框架、航空发动机风扇和压气机中的盘子和叶片。用TC4钛合金代替30crmnsia等结构钢，可以减轻零件重量30%左右。

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