航空用TC4鈦合金絲材靶材的性能及熱處理工藝

TC4鈦合金具有優良的耐蝕性、小的密度、高的比強度及較好的韌性和焊接性等一系列優點，在航空航天、石油化工、造船、汽車，醫藥等部門都得到成功的應用。凱澤金屬結合航空用TC4鈦合金的靶材，鈦法蘭，鈦絲材等成品特性，將TC4鈦合金的應用技術，通過成形性能、焊接性能、表面處理工藝三方面，分享如下：

1、成形性能

1）不同溫度下的變形抗力見表1

表1  TC4鈦合金不同溫度下的變形抗力

2）典型鍛造工藝規范見表2

表2  典型鍛造工藝規范

3）板材成形工藝性能見表3

表3 板材成形工藝性能

4）板材超塑性能見表4。

表4 板材超塑性能

2、焊接性能

TC4鈦合金可用氬弧焊、點焊、釬焊、電子束焊和等離子焊等多種方式進行焊接。焊接接頭的強度與基體金屬基本相當。

TC4鈦合金焊接后在550℃~650℃進行去應力退火，可以消除70%~80%的焊接應力。板材零件焊接后的去應力退火，優良在真空爐或保護氣氛爐中進行。

TC4鈦合金具有良好的擴散連接特性。連接過程全部在真空中完成。典型的擴散連接工藝參數：加熱溫度為820℃~1040℃， 加壓壓力為35MPa~70MPa，保持時間為0.5h~6h。

3、熱處理工藝

半成品或零件退火時，保溫時間取決于截面厚度。截面厚度小于或等于10mm時， 保溫時間不超過30min； 11mm~50mm時為30min~60min； 大于50mm時為1h~2h。

TC4鈦絲材在相變點以下25℃~55℃范圍內熱處理綜合性能較好，但固溶時效后的力學性能受淬火延遲時間影響較大，淬火延遲時間不超過10s。

零件熱處理選用各種形式的電爐，處理前必須徹底清掃爐膛。采用煤氣或油爐加熱時，必須對爐內氣氛進行嚴格控制，使其保持微氧化氣氛，還要注意勿使燃燒噴嘴直接噴向零件。

真空退火前應清除零件表面的氧化皮和富氧層，入爐前還要認真除油。復雜形狀的零件真空退火時必須采用夾具固定，以減少零件變形。人爐零件優良用預先除氣的無氧化鈦屑填滿，以防止零件氧化。

4、表面處理工藝

為提高鈦合金零件的疲勞強度，可進行表面噴丸處理。一般采用直徑為2mm~5mm的鋼丸， 能產生大約785MPa的表面壓應力， 表面強化深度約為200μm。噴丸強化可顯著提高TC4鈦合金的疲勞強度。

為改善TC4鈦合金的耐磨性能，在零件的易損部位，例如風扇葉片的阻尼臺側面，采用等離子或爆炸噴涂方法噴涂碳化鎢、碳化鉻等難熔質點涂層。這種方法還可用于鈦合金零件已磨損部位的修補。

為避免鈦合金零件在工作中發生擦傷和黏結，在有磨擦接觸和螺紋組合的零件上，應進行陽極化、鍍鉻、化學鍍鎳或滲氮處理。

5、切削加工與磨削性能

TC4鈦合金由于導熱性差、化學活性高，切削加工時刀尖處溫度升高較快，容易造成刀具磨損，應注意合理選擇刀具材料和加工工藝參數。采用氯化冷卻液可延長刀具壽命，改善加工表面質量。

銑削加工推薦采用高速鋼和硬質合金螺旋立銑刀。硬質合金刀具材料應選用碳化鎢類，不要選用碳化鈦類。TC4飲合金鉆深孔時難度較大，應針對被加工零件設計專用鉆頭，選擇較大的頂角。當鉆頭直徑大于6mm時，為便于排屑，應在切削刃部開分屑槽。

TC4鈦合金磨削時容易產生燒傷、波紋及變形。建議選用綠色碳化硅磨輪，這種磨料與剛玉及其混合磨料比較，磨削性能好、金屬去除量大、功率消耗小。采用中等疏松磨輪，有利于降低磨削區溫度。磨削液優良選用水劑切削液。

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