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(chē)，醫(yī)藥等部門(mén)都得到成功的應(yīng)用。凱澤金屬結(jié)合航空用TC4鈦合金絲、鈦靶材等產(chǎn)品特性，將TC4鈦合金的應(yīng)用技術(shù)，通過(guò)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(jiàn)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(guī)范見(jiàn)表2

表2  典型鍛造工藝規(guī)范

3）板材成形工藝性能見(jiàn)表3

表3 板材成形工藝性能

4）板材超塑性能見(jiàn)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(diǎn)焊、釬焊、電子束焊和等離子焊等多種方式進(jìn)行焊接。焊接接頭的強(qiáng)度與基體金屬基本相當(dāng)。

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

TC4鈦合金具有良好的擴(kuò)散連接特性。連接過(guò)程全部在真空中完成。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35MPa~70MPa，保持時(shí)間為0.5h~6h。

3、熱處理工藝

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(guò)30min； 11mm~50mm時(shí)為30min~60min； 大于50mm時(shí)為1h~2h。

TC4鈦絲材在相變點(diǎn)以下25℃~55℃范圍內(nèi)熱處理綜合性能較好，但固溶時(shí)效后的力學(xué)性能受淬火延遲時(shí)間影響較大，淬火延遲時(shí)間不超過(guò)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(shí)，必須對(duì)爐內(nèi)氣氛進(jìn)行嚴(yán)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(yīng)清除零件表面的氧化皮和富氧層，入爐前還要認(rèn)真除油。復(fù)雜形狀的零件真空退火時(shí)必須采用夾具固定，以減少零件變形。人爐零件最好用預(yù)先除氣的無(wú)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(qiáng)度，可進(jìn)行表面噴丸處理。一般采用直徑為2mm~5mm的鋼丸， 能產(chǎn)生大約785MPa的表面壓應(yīng)力， 表面強(qiáng)化深度約為200μm。噴丸強(qiáng)化可顯著提高TC4鈦合金的疲勞強(qiáng)度。

為改善TC4鈦合金的耐磨性能，在零件的易損部位，例如風(fēng)扇葉片的阻尼臺(tái)側(cè)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(zhì)點(diǎn)涂層。這種方法還可用于鈦合金零件已磨損部位的修補(bǔ)。

為避免鈦合金零件在工作中發(fā)生擦傷和黏結(jié)，在有磨擦接觸和螺紋組合的零件上，應(yīng)進(jìn)行陽(yáng)極化、鍍鉻、化學(xué)鍍鎳或滲氮處理。

5、切削加工與磨削性能

TC4鈦合金由于導(dǎo)熱性差、化學(xué)活性高，切削加工時(shí)刀尖處溫度升高較快，容易造成刀具磨損，應(yīng)注意合理選擇刀具材料和加工工藝參數(shù)。采用氯化冷卻液可延長(zhǎng)刀具壽命，改善加工表面質(zhì)量。

銑削加工推薦采用高速鋼和硬質(zhì)合金螺旋立銑刀。硬質(zhì)合金刀具材料應(yīng)選用碳化鎢類(lèi)，不要選用碳化鈦類(lèi)。TC4鈦合金鉆深孔時(shí)難度較大，應(yīng)針對(duì)被加工零件設(shè)計(jì)專(zhuān)用鉆頭，選擇較大的頂角。當(dāng)鉆頭直徑大于6mm時(shí)，為便于排屑，應(yīng)在切削刃部開(kāi)分屑槽。

TC4鈦合金磨削時(shí)容易產(chǎn)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(qū)溫度。磨削液最好選用水劑切削液。

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