Ti-6Al-4V钛合金成分介绍
热处理工艺对Ti-6Al-4V钛合金点阵结构显微组织和性能的影响
采用光学显微镜观察点阵结构的连杆和节点的
ＨＮＯ３，９３％水）浸蚀。采用数字光学显微镜和扫描 表面形貌，如图 ３（ａ）所示。对图 ３（ｂ）和图 ３（ｃ）所
电镜进行金相检测。
示的点阵结构表面粗糙度进行了统计，平均粗糙度
点阵结构的压缩性能通过在电子万能试验机上 约为 ２０～３０μｍ。较高的表面粗糙度是制备过程中
收稿日期：２０２１０３１６ 作者简介：姚定烨（１９９４—），男，江苏常州人，硕士研究生，主要从事钛合金增材制造等的研究工作。
联系电话：１３７７５０８３１２３ 通信作者：何博（１９７４—），男，博士，教授，硕士生导师，主要从事基于激光的金属增材制造和熔模精密铸造方
面的研究工作。Ｅｍａｉｌ：ｈｅｂｏ＠ｓｕｅｓ．ｅｄｕ．ｃｎ 基金项目：上海市科委“创新行动计划”基础研究项目（１７ＪＣ１４００６００，１７ＪＣ１４００６０３）；上海工程技术大学特聘
料，采用激光熔化增材制造技术制备 ＢＣＣ（ｂｏｄｙ 共打印 １６个。打印后，用超声波清洗点阵结构，以
ｃｅｎｔｅｒｅｄｃｕｂｉｃ）型点阵结构，随后对其进行不同工艺 去除粘附的未熔融粉末。
表 １ 采用激光熔化技术制备点阵结构的工艺参数 Ｔａｂｌｅ１ Ｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇｌａｔｔｉｃｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｔｈｅｕｓｅｏｆａｓｅｌｅｃｔｉｖｅｌａｓｅｒｍｅｌｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
采用管式真空炉对钛合金点阵结构试样进行热 横截面积的比值。
处理。热处理工艺为，以 １０℃ ／ｍｉｎ的速率将 ３组 ２ 结果与讨论
试样分别加热至 ７００℃、８００℃和 ９００℃，保温 ２ｈ，
炉冷至室温。余下 １组试样不进行热处理。
２．１ 制备态形貌和微观结构
Ti-6Al-4V(TC4)及钛合金的性能
T i-6A l-4V(T C4) Ti-6Al-4V(TC4)钛合金是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效使合金强化。
热处理后的强度约比退火状态提高50％～100％；高温强度高，可在400℃～500℃的温度下长期工作，其热稳定性次于α钛合金[35]。
表3-2 钛合金Ti-6Al-4V成分钛合金Ti6Al-4V合金碳（最大）0.10％铝 5.50至6.75％氮0.05％氧气（最大）0.020％其他，合计（最大）0.40％*其他，每个（最大）= 0.1％钛平衡钒 3.50至4.50％铁（最大） 0.40％氢（最大） 0.015％比重0.160弹性模量（E）的15.2 x 10 3 ksi?贝塔Transus 1800 to 1850 °F?液相线温度2976 to 3046 °F固相线温度2900 to 2940 °F电阻率-418 °F 902.5 ohm-cir-mil/ft?73.4 °F 1053 ohm-cir-mil/ft?986 °F 1143 ohm-cir-mil/ft?典型的室温强度计算退火钛6Al-4V的：极限承载强度1380年至2070年兆帕（200-300 ksi）压缩屈服强度825-895兆帕（120-130 ksi）极限剪切强度480-690兆帕（70-100 ksi）Ti-6Al-4V 的线膨胀系数只有8.8×10-6K-1.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，最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,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。
钛合金Ti-6Al-4V切削仿真温度分析
钛合金Ti-6Al-4V切削仿真温度分析钛合金Ti-6Al-4V是一种广泛使用的金属材料，具有良好的力学性能和耐高温性能，在航空航天、汽车、医疗器械等领域得到广泛应用。
而钛合金Ti-6Al-4V切削加工过程中的温度分析对于提高加工精度、延长刀具寿命、改善表面质量具有重要意义。
本文将针对钛合金Ti-6Al-4V切削加工过程中的温度分析进行研究，通过数值仿真分析得出切削过程中的温度分布规律，并提出相应的改进措施，以期为钛合金Ti-6Al-4V的切削加工提供理论支持和实用指导。
1. 钛合金Ti-6Al-4V切削加工的现状钛合金Ti-6Al-4V由α和β两相组成，具有良好的力学性能和耐高温性能，但其在切削加工过程中容易产生较高的切削温度，导致刀具磨损加剧、加工精度下降、表面质量劣化等问题。
目前，钛合金Ti-6Al-4V的切削加工仍然面临着温度过高、刀具寿命短、加工表面粗糙等难题，急需寻求有效的解决方案。
通过数值仿真分析钛合金Ti-6Al-4V切削加工过程中的温度分布规律，可以深入了解切削过程中的温度变化规律，为优化切削加工参数、改进刀具设计、提高加工效率和质量提供重要的理论依据。
针对刀具与工件的接触处温度高、刀具刃部温度梯度大等问题，可以提出相应的改进措施，从而有效降低温度对切削加工的不利影响。
在进行温度分析时，首先需建立钛合金Ti-6Al-4V切削加工的数值仿真模型，包括刀具、工件、切削过程等相关参数。
然后，通过有限元分析方法，考虑刀具与工件的接触面、摩擦热、材料塑性变形、切屑排除等因素，计算切削加工过程中的温度场分布和温度变化规律。
进行仿真温度分析结果的验证和分析，以得出关键的温度分布规律和影响因素。
tc4 维氏硬度
TC4是一种钛合金，其化学成分主要是Ti-6Al-4V，即含有6%的铝（Al）和4%的钒（V）。
这种合金因其优异的综合性能，在航空航天工业中得到了广泛的应用。
TC4合金的力学性能包括较高的抗拉强度和良好的韧性，使其在高温环境下也能保持较好的性能。
关于TC4钛合金的维氏硬度（Vickers Hardness，HV），这是一种衡量材料硬度的测试方法，通过在材料表面施加一定的载荷并测量留下的压痕尺寸来确定。
维氏硬度的测试结果通常以HV单位表示，这个值与材料的抗磨损能力和抗压痕能力有关。
根据TC4钛合金的力学性能，我们可以推断其维氏硬度应该在一定范围内。
例如，TC4钛合金的抗拉强度通常在895 MPa以上，这可以作为参考来估计其硬度。
然而，要获得准确的维氏硬度值，需要通过实验室测试来确定。
如果您需要TC4钛合金的具体维氏硬度值，建议查阅相关的材料科学文献或进行实验室测试。
在实际应用中，硬度测试通常由专业的材料测试机构或实验室进行，以确保数据的准确性。
Ti-6Al-4V(TC4)及钛合金的性能
Ti-6Al-4V(TC4)Ti-6Al-4V(TC4)钛合金是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效使合金强化。
热处理后的强度约比退火状态提高50％～100％；高温强度高，可在400℃～500℃的温度下长期工作，其热稳定性次于α钛合金[35]。
表3-2 钛合金Ti-6Al-4V成分钛合金Ti6Al-4V合金碳（最大）0.10％铝 5.50至6.75％氮0.05％氧气（最大）0.020％其他，合计（最大）0.40％*其他，每个（最大）= 0.1％钛平衡钒 3.50至4.50％铁（最大）0.40％氢（最大）0.015％比重0.160弹性模量（E）的15.2 x 10 3 ksi贝塔Transus 1800 to 1850 °F液相线温度2976 to 3046 °F固相线温度2900 to 2940 °F电阻率-418 °F 902.5 ohm-cir-mil/ft73.4 °F 1053 ohm-cir-mil/ft986 °F 1143 ohm-cir-mil/ft典型的室温强度计算退火钛6Al-4V的：极限承载强度1380年至2070年兆帕（200-300 ksi）压缩屈服强度825-895兆帕（120-130 ksi）极限剪切强度480-690兆帕（70-100 ksi）Ti-6Al-4V 的线膨胀系数只有8.8×10-6K-1.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，最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,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。
钛的应用应用领域材料的使用特性应用部位航空工业喷气发动机在500℃以下具有高的屈服强度/密度比和疲劳强度/密度比，良好的热稳定性，优异的抗大气腐蚀性能，可减轻结构质量在500℃以下的部位使用：压气盘、静叶片、动叶片、机壳、燃烧室外壳、排气机构外壳、中心体、喷气管等机身在300℃以下，比强度高防火壁、蒙皮、大梁、起浇架、翼肋、隔框、紧固件、导管、舱门、拉杆等火箭、导弹及宇宙飞船工业在常温及超低温下，比强度高，并具有足够的韧性及塑性高压容器、燃料贮箱、火箭发动机及导弹壳体、飞船船舱蒙皮及结构骨架、主起落架、登月舱等船舶、舰艇制造工业比强度高，在海水及海洋气氛下具有优异的耐蚀性能耐压艇体、结构件、浮力系统球体，水上船舶的泵体、管道和甲板配件，快艇推进器、推进轴、水翼艇水翼、鞭状天线等化学工业、石油工业在氧化性和中性介质中具有良好的耐蚀性，在还原性介质中也可通过合金化改善其耐蚀性在石油化工、化肥、酸碱、钠、氯气及海水淡化等工业中，作热交换器、反应塔、蒸馏器、洗涤塔、合成器、高压釜、阀门、导管、泵、管道等其他工业常规正品制造耐蚀性好，密度小火炮尾架、迫击炮底板、火箭炮炮管及药室、喷管、火炮套箍、坦克车轮及履带、扭力棒、战车驱动轴、装甲板等冶金工业有高的化学活性和良好的耐蚀性在镍、钴、钛等有色金属冶炼中做耐蚀材料，在钢铁冶炼中是良好的脱氧剂和合金元素其他工业医疗卫生对人体体液有极好的耐蚀性，没有毒性，与肌肉组织亲合性能良好好做医疗器械及外科矫形材料，钛制牙、心脏内瓣、隔膜、骨关节及固定螺钉、钛骨头等超高真空有高的化学活性，能吸附氧、氮、氢、CO、CO2、甲烷等气体钛离子泵电镀工业耐腐蚀、寿命长、传热快、加热效果好，对产品无污染，可提高劳动生产率和减少维修费用镀镍、镀铬（除氟化物镀铬外）、酸性和氰化物镀铜、三氯化铁铜板腐蚀中作加热器、电镀槽子，网篮、挂具、薄膜蒸发器等电站高的耐蚀性，密度小、质量轻，良好的综合力学性能和工艺性能，较高的热稳定性，线胀系数小全钛凝汽器、冷凝器、管板、冷油管、蒸汽涡轮叶片等机械仪表精密天平秤杆、表壳、光学仪器等纺织工业亚漂机、亚漂罐中耐蚀零、部件造纸工业泵、阀、管道、风机、搅拌器等医药工业加料机、加热器、分离器、反应罐、搅拌器、压滤罐、出料管道等体育用品航模、羽毛球拍、登山器械、钓鱼杆、宝剑、全钛赛车等工艺美术钛板画、笔筒、砚台、拐杖、胸针等钛的热处理工艺参数牌号消除应力退火工艺①完全退火工艺②固溶处理工艺时效处理工艺温度/℃时间/min温度/℃时间/min温度/℃时间/min冷却方式温度/℃时间/min冷却方式TA1 500-600 15-60680-7230-120——————TA2 500-600 15-60680-7230-120——————TA3 15-60 68030-1—————500-600 -7220 —TA4 550-650 15-60700-7530-120——————TA5 550-650 15-60800-8530-120——————TA6 550-650 15-12750-8030-120——————TA7 550-650 15-12750-8030-120——————TB2 480-650 15-24800 30 800 30 水或空5008空冷TC1 550-650 30-60700-7530-120——————TC2 550-650 30-60700-7530-120——————TC3 550-650 30-24700-8060-120820-9225-6水冷480-5604-8空冷TC4 550-650 30-24700-8060-120850-9530-6水冷480-5604-8空冷TC6550-30-12750-8560-120860-9030-6水冷540-5804-12空冷650 0 0TC9 550-650 30-24600 60900-9560-9水冷500-6002-6空冷TC1550-650 30-24760 120850-9060-9水冷500-6004-12空冷1.所有合金消除应力退火后一律采用空冷。
Ti-6Al-4V钛合金高温持久性能的研究
Ti-6Al-4V钛合金高温持久性能研究文光平，王丹妮，董晓峰（中航工业西安航空发动机（集团）有限公司 材料检测研究中心，陕西 西安 710021） 摘 要：在6个应力点对Ti-6Al-4V钛合金棒材进行了400℃持久试验，采用三种方法对试验数据进行了处理，得到了三种应力(σ)—时间(τ)关系曲线，研究了三种拟合方法的差异，测出了Ti-6Al-4V钛合金PL-M(σ)=T(C +lgτ)式中的C值，总结了该合金400℃持久试验断后延伸率δ和断面收缩率ψ的变化规律。
关键词：钛合金；持久强度；拟合；C值。
中图分类号： 文献标识码：0引言Ti-6Al-4V钛合金是一种较为成熟的α+β型钛合金，比强度高、耐腐蚀性强，应用范围较广，在涡轮发动机上常被用来制造风扇叶片、涡轮盘等部件[1]。
测试并研究其持久性能及规律具有重要工程价值。
本文通过一系列持久试验，采用三种方法对试验数据进行了处理，得出了该合金400℃持久试验的应力—时间关系曲线，对该材料持久性能检测的改进和寿命预测具有重要意义。
此外，还研究了三种拟合方法的优劣，求出了Ti-6Al-4V钛合金PL-M(σ)表达式中的C值，对该合金持久试验数据具有实际意义。
1 试验材料、方法及过程1.1 试验材料试验用料选用Ti-6Al-4V钛合金Φ16棒材，状态为R，化学成分如表1所示。
表1 试验用材化学成分（ω/%）C Si V Al Fe N H O0.010 0.022 4.11 6.32 0.049 0.014 0.004 0.15试验用料经过退火处理后使用，热处理制度为：800℃，2h，空冷。
1.2 试验方法及过程1.2.1 持久试验应力点的预定按照GB/T4338-2006《金属材料高温拉伸实验方法》，实测试验用料400℃下的σb和σ0.2。
由三个有效数据取平均值，得到该材料的400℃抗拉强度和规定非比例延伸强度分别为：σb=675 MPa；σ0.2 =540 MPa。
TC4成分
TC4概述钛合金TC4材料的组成为Ti-6Al-4V，属于(a+b)型钛合金，具有良好的综合力学机械性能。
比强度大。
TC4的强度sb=1.012MPa，密度g=4.4*103，比强度sb/g=23.5，而合金钢的比强度sb/g小于18。
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。
线膨胀系数=7.89*10-6℃，比热=0.612cal/g·℃。
钛合金的弹性模量较低。
TC4的弹性模量E=110GPa，约为钢的1/2，故钛合金加工时容易产生变形。
TC4(Ti-6Al-4V)和TA7(Ti-5Al-2.5Sn)钛合金，采用两种注入方案进行表面改性，试验表明，钛合金经离子注入后，提高了显微硬度，显著地降低了滑动摩擦系数，有效地提高了耐磨性.为探明其改性机理，对注入与未注入样品进行了X 射线光电子能谱(XPS)分析，获得满意的结果.TC4 热膨胀系数：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。
TC4钛合金力学性能：抗拉强度σb/MPa≥895,规定残余伸长应力σr0.2/MPa≥825,伸长率δ5(%)≥10,断面收缩率ψ(%)≥25TC4钛合金密度:4.5（g/cm3）工作温度-100～550（℃）TC4钛合金化学成分:TC4含钛(Ti) 余量,铁(Fe)≤0.30,碳(C)≤0.10,氮(N)≤0.05,氢(H)≤0.015,氧(O)≤0.20,铝(Al)5.5～6.8,钒(V)3.5～4.5TC4 介绍TC4钛合金： 属于(a+b)型钛合金，具有良好的综合力学机械性能。
TC4钛合金化学成分: TC4含钛(Ti) 余量,铁(Fe)≤0.30,碳(C)≤0.10,氮(N)≤0.05,氢(H)≤0.015,氧(O)≤0.20,铝(Al)5.5～6.8,钒(V)3.5～4.5TC4钛合金密度: 4.5（g/cm3）工作温度-100～550（℃）TC4 热膨胀系数: 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。
钛合金的主要成分
钛合金的主要成分钛合金是由钛和其他合金元素组成的金属材料。
它具有较低的密度、高的强度、优良的抗腐蚀性能和良好的高温性能，因此广泛应用于航空航天、船舶、汽车、医疗器械、化工等领域。
钛合金的主要成分是钛，其名称来源于希腊神话中的“提坦”。
钛是一种石墨状金属，具有银灰色，富有光泽的外观。
它是地壳中第七位丰富的金属元素，与铝、锂等金属一起属于周期表中的“B族元素”。
钛的化学符号为Ti，原子序数为22，原子量为47.867。
钛是一种轻质金属，密度约为4.5g/cm³，比铁重约60%。
这使得钛合金在航空航天领域得到了广泛应用，可以减轻飞机和火箭的重量，提高载荷能力。
与钛合金常用的合金元素有铝、钒、铁、锡、锆、镁等。
合金化可以改善钛合金的性能，使其更加适合特定的应用。
以下是一些常见的钛合金和它们的主要成分：1.钛铝合金：由钛和铝组成，常用的合金有Ti-6Al-4V、Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo等。
钛铝合金具有较高的强度、良好的韧性和抗蚀性能，在航空航天领域广泛应用。
2.钛铁合金：由钛和铁组成，常见的合金为Ti-Fe。
钛铁合金具有较高的强度和韧性，同时具备良好的耐磨性和耐蚀性，常用于汽车和船舶制造。
3.钛锡合金：由钛和锡组成，常见的合金有Ti-Sn、Ti-10Sn等。
钛锡合金具有较高的强度和硬度，同时具备良好的耐腐蚀性能，用于制造海洋工程设备和化工设备。
4.钛锆合金：由钛和锆组成，常见的合金有Ti-Zr。
钛锆合金具有良好的耐腐蚀性、优异的高温性能和良好的切削性能，在船舶和化工设备制造中广泛应用。
5.钛镁合金：由钛和镁组成，常用的合金有Ti-Mg。
钛镁合金具有较高的强度和韧性，同时具备良好的耐腐蚀性能和低密度，用于制造航空航天设备和汽车零部件。
此外，钛合金还可以与其他金属元素如铜、镍、钛、铌、锑等进行合金化，以获得更多种类和更优异的性能。
钛合金的成分设计和加工工艺的不同，可以得到不同性能和用途的材料，满足各种工程要求。