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15.2x103ksi贝塔Transus1800to1850°F液相线温度2976to3046°F固相线温度2900to2940°F电阻率-418°F902.5ohm-cir-mil/ft73.4°F1053ohm-cir-mil/ft986°F1143ohm-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（200-300ksi）压缩屈服强度825-895兆帕（120-130ksi）极限剪切强度480-690兆帕（70-100ksi）Ti-6Al-4V的线膨胀系数只有8.8×10-6K-1.元素AlVFeOSiCNH其他Ti成分5.5-6.83.5-4.50.30.20.150.10.050.010.5余量钛是一种新型金属，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TA1500-60015-60680-72030-120——————TA2500-60015-60680-72030-120——————TA315-6068030-1—————500-600-72020—TA4550-65015-60700-75030-120——————TA5550-65015-60800-85030-120——————TA6550-65015-120750-80030-120——————TA7550-65015-120750-80030-120——————TB2480-65015-2408003080030水或空5008空冷TC1550-65030-60700-75030-120——————TC2550-65030-60700-75030-120——————TC3550-65030-240700-80060-120820-92025-60水冷480-5604-8空冷TC4550-65030-240700-80060-120850-95030-60水冷480-5604-8空冷TC6550-30-120750-8560-120860-9030-60水冷540-5804-12空冷65000TC9550-65030-24060060900-95060-90水冷500-6002-6空冷TC10550-65030-240760120850-90060-90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。2.产品使用前的退火可采用：950℃/1h，空冷或水冷；最终退火可采用；870℃/30min+650℃/60min，空冷：TC9最终退火可采用：930℃/30min，空冷+530℃/360min,空冷。钛的锻造加热温度编号（α+β）/β相变点/℃铸锭变形坯料成品加热温度/℃终锻温度/≮℃加热温度/℃终锻温度/℃加热温度/℃终锻温度/≮℃TA1890-9201000-1020750900-950700850-880700TA2890-9201000-1020750900-950700850-880700TA3890-9201000-1020750900-950700850-880700TA4960-98011508501030-1050800——TA5980-10001080-11508501000-1050800——TA61000-10201150-12009001050-1100850980-1020800TA71000-10201150-12009001050-1100850980-1020800TB27501140-11608501090-1100800990-1010800TC1910-9301000-1020750900-950750850-880750TC2920-9401000-1020800900-950800850-900750TC3960-9701100-1150850950-1050800950-970750TC4980-9901100-1150850960-1100800950-970750TC6950-9801150-11808501000-1050800950-980800TC91000-10201140-11608501050-1080800950-970800TC109351100-11508001000-1050800930-940800钛及钛合金的一般物理性能性能合金牌号TA1TA2TA3TA4TA5TA6TA7TB2TC1TC2TC3TC4TC6TC9TC1020℃密度γ/g/cm34.5—4.434.404.464.814.554.554.434.454.54.524.53熔点/℃1668------1538-1649----1570-1640--1538-16491620-1650----比热容c/（j/kg·K）20℃544------540540--------------100℃544----586540540574----678502544540200℃628----670569553--565565691586--548300℃670----712590569641628628703670--565400℃712----796620636699670670741712--557500℃754----879653599729①754712754796--528600℃837----921691862------879------20℃电阻率ρ/10-6Ω·m0.47--1.261.081.381.55----1.421.601.361.621.87热导率λ/W/（m·K）20℃16.3310.47--7.548.79--9.639.638.375.447.957.54--100℃16.3312.14--8.799.6312.14②10.47--8.796.708.7912.98--热导率λ/W/（m·K）200℃16.33----10.0510.8912.5611.7211.3010.058.7910.0511.30--300℃16.75----11.7212.1412.9812.1412.1410.8910.4711.3012.1410.47400℃17.17----13.4013.4016.3313.4013.4012.5612.5612.5912.9812.14500℃18.00----15.0714.6517.5814.6514.6514.2414.24--13.40⑧13.40600℃------16.715.918.816.3--15.415.49--14.65⑨--51439线胀系统a1/(10-6/k)20-100℃8.08.29.288.39.368.538.08.0--7.898.607.709.4520-200℃8.6--9.538.9③9.49.348.68.6--9.01--8.909.7320-300℃9.1--9.879.5④9.59.529.19.1--9.30--9.279.9720-400℃9.25--10.0810.4⑤9.549.799.69.6--9.24--9.6410.1520-500℃9.4--10.0910.6⑥9.689.839.69.4--9.3911.60⑥9.8510.1920-600℃9.8--10.2810.8⑦9.869.99------9.40----10.21①450℃②80℃③100-200℃④200-300℃⑤300-400℃⑥400-500℃⑦500-600℃⑧490℃⑨575℃。