Ti-6Al-4V(TC4)及钛合金的性能.doc
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- Ti Al TC4 钛合金 性能
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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 元素 Al V Fe O Si C N H 其他 Ti 成分 5.5-6.8 3.5-4.5 0.3 0.2 0.15 0.1 0.05 0.01 0.5 余量 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 15-60 680-720 30-120 — — — — — — TA2 500-600 15-60 680-720 30-120 — — — — — — TA3 500-600 15-60 680-720 30-120 — — — — — — TA4 550-650 15-60 700-750 30-120 — — — — — — TA5 550-650 15-60 800-850 30-120 — — — — — — TA6 550-650 15-120 750-800 30-120 — — — — — — TA7 550-650 15-120 750-800 30-120 — — — — — — TB2 480-650 15-240 800 30 800 30 水或空 500 8 空 冷 TC1 550-650 30-60 700-750 30-120 — — — — — — TC2 550-650 30-60 700-750 30-120 — — — — — — TC3 550-650 30-240 700-800 60-120 820-920 25-60 水冷 480-560 4-8 空 冷 TC4 550-650 30-240 700-800 60-120 850-950 30-60 水冷 480-560 4-8 空 冷 TC6 550-650 30-120 750-850 60-120 860-900 30-60 水冷 540-580 4-12 空 冷 TC9 550-650 30-240 600 60 900-950 60-90 水冷 500-600 2-6 空 冷 TC10 550-650 30-240 760 120 850-900 60-90 水冷 500-600 4-12 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/≮℃ TA1 890-920 1000-1020 750 900-950 700 850-880 700 TA2 890-920 1000-1020 750 900-950 700 850-880 700 TA3 890-920 1000-1020 750 900-950 700 850-880 700 TA4 960-980 1150 850 1030-1050 800 — — TA5 980-1000 1080-1150 850 1000-1050 800 — — TA6 1000-1020 1150-1200 900 1050-1100 850 980-1020 800 TA7 1000-1020 1150-1200 900 1050-1100 850 980-1020 800 TB2 750 1140-1160 850 1090-1100 800 990-1010 800 TC1 910-930 1000-1020 750 900-950 750 850-880 750 TC2 920-940 1000-1020 800 900-950 800 850-900 750 TC3 960-970 1100-1150 850 950-1050 800 950-970 750 TC4 980-990 1100-1150 850 960-1100 800 950-970 750 TC6 950-980 1150-1180 850 1000-1050 800 950-980 800 TC9 1000-1020 1140-1160 850 1050-1080 800 950-970 800 TC10 935 1100-1150 800 1000-1050 800 930-940 800 钛及钛合金的一般物理性能 性能 合金牌号 TA1TA2TA3 TA4 TA5 TA6 TA7 TB2 TC1 TC2 TC3 TC4 TC6 TC9 TC10 20℃密度γ/g/cm3 4.5 — 4.43 4.40 4.46 4.81 4.55 4.55 4.43 4.45 4.5 4.52 4.53 熔点/℃ 1668 -- -- -- 1538-1649 -- -- 1570-1640 -- 1538-1649 1620-1650 -- -- 比热容 c/（j/kg·K） 20℃ 544 -- -- -- 540 540 -- -- -- -- -- -- -- 100℃ 544 -- -- 586 540 540 574 -- -- 678 502 544 540 200℃ 628 -- -- 670 569 553 -- 565 565 691 586 -- 548 300℃ 670 -- -- 712 590 569 641 628 628 703 670 -- 565 400℃ 712 -- -- 796 620 636 699 670 670 741 712 -- 557 500℃ 754 -- -- 879 653 599 729① 754 712 754 796 -- 528 600℃ 837 -- -- 921 691 862 -- -- -- 879 -- -- -- 20℃电阻率ρ/10-6Ω·m 0.47 -- 1.26 1.08 1.38 1.55 -- -- 1.42 1.60 1.36 1.62 1.87 热导率λ/W/（m· K） 20℃ 16.33 10.47 -- 7.54 8.79 -- 9.63 9.63 8.37 5.44 7.95 7.54 -- 100℃ 16.33 12.14 -- 8.79 9.63 12.14② 10.47 -- 8.79 6.70 8.79 12.98 -- 热导率λ/W/（m·K） 200℃ 16.33 -- -- 10.05 10.89 12.56 11.72 11.30 10.05 8.79 10.05 11.30 -- 300℃ 16.75 -- -- 11.72 12.14 12.98 12.14 12.14 10.89 10.47 11.30 12.14 10.47 400℃ 17.17 -- -- 13.40 13.40 16.33 13.40 13.40 12.56 12.56 12.59 12.98 12.14 500℃ 18.00 -- -- 15.07 14.65 17.58 14.65 14.65 14.24 14.24 -- 13.40⑧ 13.40 600℃ -- -- -- 16.75 15.91 18.84 16.33 -- 15.49 15.49 -- 14.65⑨ -- 线胀系统a1/(10-6/k) 20-100℃ 8.0 8.2 9.28 8.3 9.36 8.53 8.0 8.0 -- 7.89 8.60 7.70 9.45 20-200℃ 8.6 -- 9.53 8.9③ 9.4 9.34 8.6 8.6 -- 9.01 -- 8.90 9.73 20-300℃ 9.1 -- 9.87 9.5④ 9.5 9.52 9.1 9.1 -- 9.30 -- 9.27 9.97 20-400℃ 9.25 -- 10.08 10.4⑤ 9.54 9.79 9.6 9.6 -- 9.24 -- 9.64 10.15 20-500℃ 9.4 -- 10.09 10.6⑥ 9.68 9.83 9.6 9.4 -- 9.39 11.60⑥ 9.85 10.19 20-600℃ 9.8 -- 10.28 10.8⑦ 9.86 9.99 -- -- -- 9.40 -- -- 10.21 ①450℃ ②80℃ ③100-200℃ ④200-300℃ ⑤300-400℃ ⑥400-500℃ ⑦500-600℃ ⑧490℃ ⑨575℃。展开阅读全文
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