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工业钛合金的化学成分及性能

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发表于 2009-4-29 13:01 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 滚滚 于 2009-4-29 13:09 编辑

牌号
  
主   要   成  分(质量分数)(%)
  
杂质不大于(质量分数)(%)
  
状态
  
室温性能
  
高温性能
  
备注
  
Ti
  
Al
  
Cr
  
Mo
  
Sn
  
Mn
  
V
  
Fe
  
Cu
  
Si
  
Zr
  
B
  
Fe
  
Si
  
C
  
N
  
H
  
O
  
σb/
MPa
  
σ0.2/
MPa
  
δ
(%)
  
ψ
(%)
  
ak/
(MJ/M2)
  
温度/℃
  
σb/
MPa
  
σ100/
MPa
TA0
  
基
  
                      0.03
  
0.30
  
0.03
  
0.01
  
0.015
  
0.05
  
退火
  
                碘化钛
  
TA1
  
基
  
                      0.15
  
0.10
  
0.05
  
0.03
  
0.015
  
0.10
  
退火
  
350
  
  25
  
50
  
0.8
  
      棒材
  
TA2
  
基
  
                      0.30
  
0.15
  
0.10
  
0.05
  
0.015
  
0.15
  
退火
  
450
  
  20
  
45
  
0.7
  
      棒材
  
TA3
  
基
  
                      0.30
  
0.15
  
0.10
  
0.05
  
0.015
  
0.15
  
退火
  
550
  
  15
  
40
  
0.5
  
      棒材
  
TA4
  
基
  
2.0~3.3
  
                    0.30
  
0.05
  
0.10
  
0.05
  
0.015
  
0.15
  
退火
  
                棒材
  
TA5
  
基
  
3.3~4.3
  
                  0.005
  
0.30
  
0.15
  
0.10
  
0.04
  
0.015
  
0.15
  
退火
  
700
  
  15
  
40
  
0.6
  
      棒材
  
TA6
  
基
  
4.0~5.5
  
                    0.30
  
0.15
  
0.10
  
0.05
  
0.015
  
0.15
  
退火
  
700
  
  10
  
27
  
0.3
  
350
  
430
  
400
  
棒材
  
TA7
  
基
  
4.0~5.5
  
    2.0~3.0
  
      2.5~3.2
  
  1.0~1.5
  
  0.30
  
0.15
  
0.10
  
0.05
  
0.015
  
0.20
  
退火
  
800
  
  10
  
27
  
0.3
  
350
  
500
  
450
  
棒材
  
TA8
  
基
  
4.5~5.5
  
    2.0~3.0
  
              0.30
  
0.15
  
0.10
  
0.05
  
0.015
  
0.15
  
淬火时效
  
1000
  
  10
  
25
  
0.2~0.3
  
500
  
700
  
500
  
棒材
  
TB1
  
基
  
3.0~4.0
  
10.0~
11.5
  
7.0~80
  
                0.30
  
0.15
  
0.10
  
0.04
  
0.015
  
0.15
  
淬火时效
  
≤1000
1300
  
  18
5
  
30
10
  
0.3
0.15
  
      棒材
  
TB2
  
基
  
2.5~3.5
  
7.5~8.5
  
4.7~5.7
  
    4.7~
5.7
  
          0.30
  
0.05
  
0.05
  
0.04
  
0.015
  
0.15
  
淬火时效
  
≤1000
1400
  
  18
7
  
40
10
  
0.3
0.15
  
      棒材
  
TC1
  
基
  
1.0~2.5
  
      0.8~2.0
  
            0.40
  
0.15
  
0.10
  
0.05
  
0.015
  
0.15
  
退火
  
600
  
  15
  
30
  
0.45
  
350
  
350
  
300
  
棒材
  
TC2
  
基
  
2.0~3.5
  
      0.8~2.0
  
            0.40
  
0.15
  
0.10
  
0.05
  
0.015
  
0.15
  
退火
  
700
  
  12
  
30
  
0.4
  
350
  
430
  
400
  
棒材
  
TC3
  
基
  
4.5~6.0
  
        3.5~4.5
  
          0.30
  
0.15
  
0.10
  
0.05
  
0.015
  
0.15
  
退火
  
900
  
  10
  
    400
  
600
  
550
  
板材(1.0
~2.0)
  
TC4
  
基
  
5.5~6.8
  
        3.5~4.5
  
          0.30
  
0.15
  
0.10
  
0.05
  
0.015
  
0.15
  
退火
  
950
  
  10
  
30
  
0.4
  
400
  
630
  
580
  
棒材
  
TC5
  
基
  
4.0~6.2
  
2.0~3.0
  
                  0.50
  
0.40
  
0.10
  
0.05
  
0.015
  
0.20
  
退火
  
950
  
  10
  
23
  
0.3
  
400
  
600
  
560
  
棒材
  
TC6
  
基
  
4.5~6.2
  
1.0~2.5
  
1.0~2.8
  
      0.5~1.5
  
          0.40
  
0.10
  
0.05
  
0.015
  
0.20
  
退火
  
950
  
  10
  
23
  
0.3
  
450
  
600
  
550
  
棒材
  
TC7
  
基
  
5.0~6.5
  
0.4~0.9
  
        0.25~0.60
  
  0.25~0.60
  
  0.01
  
    0.10
  
0.05
  
0.025
  
0.30
  
退火
  
1000
  
  10
  
23
  
0.35
  
550
  
600
  
  棒材
  
TC8
  
基
  
5.8~6.8
  
  2.8~
3.8
  
          0.20~0.35
  
        0.10
  
0.05
  
0.015
  
0.15
  
退火
  
1050
  
  10
  
30
  
0.3
  
450
  
720
  
700
  
棒材
  
TC9
  
基
  
5.8~6.8
  
  2.8~
3.8
  
          0.20~0.40
  
        0.10
  
0.05
  
0.015
  
0.15
  
退火
  
1140
  
  10
  
25
  
0.3
  
500
  
650
  
620
  
棒材
  
  
  

  
        
  

  

  
    
  

  

  

  

  

  
  
  

  

  

  

  

  
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  • TA的每日心情
    慵懒
    2020-8-9 16:26
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    [LV.4]偶尔看看III

    发表于 2009-4-29 13:05 | 显示全部楼层
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     楼主| 发表于 2009-4-29 13:09 | 显示全部楼层
    本帖最后由 滚滚 于 2009-4-29 13:13 编辑

    {:1_215:}修改了。放不下了
    钛合金

                                   
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    所属分类: 工业 金属

                                   
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    钛合金
    钛合金是以钛为基加入其他元素组成的合金。钛有两种同质异晶体:钛是同素异构体,熔点为1720℃,在低于882℃时呈密排六方晶格结构,称为α钛;在882℃以上呈体心立方品格结构,称为β钛。利用钛的上述两种结构的不同特点,添加适当的合金元素,使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金(itaniumalloys)。



    目录[隐藏]
    钛合金-合金元素  

                                   
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    钛合金
    合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类:①稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素,它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。②稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素,又可分同晶型和共析型二种。前者有钼、铌、钒等;后者有铬、锰、铜、铁、硅等。③对相变温度影响不大的元素为中性元素,有锆、锡等。

    氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。氧和氮在α相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,但却使塑性下降。通常规定钛中氧和氮的含量分别在0.15-0.2%和0.04-0.05%以下。氢在α相中溶解度很小,钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物,使合金变脆。通常钛合金中氢含量控制在0.015%以下。氢在钛中的溶解是可逆的,可以用真空退火除去。


    钛合金-分类  
    α钛合金

                                   
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    钛合金
    它是α相固溶体组成的单相合金,不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下,均是α相,组织稳定,耐磨性高于纯钛,抗氧化能力强。在500℃~600℃的温度下,仍保持其强度和抗蠕变性能,但不能进行热处理强化,室温强度不高。

    β钛合金
    它是β相固溶体组成的单相合金,未热处理即具有较高的强度,淬火、时效后合金得到进一步强化,室温强度可达1372~1666MPa;但热稳定性较差,不宜在高温下使用。

    α+β钛合金
    它是双相合金,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。

    三种钛合金中最常用的是α钛合金和α+β钛合金;α钛合金的切削加工性最好,α+p钛合金次之,β钛合金最差。α钛合金代号为TA,β钛合金代号为TB,α+β钛合金代号为TC。钛合金按用途可分为耐热合金、高强合金、耐蚀合金(钛-钼,钛-钯合金等)、低温合金以及特殊功能合金(钛-铁贮氢材料和钛-镍记忆合金)等。典型合金的成分和性能。热处理钛合金通过调整热处理工艺可以获得不同的相组成和组织。一般认为细小等轴组织具有较好的塑性、热稳定性和疲劳强度;针状组织具有较高的持久强度、蠕变强度和断裂韧性;等轴和针状混合组织具有较好的综合性能。
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     楼主| 发表于 2009-4-29 13:13 | 显示全部楼层
    钛合金-性能  

                                   
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    钛合金
    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,熔点为1800℃,导热系数λ=15.24W/(m.K),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。

    (1)比强度高
    钛合金的密度一般在4.5g/cm3左右,仅为钢的60%,纯钛的强度接近普通钢的强度,一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料,可制出单位强度高、刚性好、质轻的零、部件。在飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。

    (2)热强度高
    使用温度比铝合金高几百度,在中等温度下仍能保持所要求的强度,可在450-500℃的温度下长期工作这两类钛合金在150℃-500℃范围内仍有很高的比强度,而铝合金在150℃时比强度明显下降。钛合金的工作温度可达500℃,铝合金则在200℃以下。

    (3)抗蚀性好
    钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作,其抗蚀性远优于不锈钢;对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强;对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。

    (4)低温性能好
    钛合金在低温和超低温下,仍能保持其力学性能。低温性能好,间隙元素极低的钛合金,如TA7,在-253℃下还能保持一定的塑性。因此,钛合金也是一种重要的低温结构材料。

    (5)化学活性大
    钛的化学活性大,与大气中O、N、H、CO、CO2、水蒸气、氨气等产生强烈的化学反应。含碳量大于0.2%时,会在钛合金中形成硬质TiC;温度较高时,与N作用也会形成TiN硬质表层;在600℃以上时,钛吸收氧形成硬度很高的硬化层;氢含量上升,也会形成脆化层。吸收气体而产生的硬脆表层深度可达0.1-0.15mm,硬化程度为20%~30%。钛的化学亲和性也大,易与摩擦表面产生粘附现象。

    (6)导热系数小、弹性模量小
    钛的导热系数λ=15.24W/(m.K)约为镍的1/4,铁的1/5,铝的1/14,而各种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降50%。钛合金的弹性模量约为钢的1/2,故其刚性差、易变形,不宜制作细长杆和薄壁件,切削时加工表面的回弹量很大,约为不锈钢的2~3倍,造成刀具后刀面的剧烈摩擦、粘附、粘结磨损。

    钛合金具有强度高而密度又小,机械性能好,韧性和抗蚀性能很好。另外,钛合金的工艺性能差,切削加工困难,在热加工中,非常容易吸收氢氧氮碳等杂质。还有抗磨性差,生产工艺复杂。钛的工业化生产是1948年开始的。航空工业发展的需要,使钛工业以平均每年约8%的增长速度发展。世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合金牌号近30种。使用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯钛(TA1、TA2和TA3)。
    钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件,其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。60年代中期,钛及其合金已在一般工业中应用,用于制作电解工业的电极,发电站的冷凝器,石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等。钛及其合金已成为一种耐蚀结构材料。此外还用于生产贮氢材料和形状记忆合金等。中国于1956年开始钛和钛合金研究;60年代中期开始钛材的工业化生产并研制成TB2合金。
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     楼主| 发表于 2009-4-29 13:15 | 显示全部楼层
    钛合金-热处理     
    钛合金板
    常用的热处理方法有退火、固溶和时效处理。退火是为了消除内应力、提高塑性和组织稳定性,以获得较好的综合性能。通常α合金和(α+β)合金退火温度选在(α+β)─→β相转变点以下120~200℃;固溶和时效处理是从高温区快冷,以得到马氏体α′相和亚稳定的β相,然后在中温区保温使这些亚稳定相分解,得到α相或化合物等细小弥散的第二相质点,达到使合金强化的目的。通常(α+β)合金的淬火在(α+β)─→β相转变点以下40~100℃进行,亚稳定β合金淬火在(α+β)─→β相转变点以上40~80℃进行。时效处理温度一般为450~550℃。
    总结,钛合金的热处理工艺可以归纳为:
    (1)消除应力退火:目的是为消除或减少加工过程中产生的残余应力。防止在一些腐蚀环境中的化学侵蚀和减少变形。

    (2)完全退火:目的是为了获得好的韧性,改善加工性能,有利于再加工以及提高尺寸和组织的稳定性。

    (3)固溶处理和时效:目的是为了提高其强度,α钛合金和稳定的β钛合金不能进行强化热处理,在生产中只进行退火。α+β钛合金和含有少量α相的亚稳β钛合金可以通过固溶处理和时效使合金进一步强化。此外,为了满足工件的特殊要求,工业上还采用双重退火、等温退火、β热处理、形变热处理等金属热处理工艺。

    钛合金-切削     
    钛合金
    切削特点
    钛合金的硬度大于HB350时切削加工特别困难,小于HB300时则容易出现粘刀现象,也难于切削。但钛合金的硬度只是难于切削加工的一个方面,关键在于钛合金本身化学、物理、力学性能间的综合对其切削加工性的影响。钛合金有如下切削特点:
    (1)变形系数小:这是钛合金切削加工的显著特点,变形系数小于或接近于1。切屑在前刀面上滑动摩擦的路程大大增大,加速刀具磨损。

    (2)切削温度高:由于钛合金的导热系数很小(只相当于45号钢的1/5~1/7),切屑与前刀面的接触长度极短,切削时产生的热不易传出,集中在切削区和切削刃附近的较小范围内,切削温度很高。在相同的切削条件下,切削温度可比切削45号钢时高出一倍以上。

    (3)单位面积上的切削力大:主切削力比切钢时约小20%,由于切屑与前刀面的接触长度极短,单位接触面积上的切削力大大增加,容易造成崩刃。同时,由于钛合金的弹性模量小,加工时在径向力作用下容易产生弯曲变形,引起振动,加大刀具磨损并影响零件的精度。因此,要求工艺系统应具有较好的刚性。

    (4)冷硬现象严重:由于钛的化学活性大,在高的切削温度下,很容易吸收空气中的氧和氮形成硬而脆的外皮;同时切削过程中的塑性变形也会造成表面硬化。冷硬现象不仅会降低零件的疲劳强度,而且能加剧刀具磨损,是切削钛合金时的一个很重要特点。

    (5)刀具易磨损:毛坯经过冲压、锻造、热轧等方法加工后,形成硬而脆的不均匀外皮,极易造成崩刃现象,使得切除硬皮成为钛合金加工中最困难的工序。另外,由于钛合金对刀具材料的化学亲和性强,在切削温度高和单位面积上切削力大的条件下,刀具很容易产生粘结磨损。车削钛合金时,有时前刀面的磨损甚至比后刀面更为严重;进给量f0.2mm/r时,前刀面将出现磨损;用硬质合金刀具精车和半精车时,后刀面的磨损以VBmax<0.4mm较合适。

    刀具材料
    切削加工钛合金应从降低切削温度和减少粘结两方面出发,选用红硬性好、抗弯强度高、导热性能好、与钛合金亲和性差的刀具材料,YG类硬质合金比较合适。由于高速钢的耐热性差,因此应尽量采用硬质合金制作的刀具。常用的硬质合金刀具材料有YG8、YG3、YG6X、YG6A、813、643、YS2T和YD15等。涂层刀片和YT类硬质合金会与钛合金产生剧烈的亲和作用,加剧刀具的粘结磨损,不宜用来切削钛合金;对于复杂、多刃刀具,可选用高钒高速钢(如W12Cr4V4Mo)、高钴高速钢(如W2Mo9Cr4VCo8)或铝高速钢(如W6Mo5Cr4V2Al、M10Mo4Cr4V3Al)等刀具材料,适于制作切削钛合金的钻头、铰刀、立铣刀、拉刀、丝锥等刀具。

    采用金刚石和立方氮化硼作刀具切削钛合金,可取得显著效果。如用天然金刚石刀具在乳化液冷却的条件下,切削速度可达200m/min;若不用切削液,在同等磨损量时,允许的切削速度仅为100m/min。

    注意事项

    钛合金
    在切削钛合金的过程中,应注意的事项有:
    (1)由于钛合金的弹性模量小,工件在加工中的夹紧变形和受力变形大,会降低工件的加工精度;工件安装时夹紧力不宜过大,必要时可增加辅助支承。

    (2)如果使用含氯的切削液,切削过程中在高温下将分解释放出氢气,被钛吸收引起氢脆;也可能引起钛合金高温应力腐蚀开裂。

    (3)切削液中的氯化物使用时还可能分解或挥发有毒气体,使用时宜采取安全防护措施,否则不应使用;切削后应及时用不含氯的清洗剂彻底清洗零件,清除含氯残留物。

    (4)禁止使用铅或锌基合金制作的工、夹具与钛合金接触,铜、锡、镉及其合金也同样禁止使用。

    (5)与钛合金接触的所有工、夹具或其他装置都必须洁净;经清洗过的钛合金零件,要防止油脂或指印污染,否则以后可能造成盐(氯化钠)的应力腐蚀。

    (6)一般情况下切削加工钛合金时,没有发火危险,只有在微量切削时,切下的细小切屑才有发火燃烧现象。为了避免火灾,除大量浇注切削液之外,还应防止切屑在机床上堆积,刀具用钝后立即进行更换,或降低切削速度,加大进给量以加大切屑厚度。若一旦着火,应采用滑石粉、石灰石粉末、干砂等灭火器材进行扑灭,严禁使用四氯化碳、二氧化碳灭火器,也不能浇水,因为水能加速燃烧,甚至导致氢爆炸。

    钛合金-相关词条    材料 工业 物理 合金
    器材 化学 科学 钛
    钛合金-参考资料   
    [1]商务网http://www.35mc.com/shop/product-detail-228260.html
    [2]中船重工网http://www.shipmatl.com.cn/kjcy/1.htm
    本文引自互动百科:
    http://www.hudong.com/wiki/%E9%92%9B%E5%90%88%E9%87%91
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    该用户从未签到

    发表于 2009-4-29 13:45 | 显示全部楼层
    不错,收藏了!
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    该用户从未签到

    发表于 2009-4-29 14:05 | 显示全部楼层
    这点:(4)冷硬现象严重:由于钛的化学活性大,在高的切削温度下,很容易吸收空气中的氧和氮形成硬而脆的外皮;同时切削过程中的塑性变形也会造成表面硬化。冷硬现象不仅会降低零件的疲劳强度,而且能加剧刀具磨损,是切削钛合金时的一个很重要特点
    我的钛极版L1+外壳经过车削就会看到钛筒里面一些地方有黑色的薄块状的黑皮,我想这可能就是切削高温下产生的硬而脆的外皮吧?
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  • TA的每日心情
    开心
    2026-8-7 10:35
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    [LV.Master]伴坛终老

    发表于 2009-4-29 15:53 | 显示全部楼层
    这个太专业了
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  • TA的每日心情
    开心
    2023-10-14 16:44
  • 签到天数: 386 天

    [LV.9]以坛为家II

    发表于 2009-4-29 19:24 | 显示全部楼层
    呵呵!学习了哈
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    该用户从未签到

    发表于 2009-4-29 22:55 | 显示全部楼层
    基本正确
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    该用户从未签到

    发表于 2009-4-30 10:18 | 显示全部楼层
    很专业
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  • TA的每日心情
    开心
    2014-9-4 22:26
  • 签到天数: 3 天

    [LV.2]偶尔看看I

    发表于 2009-5-3 23:57 | 显示全部楼层
    以认真学习,初步了解。
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