深圳市福田区深冷工艺

　　Ti-6Al-4V是低Mo当量α-β型两相合金，在三类合金中β稳定系数(只有0.27)，而铝当量则高(达到6)。所以在退火状态的β相含量只有7％(体积分数)。它的优点是密度，强度和疲劳性能好，成分简单，半成品成本。但由于室温塑性没有达到高，所以加工紧固件时需要采用感应加热进行热镦成形，以及真空固溶处理加时效处理，加工成本较高。第二类为β合金(如TB2，TB3，TB5，TB8等)，与α-β型合金不同，Bβ稳定系数很高，在1.15~1.97范围内，而铝当量则降低到3左右。所以在固溶处理时可获得单一β相，从而能在室温下冷镦成形螺栓和铆钉，加工成本低，缺点是密度高，强度虽与Ti-6Al-4V相当，但疲劳性能不如Ti-6Al-4v，而且成分复杂，半成品成本高。由于同样需要进行真空时效处理，所以成品紧固件的成本仍要高于Ti-6Al-4V，而使用温度也比Ti-6Al-4V低。

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　　结构钛合金发展与应用随着飞机设计理念逐渐由过去的单纯静强度转变到一寿命、破损一，直至现代的损伤容限设计理念．钛合金材料也逐步向具有高断裂韧性和低裂纹扩展速率的损伤容限型钛合金方向发展。目前，国外发达国家已经在新型损伤容限型钛合金材料研制和在飞机上的应用方面走在了前列，是像中强度的Ti一6Al-4V ELI和高强度的Ti-6-2222S等，已经成功地应用在了美国F-22、F-35和C-17等新一代飞机中。大大地提高了飞机的使用寿命和战斗力。随着飞机设计理念的发展，钛合金结构的损伤容限设计思路在我国也开始得到关注。自“十五”以来，我国先后自主开发了TC4一DT中强高韧损伤容限型钛合金和TC21高强高韧损伤容限型钛合金，并建立了损伤容限型钛合金的B加1一技术，为我国新型飞机的研制奠定了材料应用技术基础。为了满足航空、航天结构用钛合金的发展需要，我国自主研发了低强高韧性的丝材钛合金(NbTi)和管材合金(TAl8)，1300 MPa一2000 MPa系列超高强度钛合金(TB8、TBl9、TB20)等，初步形成了具有中国特的飞机结构用新型钛合金材料体系，奠定了新一代航空、航天结构用钛合金的应用框架结构。具体性能见表1。

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　　2 TC4钛合金真空固溶＋时效处理工艺试验与检测分析真空固溶处理采用ＶＯＱ334双室油气淬火炉，真空时效采用ＶＰＴ⁃7712真空加压回火炉。试验用TC4钛合金真空固溶处理与硬度的关系见表4，试验用TC4钛合金固溶后时效处理与硬度的关系见表5。

　　从表4的数据可以看出，试验用TC4钛合金真空固溶处理后的硬度为36.5HRC，高于退火后硬度（32.2HRC）和原材料的硬度（31.4HRC）。从表的数据可以看出，TC4钛合金真空固溶＋时效处理后的硬度在36.4HRC以上，在520℃时效后的硬度高，为39.7HRC，比原材料的硬度（31.4HRC）高出8.3HRC，比固溶处理（36.5HRC）高3.2HRC。

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　　钛合金优良的特性表现在:密度小（4.51g/cm3，钢的 57％）、强度高（抗拉强度680-1180Mpa）、硬度高（30-40HRC）、工作温度范围宽（高热600℃、低温-253℃）、耐蚀性好、无磁、热导率小、抗阻尼性能低等。

　　近年来，钛合金在航空航天、海洋工程、船舶、汽车、化工、电子、医疗、电力等行业的需求日益增多，广泛的市场需求正逐步加速钛合金锻造工艺与技术的发展。

　　本文主要为大家讲解一下钛合金热处理种类和热处理规范，有不当之处，欢迎指正。

　　01、钛合金热处理种类

　　钛合金常用的热处理方法为退火、固溶和时效处理。退火适用于各类钛合金，主要是为了获得最佳的力学性能，消除应力、提高塑性和稳定组织。固溶和时效处理是钛合金强化的主要手段。

　　去应力退火

　　退火温度比再结晶温度低100-250℃；

　　目的是为消除或减少加工过程中出现的内应力，防止和减少变形。

　　完全退火

　　又称:再结晶退火

　　退火温度接近再结晶温度和β转变点之间，退火过程主要发生再结晶，温度高于该合金的再结晶温度。

　　目的是降低硬度、提高塑性、稳定组织、改善加工性能。

　　双重退火

　　包括高温和低温两次退火，退火后空冷；高温为β转变点以下20-160℃，低温为相变点以下300-500℃。

　　目的是提高组织和性能的稳定性。

　　等温退火

　　双重退火的特殊形式

　　先加热到β转变点以下20-160℃，保温后，转移到低温炉（600-650℃）保温，然后出炉空冷到室温。

　　适用于β稳定元素含量较高的钛合金，采用缓慢冷却，使β相充分分解。

　　目的是得到稳定组织。

　　固溶处理

　　α+β两相区转变温度以上，β转变点以下28-83℃以下加热，特殊情况也可在β转变点以上加热，随后淬火。

　　目的是获得高比例时效强化的亚稳态β相。

　　时效处理

　　一般在425-650℃之间加热，时效温度和时效时间可以根据时效硬化曲线确定；

　　目的是促进亚稳态β相的分解或析出，从而提高合金强度。