广州市黄埔区真空汽淬油淬安全系数

　　低温钛合金发展与应用低温下使用的结构件要求在保持一定强度的同时，还要求有良好的塑性、低的热导率和优良的加工性能。国内外低温用结构材料主要是不锈钢、铝合金、钛合金和镍基合金等。钛合金在低温下具有良好的综合性能，多年来一直受到世界各国的普遍重视。低温下钛合金屈服强度大幅上升，约为奥氏体不锈钢的3~6倍；但断裂韧性随温度降低而降低，约为奥氏体不锈钢的0.25~0.5。由于钛合金的密度比不锈钢小得多，并且在低温下热传导率低、膨胀系数小、无磁性，所以在航空航天、超导等领域作为一种重要的低温工程材料来使用。

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　　熔炼铸造工艺TC4。铸锭应在真空自耗电电弧炉中熔化两次以上。发动机转子部件的材料应熔化三次。在A1-V中间合金中添加合金元素V。禁止焊接自耗电，并用氩气保护等离子体焊接。

　　TC4应用概述。

　　20世纪60年代初，TC4钛合金在中国开发生产，广泛用于制造航空发动机风扇和压缩机的盘子和叶片，以及飞机结构中的各种轴承梁。

　　1)初生α相数量。

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　　图1 典型增材制造技术装置示意图:（a）激光选区熔化技术；（b）激光金属沉积技术B单质和TiB 2 可与Ti基体原位自生晶须状TiB第二相，这是一种硬度很高的陶瓷增强相，与未增强复合材料相比，TiB 2 陶瓷的添加显著改善了复合材料的硬度、强度和耐腐蚀性能，具有较好的弹性模量以及高温蠕变性能，但材料塑性有所降低，这是由于原位合成TiB相的强化作用和基体晶粒细化的结果。通过激光的高能量密度，粗大的共晶块状TiB可以细化至亚微米级或纳米级的晶须状和等轴状。如图3所示，钦兰云等在TC4粉末中分别添加质量分数为0.16%、1.61%和3.22%的TiB 2 粉末，生成了针状TiB，并且随着B含量的增加，TiB/Ti‒6Al‒4V复合材料的α片层尺寸明显减小、晶粒细化。在TiB 2 添加量较大的试样中，针状TiB增强相聚集在一起成簇生长，更有部分出现联结生长的现象，显微硬度、抗拉强度和屈服强度显著提高。

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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。