準(zhǔn)備開發(fā)鈦合金連桿（賽車專用）,，熱處理有什么要求,？請(qǐng)教

shiqiongfeng

求大神幫助
我們準(zhǔn)備開發(fā)鈦合金連桿（賽車專用）：
關(guān)于鈦合金,，我們現(xiàn)在是完全空白,，所以請(qǐng)求大神指點(diǎn)一二,，不勝感激
材質(zhì)：GR5(國標(biāo)TC4)
熱處理[(a+b)型鈦合金]有什么要求？
機(jī)械加工完后有什么特殊的處理要求么,？
* |( g0 ^& s  T: E) Z

2266998

勸你不玩,，鈦合金很復(fù)雜的,，不僅是熱處理問題，你想簡單了,，

; p8 Z/ J4 _- q$ r; K( w對(duì)于‘一片空白’,，不要去碰鈦合金，先要鍛造,，知道鍛錘打橡皮糖什么樣子嗎，哈哈,，鈦合金的發(fā)動(dòng)機(jī)部件,，全球也沒有幾個(gè)公司玩的好，

shiqiongfeng

2266998 發(fā)表于 2015-8-20 11:24
勸你不玩，鈦合金很復(fù)雜的,，不僅是熱處理問題,，你想簡單了，
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4 n( k- ?7 |* A0 P對(duì)于‘一片空白’,，不要去碰鈦合金,，先要鍛 ...

親，不要打擊我們積極性嘛,，有些我們不在行,，但是有專業(yè)的鍛打廠，有專業(yè)的熱處理廠就可以了嘛,，這個(gè)可以合作

shiqiongfeng

shiqiongfeng 發(fā)表于 2015-8-20 11:59
! q3 o1 `% m$ w% ^7 z親,，不要打擊我們積極性嘛，有些我們不在行,，但是有專業(yè)的鍛打廠,，有專業(yè)的熱處理廠就可以了嘛,，這個(gè)可以 ...

如果一直不玩，不就一直都了解不到,？經(jīng)驗(yàn)可以慢慢積累

野嘉森

shiqiongfeng 發(fā)表于 2015-8-20 12:57
+ M0 L" E# q4 [1 P. C( Q9 N如果一直不玩,，不就一直都了解不到？經(jīng)驗(yàn)可以慢慢積累

0 v' D7 a" p. r& Z* \+ h2 p有條件的話可以慢慢玩,，沒條件的話,，那個(gè)工藝成本會(huì)嚇到你

nbfanghung

估計(jì)模具費(fèi)很貴，熱處理專爐,，有錢廠子的游戲,、

武漢老虎

鈦合金�]編輯 鈦是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的一種重要的結(jié)構(gòu)金屬，鈦合金因具有強(qiáng)度高,、耐蝕性好,、耐熱性高等特點(diǎn)而被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域。世界上許多國家都認(rèn)識(shí)到鈦合金材料的重要性,，相繼對(duì)其進(jìn)行研究開發(fā),，并得到了實(shí)際應(yīng)用。20世紀(jì)50～60年代,，主要是發(fā)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)用的高溫鈦合金和機(jī)體用的結(jié)構(gòu)鈦合金,，70年代開發(fā)出一批耐蝕鈦合金，80年代以來,，耐蝕鈦合金和高強(qiáng)鈦合金得到進(jìn)一步發(fā)展,。鈦合金主要用于制作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)部件，其次為火箭,、導(dǎo)彈和高速飛機(jī)的結(jié)構(gòu)件
/ y4 d& L+ L5 i8 u, p中文名鈦合金 外文名titanium alloy 特    點(diǎn)強(qiáng)度高,、耐蝕性好、耐熱性高 第一個(gè)鈦合金Ti-6Al-4V合金 研發(fā)國美國 時(shí)    間1954年 目錄1 發(fā)展歷史 2 原理 3 分類 ▪ α鈦合金 ▪ β鈦合金 ▪ α+β鈦合金 4 性能 ▪ 強(qiáng)度高 ▪ 熱強(qiáng)度高 ▪ 抗蝕性好 ▪ 低溫性能好 ▪ 化學(xué)活性大 ▪ 導(dǎo)熱彈性小 5 用途 6 存在的問題 7 熱處理 8 切削 ▪ 切削特點(diǎn) ▪ 刀具材料 ▪ 注意事項(xiàng) 9 新進(jìn)展 ▪ 高溫鈦合金 ▪ 鈦鋁化合物 ▪ 高強(qiáng)高韌β型 ▪ 阻燃鈦合金 ▪ 醫(yī)用鈦合金 10 脫氧化及酸洗 11 缺點(diǎn) 發(fā)展歷史
7 g; F9 B! X7 A7 m6 B: |* H�]編輯 鈦是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的一種重要的結(jié)構(gòu)金屬,，鈦合金因具有強(qiáng)度高,、耐蝕性好、耐熱性高等特點(diǎn)而被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域,。世界上許多國家都認(rèn)識(shí)到鈦合金材料的重要性,，相繼對(duì)其進(jìn)行研究開發(fā)，并得到了實(shí)際應(yīng)用,。
% J: D" g1 M3 Y; ~第一個(gè)實(shí)用的鈦合金是1954年美國研制成功的Ti-6Al-4V合金,，由于它的耐熱性、強(qiáng)度,、塑性,、韌性、成形性,、可焊性,、耐蝕性和生物相容性均較好,，而成為鈦合金工業(yè)中的王牌合金，該合金使用量已占全部鈦合金的75%～85%,。其他許多鈦合金都可以看作是Ti-6Al-4V合金的改型,。
0 C$ g+ F, H8 c' m: q4 W20世紀(jì)50～60年代，主要是發(fā)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)用的高溫鈦合金和機(jī)體用的結(jié)構(gòu)鈦合金,，70年代開發(fā)出一批耐蝕鈦合金,，80年代以來，耐蝕鈦合金和高強(qiáng)鈦合金得到進(jìn)一步發(fā)展,。耐熱鈦合金的使用溫度已從50年代的400℃提高到90年代的600～650℃,。A2(Ti3Al)和r（TiAl）基合金的出現(xiàn)，使鈦在發(fā)動(dòng)機(jī)的使用部位正由發(fā)動(dòng)機(jī)的冷端（風(fēng)扇和壓氣機(jī)）向發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端（渦輪）方向推進(jìn),。結(jié)構(gòu)鈦合金向高強(qiáng),、高塑、高強(qiáng)高韌,、高模量和高損傷容限方向發(fā)展。
另外,，20世紀(jì)70年代以來,，還出現(xiàn)了Ti-Ni、Ti-Ni-Fe,、Ti-Ni-Nb等形狀記憶合金,，并在工程上獲得日益廣泛的應(yīng)用。
7 B' q$ \* J2 V8 @% a2 b+ }" l世界上已研制出的鈦合金有數(shù)百種,，最著名的合金有20～30種,，如Ti-6Al-4V、Ti-5Al-2.5Sn,、Ti-2Al-2.5Zr,、Ti-32Mo、Ti-Mo-Ni,、Ti-Pd,、SP-700、Ti-6242,、Ti-10-5-3,、Ti-1023、BT9,、BT20,、IMI829、IMI834等[2,4],。
據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),，2012年我國化工行業(yè)用鈦量達(dá)2.5萬噸,，比2011年有所減少。這是自2009年以來,，我國化工用鈦市場首次出現(xiàn)負(fù)增長,。近些年來，化工行業(yè)一直是鈦加工材最大的用戶,，其用量在鈦材總用量的占比一直保持在50%以上,，2011年占比高達(dá)55%。但隨著經(jīng)濟(jì)陷入低迷期,，化工行業(yè)不但新建項(xiàng)目明顯減少,，同時(shí)還將面臨產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，部分產(chǎn)品新建產(chǎn)能受到控制,，落后產(chǎn)能也將逐步淘汰的境地,。受此影響，其對(duì)鈦加工材用量的萎縮也變得順理成章,。在此之前,，便有業(yè)內(nèi)人士預(yù)測化工行業(yè)用鈦量在2013~2015年間達(dá)到峰值。以當(dāng)前市場表現(xiàn)看來,，2012年整體經(jīng)濟(jì)的疲軟有可能使得化工用鈦的衰退期提前,。
) }+ B. \$ Y& t9 U9 _+ l1 q原理
�]編輯 鈦合金是以鈦為基礎(chǔ)加入
0 W9 i. l2 ^5 @5 O 應(yīng)用了鈦合金的產(chǎn)品 其他元素組成的合金。鈦有兩種同質(zhì)異晶體：882℃以下為密排六方結(jié)構(gòu)α鈦,，882℃以上為體心立方的β鈦,。
合金元素根據(jù)它們對(duì)相變溫度的影響可分為三類：
①穩(wěn)定α相、提高相轉(zhuǎn)變溫度的元素為α穩(wěn)定元素,有鋁,、碳,、氧和氮等。其中鋁是鈦合金主要合金元素,，它對(duì)提高合金的常溫和高溫強(qiáng)度,、降低比重、增加彈性模量有明顯效果,。
# d1 q. {7 j4 G5 @6 I$ }3 v  a②穩(wěn)定β相,、降低相變溫度的元素為β穩(wěn)定元素，又可分同晶型和共析型二種,。前者有鉬,、鈮、釩等,；后者有鉻,、錳、銅、鐵,、硅等,。
% ~/ I  c" D+ |( j. M, r③對(duì)相變溫度影響不大的元素為中性元素，有鋯,、錫等,。
氧、氮,、碳和氫是鈦合金的主要雜質(zhì),。氧和氮在α相中有較大的溶解度,對(duì)鈦合金有顯著強(qiáng)化效果,但卻使塑性下降。通常規(guī)定鈦中氧和氮的含量分別在0.15～0.2%和0.04～0.05%以下,。氫在α相中溶解度很小,鈦合金中溶解過多的氫會(huì)產(chǎn)生氫化物,，使合金變脆。通常鈦合金中氫含量控制在 0.015%以下,。氫在鈦中的溶解是可逆的,，可以用真空退火除去。
" R! n; y' q8 _( H  g4 H9 O分類
�]編輯  STAN鈦制品 鈦是同素異構(gòu)體,，熔點(diǎn)為1668℃,，在低于882℃時(shí)呈密排六方晶格結(jié)構(gòu)，稱為α鈦,；在882℃以上呈體心立方晶格結(jié)構(gòu),，稱為β鈦。利用鈦的上述兩種結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn),，添加適當(dāng)?shù)暮辖鹪�素，使其相變溫度及相分含量逐漸改變而得到不同組織的鈦合金（titanium alloys）,。室溫下,，鈦合金有三種基體組織，鈦合金也就分為以下三類：α合金,(α+β)合金和β合金,。中國分別以TA,、TC、TB表示,。
α鈦合金
+ d4 d; F6 ~0 p它是α相固溶體組成的單相合金,，不論是在一般溫度下還是在較高的實(shí)際應(yīng)用溫度下，均是α相,，組織穩(wěn)定,，耐磨性高于純鈦，抗氧化能力強(qiáng),。在500℃～600℃的溫度下,，仍保持其強(qiáng)度和抗蠕變性能，但不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，室溫強(qiáng)度不高,。
β鈦合金
8 G7 C: C0 z+ \) c- x! v; @% r它是β相固溶體組成的單相合金,，
鈦合金制匕首 未熱處理即具有較高的強(qiáng)度，淬火,、時(shí)效后合金得到進(jìn)一步強(qiáng)化,，室溫強(qiáng)度可達(dá)1372～1666 MPa；但熱穩(wěn)定性較差,，不宜在高溫下使用,。
α+β鈦合金
2 V/ _. g, Y# B9 j它是雙相合金，具有良好的綜合性能,，組織穩(wěn)定性好,，有良好的韌性、塑性和高溫變形性能,，能較好地進(jìn)行熱壓力加工,，能進(jìn)行淬火、時(shí)效使合金強(qiáng)
鈦合金制武器 化,。熱處理后的強(qiáng)度約比退火狀態(tài)提高50%～100%,；高溫強(qiáng)度高，可在400℃～500℃的溫度下長期工作,，其熱穩(wěn)定性次于α鈦合金,。
三種鈦合金中最常用的是α鈦合金和α+β鈦合金；α鈦合金的切削加工性最好,，α+β鈦合金次之,，β鈦合金最差。α鈦合金代號(hào)為TA,，β鈦合金代號(hào)為TB,，α+β鈦合金代號(hào)為TC。
鈦合金按用途可分為耐熱合金,、高強(qiáng)合金,、耐蝕合金（鈦-鉬，鈦-鈀合金等）,、低溫合金以及特殊功能合金（鈦-鐵貯氫材料和鈦-鎳記憶合金）等,。典型合金的成分和性能見表。
& g8 ^7 o6 s9 ^# p熱處理 鈦合金通過調(diào)整熱處理工藝可以獲得不同的相組成和組織,。一般認(rèn)為細(xì)小等軸組織具有較好的塑性,、熱穩(wěn)定性和疲勞強(qiáng)度；針狀組織具有較高的持久強(qiáng)度,、蠕變強(qiáng)度和斷裂韌性,；等軸和針狀混合組織具有較好的綜合性能,。
性能
�]編輯 鈦是一種新型金屬，
矽鈦合金耐磨地坪 鈦的性能與所含碳,、氮,、氫、氧等雜質(zhì)含量有關(guān),，最純的碘化鈦雜質(zhì)含量不超過0.1%,，但其強(qiáng)度低、塑性高,。99.5%工業(yè)純鈦的性能為：密度ρ=4.5g/立方厘米,，熔點(diǎn)為1725℃，導(dǎo)熱系數(shù)λ=15.24W/(m.K),，抗拉強(qiáng)度σb=539MPa,，伸長率δ=25%，斷面收縮率ψ=25%,，彈性模量E=1.078×105MPa,，硬度HB195。
強(qiáng)度高
鈦合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右,，
僅為鋼的60%,，純鈦的密度才接近普通鋼的密度，一些高強(qiáng)度鈦合金超過了許多合金結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度,。因此鈦合金的比強(qiáng)度(強(qiáng)度/密度)遠(yuǎn)大于其他金屬結(jié)構(gòu)材料,，見表7-1，可制出單位強(qiáng)度高,、剛性好,、質(zhì)輕的零部件。飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件,、骨架,、蒙皮、緊固件及起落架等都使用鈦合金,。
) |& l8 K. V7 E( ~) {, s0 }熱強(qiáng)度高
使用溫度比鋁合金高幾百度，在中等溫度下仍能保持所要求的強(qiáng)度,可在450～500℃的溫度下長期工作這兩類鈦合金在150℃～500℃范圍內(nèi)仍有很高的比強(qiáng)度,，而鋁合金在150℃時(shí)比強(qiáng)度明顯下降,。鈦合金的工作溫度可達(dá)500℃，鋁合金則在200℃以下,。
抗蝕性好
. t2 j2 ^+ ]1 X: ?) k' y! F鈦合金在潮濕的大氣和海水介質(zhì)中工作,，其抗蝕性遠(yuǎn)優(yōu)于不銹鋼；對(duì)點(diǎn)蝕,、酸蝕,、應(yīng)力腐蝕的抵抗力特別強(qiáng)；對(duì)堿、氯化物,、氯的有機(jī)物品,、硝酸、硫酸等有優(yōu)良的抗腐蝕能力,。但鈦對(duì)具有還原性氧及鉻鹽介質(zhì)的抗蝕性差,。
低溫性能好
鈦合金在低溫和超低溫下，仍能保持其力學(xué)性能,。低溫性能好,，間隙元素極低的鈦合金，如TA7,，在-253℃下還能保持一定的塑性,。因此，鈦合金也是一種重要的低溫結(jié)構(gòu)材料,。
化學(xué)活性大
鈦的化學(xué)活性大,，與大氣中O、N,、H
- M) U. q' |# z3 d6 Y1 R  O- O" a 鈦合金制品 ,、CO、CO2,、水蒸氣,、氨氣等產(chǎn)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)。含碳量大于0.2%時(shí),，會(huì)在鈦合金中形成硬質(zhì)TiC,；溫度較高時(shí)，與N作用也會(huì)形成TiN硬質(zhì)表層,；在600℃以上時(shí),，鈦吸收氧形成硬度很高的硬化層；氫含量上升,，也會(huì)形成脆化層,。吸收氣體而產(chǎn)生的硬脆表層深度可達(dá)0.1～0.15 mm，硬化程度為20%～30%,。鈦的化學(xué)親和性也大,，易與摩擦表面產(chǎn)生粘附現(xiàn)象。
, {# U. B7 L# Q1 ~; X* Y8 M  K導(dǎo)熱彈性小
& f. i2 O' Y- P* A7 P" X鈦的導(dǎo)熱系數(shù)λ=15.24W/（m.K）約為鎳的1/4,，鐵的1/5,，鋁的1/14，而各種鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)比鈦的導(dǎo)熱系數(shù)約下降50%,。鈦合金的彈性模量約為鋼的1/2,，故其剛性差,、易變形，不宜制作細(xì)長桿和薄壁件,，切削時(shí)加工表面的回彈量很大,，約為不銹鋼的2～3倍，造成刀具后刀面的劇烈摩擦,、粘附,、粘結(jié)磨損。
用途
. l: Z% e5 K5 v$ P; z( U: J' o4 B�]編輯 鈦合金具有強(qiáng)度高而密度又小,，機(jī)械性能好,，韌性和抗蝕性能很好。另外,，鈦合金的工藝性能差,，切削加工困難，在熱加工中,，非常容易吸收氫氧氮碳等雜質(zhì),。還有抗磨性差，生產(chǎn)工藝復(fù)雜,。鈦的工業(yè)化生產(chǎn)是1948年開始的,。航空工業(yè)發(fā)展的需要，使鈦工業(yè)以平均每年約 8%的增長速度發(fā)展,。世界鈦合金加工材年產(chǎn)量已達(dá)4萬余噸,鈦合金牌號(hào)近30種,。使用最廣泛的鈦合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工業(yè)純鈦（TA1、TA2和TA3）,。
鈦合金主要用于制作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)部件,，其次為火箭、導(dǎo)彈和高速飛機(jī)的結(jié)構(gòu)件,。60年代中期,，鈦及其合金已在一般工業(yè)中應(yīng)用，用于制作電解工業(yè)的電極,，發(fā)電站的冷凝器,，石油精煉和海水淡化的加熱器以及環(huán)境污染控制裝置等。鈦及其合金已成為一種耐蝕結(jié)構(gòu)材料,。此外還用于生產(chǎn)貯氫材料和形狀記憶合金等,。
, E: G4 r+ A! ~2 g1 U中國于1956年開始鈦和鈦合金研究；60年代中期開始鈦材的工業(yè)化生產(chǎn)并研制成TB2合金,。
: ?* s. P% O9 G& D! B  Z7 ~鈦合金是航空航天工業(yè)中使用的一種新的重要結(jié)構(gòu)材料，比重,、強(qiáng)度和使用溫度介于鋁和鋼之間,，但比鋁、鋼強(qiáng)度高并具有優(yōu)異的抗海水腐蝕性能和超低溫性能,。1950年美國首次在F-84戰(zhàn)斗轟炸機(jī)上用作后機(jī)身隔熱板,、導(dǎo)風(fēng)罩、機(jī)尾罩等非承力構(gòu)件,。60年代開始鈦合金的使用部位從后機(jī)身移向中機(jī)身,、部分地代替結(jié)構(gòu)鋼制造隔框、梁,、襟翼滑軌等重要承力構(gòu)件,。鈦合金在軍用飛機(jī)中的用量迅速增加，達(dá)到飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量的20%～25%,。70年代起,，民用機(jī)開始大量使用鈦合金，如波音747客機(jī)用鈦量達(dá)3640公斤以上,。馬赫數(shù)大于 2.5的飛機(jī)用鈦主要是為了代替鋼,，以減輕結(jié)構(gòu)重量。又如,，美國SR-71 高空高速偵察機(jī)(飛行馬赫數(shù)為3,，飛行高度26212米)，鈦占飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量的93%,，號(hào)稱“全鈦”飛機(jī),。當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比從4～6提高到8～10，壓氣機(jī)出口溫度相應(yīng)地從200～300°C增加到500～600°C時(shí),，原來用鋁制造的低壓壓氣機(jī)盤和葉片就必須改用鈦合金,，或用鈦合金代替不銹鋼制造高壓壓氣機(jī)盤和葉片，以減輕結(jié)構(gòu)重量,。70年代,，鈦合金在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的用量一般占結(jié)構(gòu)總重量的20%～30%，主要用于制造壓氣機(jī)部件,，如鍛造鈦風(fēng)扇,、壓氣機(jī)盤和葉片、鑄鈦壓氣機(jī)機(jī)匣,、中介機(jī)匣,、軸承殼體等。航天器主要利用鈦合金的高比強(qiáng)度,，耐腐蝕和耐低溫性能來制造各種壓力容器,、燃料貯箱,、緊固件,、儀器綁帶,、構(gòu)架和火箭殼體。人造地球衛(wèi)星,、登月艙,、載人飛船和航天飛機(jī) 也都使用鈦合金板材焊接件,。
存在的問題
5 r1 i- R( K& m3 \% r8 o�]編輯 鈦合金具有質(zhì)量輕,、比強(qiáng)度高、耐腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn),，故被廣泛應(yīng)用在汽車工業(yè)中，應(yīng)用鈦合金最多的是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng),。利用鈦合金制造發(fā)動(dòng)機(jī)零件有很多好處,。[1]  
5 F: F/ t3 x  C鈦合金的密度低，可以降低運(yùn)動(dòng)零件的慣性質(zhì)量,，同時(shí)鈦氣門彈簧可以增加自由振動(dòng)，減弱車身的振顫,，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及輸出功率,。
  u6 {& x) `* k4 G8 v5 P減小運(yùn)動(dòng)零件的慣性質(zhì)量,，從而使摩擦力減小,，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率。選擇鈦合金可以減輕相關(guān)零件的負(fù)載應(yīng)力,，縮小零件的尺寸,，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)及整車的質(zhì)量減輕。零部件慣性質(zhì)量的降低,，使得振動(dòng)和噪聲減弱,，改善發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。 鈦合金在其他部件上的應(yīng)用可提高人員的舒適度和汽車的美觀等,。在汽車工業(yè)上的應(yīng)用,，鈦合金在節(jié)能降耗方面起到了不可估量的作用。
9 m: R0 |; g; ~+ m- t, B鈦合金零部件盡管具有如此優(yōu)越的性能,，但距鈦及其合金普遍應(yīng)用在汽車工業(yè)中還有很大的距離,，原因包括價(jià)格昂貴、成形性不好及焊接性能差等問題,。
阻礙鈦合金普遍應(yīng)用于汽車工業(yè)的最主要原因還是成本過高,。
無論是金屬最初的冶煉還是后續(xù)的加工，鈦合金的價(jià)格都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他金屬,。汽車工業(yè)能夠接受的鈦制零件成本,，用連桿鈦材8～13美元/kg，氣閥用鈦材13～20美元/kg,，彈簧、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)及緊固件用鈦材希望在8美元/kg以下,。是鋁板材的6～15倍,，鋼板材的45～83倍。
熱處理
0 X- @& d: u8 Q! t  A2 g( s�]編輯 常用的熱處理方法有退火,、固溶和時(shí)效處理,。退火是為了消除內(nèi)應(yīng)力、提高塑性和組織穩(wěn)定性,，以獲得較好的綜合性能,。通常α合金和（α+β）合金退火溫度選在（α+β）─→β相轉(zhuǎn)變點(diǎn)以下120～200℃；固溶和時(shí)效處理是從高溫區(qū)快冷,以得到馬氏體α′相和亞穩(wěn)定的β相,然后在中溫區(qū)保溫使這些亞穩(wěn)定相分解,，得到α相或化合物等細(xì)小彌散的第二相質(zhì)點(diǎn),，達(dá)到使合金強(qiáng)化的目的。通常(α+β)合金的淬火在(α+β)─→β相轉(zhuǎn)變點(diǎn)以下40～100℃進(jìn)行,，亞穩(wěn)定β合金淬火在(α+β)─→β相轉(zhuǎn)變點(diǎn)以上40～80℃進(jìn)行,。時(shí)效處理溫度一般為450～550℃。
總結(jié),，鈦合金的熱處理工藝可以歸納為：
& L$ l8 r6 |. B（1）消除應(yīng)力退火：目的是為消除或減少加工過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力,。防止在一些腐蝕環(huán)境中的化學(xué)侵蝕和減少變形。
4 x7 S# B3 ~7 C（2）完全退火：目的是為了獲得好的韌性,，改善加工性能,，有利于再加工以及提高尺寸和組織的穩(wěn)定性。
（3）固溶處理和時(shí)效：目的是為了提高其強(qiáng)度,，α鈦合金和穩(wěn)定的β鈦合金不能進(jìn)行強(qiáng)化熱處理,，在生產(chǎn)中只進(jìn)行退火。α+β鈦合金和含有少量α相的亞穩(wěn)β鈦合金可以通過固溶處理和時(shí)效使合金進(jìn)一步強(qiáng)化,。
* \/ J7 S; e: a# i1 `  @& Y6 d- S, D/ Z此外,，為了滿足工件的特殊要求，工業(yè)上還采用雙重退火,、等溫退火,、β熱處理、形變熱處理等金屬熱處理工藝,。
切削
�]編輯 切削特點(diǎn)
鈦合金的硬度大于HB350時(shí)切削加工特別困難,，小于HB300時(shí)則容易出現(xiàn)粘刀現(xiàn)象，也難于切削,。但鈦合金的硬度只是難于切削加工的一個(gè)方面,，關(guān)鍵在于鈦合金本身化學(xué),、物理、力學(xué)性能間的綜合對(duì)其切削加工性的影響,。鈦合金有如下切削特點(diǎn)：
(1)變形系數(shù)�,。哼@是鈦合金切削加工的顯著特點(diǎn)，變形系數(shù)小于或接近于1,。切屑在前刀面上滑動(dòng)摩擦的路程大大增大,，加速刀具磨損。
(2)切削溫度高：由于鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)很小(只相當(dāng)于45號(hào)鋼的1/5～1/7),，切屑與前刀面的接觸長度極短,，切削時(shí)產(chǎn)生的熱不易傳出，集中在切削區(qū)和切削刃附近的較小范圍內(nèi),，切削溫度很高,。在相同的切削條件下，切削溫度可比切削45號(hào)鋼時(shí)高出一倍以上,。
(3)單位面積上的切削力大：主切削力比切鋼時(shí)約小20%,，由于切屑與前刀面的接觸長度極短，單位接觸面積上的切削力大大增加,，容易造成崩刃,。同時(shí)，由于鈦合金的彈性模量小,，加工時(shí)在徑向力作用下容易產(chǎn)生彎曲變形,，引起振動(dòng)，加大刀具磨損并影響零件的精度,。因此,，要求工藝系統(tǒng)應(yīng)具有較好的剛性。
(4)冷硬現(xiàn)象嚴(yán)重：由于鈦的化學(xué)活性大,，在高的切削溫度下,，很容易吸收空氣中的氧和氮形成硬而脆的外皮；同時(shí)切削過程中的塑性變形也會(huì)造成表面硬化,。冷硬現(xiàn)象不僅會(huì)降低零件的疲勞強(qiáng)度,，而且能加劇刀具磨損，是切削鈦合金時(shí)的一個(gè)很重要特點(diǎn),。
(5)刀具易磨損：毛坯經(jīng)過沖壓,、鍛造、熱軋等方法加工后,，形成硬而脆的不均勻外皮,，極易造成崩刃現(xiàn)象，使得切除硬皮成為鈦合金加工中最困難的工序。另外,，由于鈦合金對(duì)刀具材料的化學(xué)親和性強(qiáng),，在切削溫度高和單位面積上切削力大的條件下，刀具很容易產(chǎn)生粘結(jié)磨損,。車削鈦合金時(shí),，有時(shí)前刀面的磨損甚至比后刀面更為嚴(yán)重；進(jìn)給量f<0.1 mm/r時(shí),，磨損主要發(fā)生在后刀面上,；當(dāng)f>0.2 mm/r時(shí)，前刀面將出現(xiàn)磨損,；用硬質(zhì)合金刀具精車和半精車時(shí)，后刀面的磨損以VBmax<0.4 mm較合適,。
在銑削加工中,，由于鈦合金材料的導(dǎo)熱系數(shù)低，而且切屑與前刀面的接觸長度極短,，切削時(shí)產(chǎn)生的熱不易傳出,，集中在切削變形區(qū)和切削刃附近的較小范圍內(nèi)，加工時(shí)切削刃刃口處會(huì)產(chǎn)生極高的切削溫度,，將大大縮短刀具壽命,。對(duì)于鈦合金Ti6Al4V來說，在刀具強(qiáng)度和機(jī)床功率允許的條件下,，切削溫度的高低是影響刀具壽命的關(guān)鍵因素,，而并非切削力的大小。
! S" d; h* O, F9 J% `2 O  c- q刀具材料
切削加工鈦合金應(yīng)從降低切削溫度和減少粘結(jié)兩方面出發(fā),，選用紅硬性好,、抗彎強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性能好,、與鈦合金親和性差的刀具材料,，YG類硬質(zhì)合金比較合適。由于高速鋼的耐熱性差,，因此應(yīng)盡量采用硬質(zhì)合金制作的刀具,。常用的硬質(zhì)合金刀具材料有YG8、YG3,、YG6X,、YG6A、813,、643,、YS2T和YD15等。
涂層刀片和YT類硬質(zhì)合金會(huì)與鈦合金產(chǎn)生劇烈的親和作用，加劇刀具的粘結(jié)磨損,，不宜用來切削鈦合金,；對(duì)于復(fù)雜、多刃刀具,，可選用高釩高速鋼(如W12Cr4V4Mo),、高鈷高速鋼(如W2Mo9Cr4VCo8)或鋁高速鋼(如W6Mo5Cr4V2Al、M10Mo4Cr4V3Al)等刀具材料,，適于制作切削鈦合金的鉆頭,、鉸刀、立銑刀,、拉刀,、絲錐等刀具。
采用金剛石和立方氮化硼作刀具切削鈦合金,，可取得顯著效果,。如用天然金剛石刀具在乳化液冷卻的條件下，切削速度可達(dá)200 m/min,；若不用切削液,，在同等磨損量時(shí)，允許的切削速度僅為100m/min,。
7 {1 ?/ |/ q" @& G1 g3 G$ }# q/ h! {  i  c注意事項(xiàng)
5 K, M3 t4 ~6 q  J在切削鈦合金的過程中,，應(yīng)注意的事項(xiàng)有：
(1)由于鈦合金的彈性模量小，工件在加工中的夾緊變形和受力變形大,，會(huì)降低工件的加工精度,；工件安裝時(shí)夾緊力不宜過大，必要時(shí)可增加輔助支承,。
' p- K9 a- Y# f& x(2)如果使用含氫的切削液,，切削過程中在高溫下將分解釋放出氫氣，被鈦吸收引起氫脆,；也可能引起鈦合金高溫應(yīng)力腐蝕開裂,。
(3)切削液中的氯化物使用時(shí)還可能分解或揮發(fā)有毒氣體，使用時(shí)宜采取安全防護(hù)措施,，否則不應(yīng)使用,；切削后應(yīng)及時(shí)用不含氯的清洗劑徹底清洗零件，清除含氯殘留物,。
3 U, i8 @1 E  w* g(4)禁止使用鉛或鋅基合金制作的工,、夾具與鈦合金接觸，銅,、錫,、鎘及其合金也同樣禁止使用,。
0 [/ o# b' w/ Q1 F# \# M(5)與鈦合金接觸的所有工、夾具或其他裝置都必須潔凈,；經(jīng)清洗過的鈦合金零件,，要防止油脂或指印污染，否則以后可能造成鹽(氯化鈉)的應(yīng)力腐蝕,。
3 R3 H4 J( h$ e& j) \$ u0 e; F* T6 ^(6)一般情況下切削加工鈦合金時(shí),，沒有發(fā)火危險(xiǎn)，只有在微量切削時(shí),，切下的細(xì)小切屑才有發(fā)火燃燒現(xiàn)象,。為了避免火災(zāi)，除大量澆注切削液之外,，還應(yīng)防止切屑在機(jī)床上堆積,，刀具用鈍后立即進(jìn)行更換，或降低切削速度,，加大進(jìn)給量以加大切屑厚度,。若一旦著火，應(yīng)采用滑石粉,、石灰石粉末、干砂等滅火器材進(jìn)行撲滅,，嚴(yán)禁使用四氯化碳,、二氧化碳滅火器，也不能澆水,，因?yàn)樗�能加速燃��,，甚至�?dǎo)致氫爆炸。
新進(jìn)展
3 v0 h! r1 U1 P9 x# S�]編輯 各國都在開發(fā)低成本和高性能的新型鈦合金,，努力使鈦合金進(jìn)入具有巨大市場潛力的民用工業(yè)領(lǐng)域陽,。國內(nèi)外鈦合金材料的研究新進(jìn)展主要體現(xiàn)在以下幾方面。
高溫鈦合金
0 k; ?, l7 }" D; x世界上第一個(gè)研制成功的高溫鈦合金是Ti-6Al-4V,，使用溫度為300-350℃,。隨后相繼研制出使用溫度達(dá)400℃的IMI550、BT3-1等合金,，以及使用溫度為450~500℃的IMI679,、IMI685、Ti-6246,、Ti-6242等合金,。已成功地應(yīng)用在軍用和民用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中的新型高溫鈦合金有.英國的IMI829、IMI834合金,；美國的Ti-1100合金,；俄羅斯的BT18Y,、BT36合金等。表7為部分國家新型高溫鈦合金的最高使用溫度[26],。
1 g; r2 f% y" h2 h* r近幾年國外把采用快速凝固/粉末冶金技術(shù),、纖維或顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料研制鈦合金作為高溫鈦合金的發(fā)展方向，使鈦合金的使用溫度可提高到650℃以上[1,27,29,31],。美國麥道公司采用快速凝固/粉末冶金技術(shù)成功地研制出一種高純度,、高致密性鈦合金，在760℃下其強(qiáng)度相當(dāng)于室溫下使用的鈦合金強(qiáng)度[26],。
! ?1 J- ?- h; F: D3 t, a鈦鋁化合物
5 {6 G! S! L5 h- w% X與一般鈦合金相比,，鈦鋁化合物為基鈉Ti3Al（α2）和TiAl（γ）金屬間化合物的最大優(yōu)點(diǎn)是高溫性能好（最高使用溫度分別為816和982℃）、抗氧化能力強(qiáng),、抗蠕變性能好和重量輕（密度僅為鎳基高溫合金的1/2）,，這些優(yōu)點(diǎn)使其成為未來航空發(fā)動(dòng)機(jī)及飛機(jī)結(jié)構(gòu)件最具競爭力的材料[26]。
已有兩個(gè)Ti3Al為基的鈦合金Ti-21Nb-14Al和Ti-24Al-14Nb-#v-0.5Mo在美國開始批量生產(chǎn),。其他發(fā)展的Ti3Al為基的鈦合金有Ti-24Al-11Nb,、Ti25Al-17Nb-1Mo和Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo等[29]。TiAl（γ）為基的鈦合金受關(guān)注的成分范圍為Ti-（46-52）Al-（1-10）M（at.%）,，此處M為v,、Cr、Mn,、Nb,、Mn、Mo和W中的至少一種元素,。TiAl3為基的鈦合金開始引起注意,，如Ti-65Al-10Ni合金[1]。
4 ?/ [. T" K& U高強(qiáng)高韌β型
β型鈦合金最早是20世紀(jì)50年代中期由美國Crucible公司研制出的B120VCA合金（Ti-13v-11Cr-3Al）,。β型鈦合金具有良好的冷熱加工性能,，易鍛造，可軋制,、焊接,，可通過固溶-時(shí)效處理獲得較高的機(jī)械性能、良好的環(huán)境抗力及強(qiáng)度與斷裂韌性的很好配合,。新型高強(qiáng)高韌β型鈦合金最具代表性的有以下幾種[26,30]：
Ti1023（Ti-10v-2Fe-#al）,，該合金與飛機(jī)結(jié)構(gòu)件中常用的30CrMnSiA高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼性能相當(dāng)，具有優(yōu)異的鍛造性能,；
# h& u; i$ I. ^; S' nTi153（Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn）,，該合金冷加工性能比工業(yè)純鈦還好，時(shí)效后的室溫抗拉強(qiáng)度可達(dá)1000MPa以上,；
  S1 ~+ A" B# K# dβ21S（Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si）,，該合金是由美國鈦金屬公司Timet分部研制的一種新型抗氧化,、超高強(qiáng)鈦合金，具有良好的抗氧化性能,，冷熱加工性能優(yōu)良,，可制成厚度為0.064mm的箔材；
, u) N9 j+ n3 j3 r3 f1 h4 r日本鋼管公司（NKK）研制成功的SP-700（Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe）鈦合金,，該合金強(qiáng)度高,，超塑性延伸率高達(dá)2000%，且超塑成形溫度比Ti-6Al-4V低140℃,，可取代Ti-6Al-4V合金用超塑成型-擴(kuò)散連接（SPF/DB）技術(shù)制造各種航空航天構(gòu)件,；
俄羅斯研制出的BT-22（TI-5v-5Mo-1Cr-5Al），其抗拉強(qiáng)度可達(dá)1105MPA以上,。
' f' r3 Y# P1 N+ Z阻燃鈦合金
% ^7 |6 i% X; p4 Q& l! \常規(guī)鈦合金在特定的條件下有燃烷的傾向,，這在很大程度上限制了其應(yīng)用。針對(duì)這種情況,，各國都展開了對(duì)阻燃鈦合金的研究并取得一定突破,。美國研制出的Alloy c（也稱為Ti-1720），名義成分為50Ti-35v-15Cr（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）,，是一種對(duì)持續(xù)燃燒不敏感的阻燃鈦合金,，己用于F119發(fā)動(dòng)機(jī)。BTT-1和BTT-3為俄羅斯研制的阻燃鈦合金,，均為Ti-Cu-Al系合金,，具有相當(dāng)好的熱變形工藝性能，可用其制成復(fù)雜的零件[26],。
' r1 h) J9 S9 T; s4 v+ s; |醫(yī)用鈦合金
鈦無毒、質(zhì)輕,、強(qiáng)度高且具有優(yōu)良的生物相容性,，是非常理想的醫(yī)用金屬材料，可用作植入人體的植入物等,。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中廣泛使用的仍是Ti-6Al-4v ELI合金,。但后者會(huì)析出極微量的釩和鋁離子，降低了其細(xì)胞適應(yīng)性且有可能對(duì)人體造成危害,，這一問題早已引起醫(yī)學(xué)界的廣泛關(guān)注,。美國早在20世紀(jì)80年代中期便開始研制無鋁、無釩,、具有生物相容性的鈦合金,，將其用于矯形術(shù)。日本,、英國等也在該方面做了大量的研究工作,，并取得一些新的進(jìn)展,。例如，日本已開發(fā)出一系列具有優(yōu)良生物相容性的α+β鈦合金,，包括Ti-15Zr-4Nb_4ta-0.2Pd,、Ti-15Zr-4Nb-aTa-0.2Pd-0.20~0.05N、Ti-15Sn-4Nb-2Ta-0.2Pd和Ti-15Sn-4nb-2Ta-0.2Pd-0.20,，這些合金的腐蝕強(qiáng)度,、疲勞強(qiáng)度和抗腐蝕性能均優(yōu)于Ti-6Al-4v ELI。與α+β鈦合金相比,，β鈦合金具有更高的強(qiáng)度水平,，以及更好的切口性能和韌性，更適于作為植入物植入人體,。在美國,，已有5種β鈦合金被推薦至醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，即TMZFTM（TI-12Mo-^Zr-2Fe）,、Ti-13Nb-13Zr,、Timetal 21SRx（TI-15Mo-2.5Nb-0.2Si）、Tiadyne 1610（Ti-16Nb-9.5Hf）和Ti-15Mo,。估計(jì)在不久的將來,，此類具有高強(qiáng)度、低彈性模量以及優(yōu)異成形性和抗腐蝕性能的廬鈦合金很有可能取代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中廣泛使用的Ti-6Al-4V ELI合金[28,32],。
脫氧化及酸洗
$ Y% m9 s$ ?* H5 T# g) y1 f�]編輯 在熱處理中間及熱處理之后大多要求進(jìn)行表面處理,，以便去除金屬表面氧化皮及各種污染物，減少金屬裸餺表面的活性,，以及在鈦及其合金表鹵涂敷保護(hù)層及各種功能涂層之前和涂敷過程中也要進(jìn)行表面處理,，涂敷這種涂層的是改善金屬表面的性能，例如,，防止腐蝕,、氧化及磨損等。
鈦及其合金的酸洗條件決定于氧化層及現(xiàn)存反應(yīng)層的種類（特征）,，而這種層的種類又受到高溫加熱過程及加工過程溫度增高（例如,，鍛造、鑄造,、焊接等）的影響,。在較低的加工溫度或者大約在600X：以下的髙溫加熱溫度條件下僅僅生成薄的氧化層，高溫條件下對(duì)著某種氧化層附近形成一種富氧擴(kuò)散區(qū),也必須通過酸洗脫除這個(gè)富氧擴(kuò)散層,�,？梢圆捎酶鞣N不同的脫除氧化皮方法：脫除厚氧化層及硬表面層的機(jī)械方法，在熔融鹽浴中脫除氧化皮以及在酸溶液中進(jìn)行酸洗脫除氧化皮的方法,。
在很多種情況下可以采用若干方法相結(jié)合的方法,，例如,，先機(jī)械方式脫除氧化皮及接著進(jìn)行酸洗相結(jié)合，或者先鹽浴及接著進(jìn)行酸洗相結(jié)合的脫除氧化皮方法^遇到在較高的溫度下形成的氧化層及擴(kuò)散層的情況下要采用特殊的方法但是在高溫加熱到600X：的情況下形成的氧化層大多通過一般的酸洗就可將其溶解掉,。
缺點(diǎn)
& w8 R3 {& j0 f6 M1 v9 N  l3 j* G�]編輯 鈦及鈦合金主要限制是在高溫與其它材料的化學(xué)反應(yīng)性差,。此性質(zhì)迫使鈦合金與一般傳統(tǒng)的精煉、熔融和鑄造技術(shù)不同,，甚至經(jīng)常造成模具的損壞,；結(jié)果，使的鈦合金的價(jià)格變的十分昂貴,。因此它們剛開始大多用在飛機(jī)結(jié)構(gòu),、航空器，以及用在石油和化學(xué)工業(yè)等高科技工業(yè),。不過由于太空科技的發(fā)達(dá),、人民生活質(zhì)量的提升，所以鈦合金也漸漸地用來制成民生用品,，造福人民的生活,，只是這些產(chǎn)品價(jià)格仍然偏高，多屬于高價(jià)位的產(chǎn)品,，這是鈦合金無法發(fā)揚(yáng)光大的最大的致命傷,。
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