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代号：AS/FST-JS-04-2012
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代号：AS/FST-JS-04-2012 本工艺规程适用于真空熔炼的钛及钛合金铸锭经加热、锻造、机加工等工序而制成棒坯、棒材、板坯、饼环材的生产，制定了每个生产工序的工艺制度和管理要求。
1简明工艺流程见表1。
2铸锭的准备
2.1生产工艺员在接到生产作业计划后,要仔细对计划部分内容进行审核,如有问题,及时和计划员沟通,确定无误后,方可编制生产工艺。并通知相关人员到库房领料。
2.2领料人员应根据GB/3620.1 钛及钛合金牌号和化学成分及化学成分允许偏差
GB/3620.2及企标的有关规定，核对铸锭合格证，并核对合金牌号、锭号、规格和重量是否与实物相符，确认无误后，再进行转料。
2.3 铸锭转入锻造厂房应摆放整齐，将标识摆放于易看到的方位或用金属（记号笔）在铸锭的两端或表面将锭号明显标出。
2.4生产工艺员在投料前应仔细研究产品所执行的技术标准，保证其化学成份能满足该产品的技术要求。否则，不能投料。
2.5铸锭转入锻造车间后炉工在装炉前必须对铸锭进行涂层，涂层时将铸锭用垫木或导辊垫起，并将铸锭表面的杂脏物、油污用清洗剂擦洗干净后再涂防氧化涂层。
2.6涂层时将写锭号的地方不要涂,以便装炉前确认锭号是否正确。
2.7涂层的厚度应控制在0.2～0.4㎜。涂层后必须干透即24小时后方可装炉
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铸锭
↓
涂层
↓
加热
↓
锻造
↓
↓↓↓
打磨刨面打磨
↓↓↓
加热修磨加热
↓↓↓
锻造检查锻造
↓↓↓
热处理称重刻口
↓↓↓
机加板坯锯切
↓↓
探伤平头倒角
↓↓
取样打磨
↓↓
检查加热
↓↓
修磨锻造
↓↓
检查热处理
↓↓
称重机加
↓↓
包装探伤
↓↓
棒材取样
↓
检查
↓
称重
↓
包装
↓
饼环材
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3加热
3.1加热设备：天燃气炉、电阻炉。
3.2加热前准备。
3.2.1炉工装炉前应认真核对来料的牌号、锭号、规格、支数是否与工艺卡片相符，确认无误后，方可装炉。
3.2.2 加热设备与测温仪表应运转正常，否则不得使用，对测温仪表应每半年校对一次，并经常检查。对于科研用料或重要产品，在生产前应校核炉温。炉子在大修或长期停用后开始使用时，应校核炉温，炉子的均温区在正常情况下一个季度校核一次，并做好记录。
3.2.3装炉前炉内应清洁，不得有钢铁等非金属物及这些金属的氧化皮以及其它影响加热质量的物质存在。锭坯表面应清洁，不得有油污和其它脏物。
3.3注意事项
3.3.1当坯料的直径或边长大于300㎜时,必须采用分段式加热法,加热曲线见图1，具体规定见表2。
温度℃
加热温度
装炉温度
≤ 800-850℃
时间（分）
A B C
A——预热段 B——加热段 C——保温段
图1分段加热曲线
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代号：AS/FST-JS-04-2012 表2 A、B、C三段的加热时间
坯料的直径或边长(㎜) 装炉温
度℃
装炉温度下的预
热时间(分)A段
加热升温所需时间
(分)B段
加热温度下的保
温时间(分)C段
720～820 800～850 150 180～240 150～210
650～720 800～850 120 150～180 100～150
550～650 800～850 100 120～150 90～100
450～550 800～850 90 120 80～90
300～450 800～850 90 100 70～80
250～300 加热温度——120 50～60
200～250 加热温度——90 50
150～250 加热温度——60 40
100～150 加热温度——40 30
100以下加热温度——30 30
3.3.2装炉时料应放在炉膛的均温区，电炉加热时坯料与发热体之间的距离应大于100㎜，用天然气炉加热时，坯料与火焰之间的距离应大于300㎜，不能使火焰与坯料直接接触，防止加热不均和局部过烧。
3.3.3当不同牌号或锭号的铸锭或坯料同装一炉时，应给予明显标记，并将坯料在炉内的位置标记在炉工记录本上，不得混料，同锭号的料装一炉时，每支料的节号在炉内的位置也应记录清楚，节号也不能混。对于饼坯材的坯料在装炉尽量采用立装的方式。
3.3.4装炉量视炉底大小不可过多，锭坯之间应有间隙，以保证加热均匀。
3.3.5在加热过程中，应始终保持炉内为微氧化气氛，以减少锭坯吸氢。
3.3.6在自动测温仪表上的记录纸上，炉工应注明日期、本班被加热坯料的牌号、锭号、节号、规格及操作者的姓名。且妥善保管，每月底交生产技术部门统一保存。
3.3.7加热过程中，若设备发生故障，不能继续生产，因加热保温时间超过表3规定时，可采取降温措施。将加热温度降低100～200℃保温，但不得超过2～4小时（大料取上限，小料取下限）。否则应做扒炉处理。对降温和扒炉料应在记录本上作详细记录，并对扒炉料应作好标记。
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表3
坯料的直径或边长(㎜) 加热温度下允许的最长保温时间(分) 720～820 360
650～720 330
550～650 300
400～550 270
350～400 240
250～350 210
200～250 150
150～200 120
100～150 90
60～100 75
4锻造
4.1锻造设备:2000t油压机 750㎏空气锤
4.2锻前准备
4.2.1操作手在生产前首先要看设备运转情况记录,且试车检查设备运转是否正常,若有
问题及时通知维修工进行处理。
4.2.2班组每个成员要明确本班的生产任务，了解工艺卡片上的工艺要求,制定出本班的锻造次序。
4.2.3每个成员依据自己的职责准备好本班生产所需的工具。象吊钳、模具、摔子、冲头、剁刀、卡规、尺子等。
4.2.4对于一些合金料或尺寸较小(小料温降快)的料在锻造前，锤头、摔子、冲头、剁刀等工具应在150～300℃温度范围内进行充分预热，以保证锻造质量，防止裂纹产生。
4.3棒材的锻造
4.3.1棒材的锻造主要是拔长,整个锻造过程可分为开坯锻造、中间（半成品）锻造和成品锻造。铸锭第一火锻造称为开坯锻造，其余为中间锻造和成品锻造。
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代号：AS/FST-JS-04-2012 4.3.2铸锭开坯时，按照“一轻二重三小”的原则。即铸锭开坯时，首先要轻锻、快锻，每行程压下量要小，纯钛每次不超过80㎜，合金每次不超过60㎜；当总变形量达20～30%（锻造比1.25～1.43）时，每行程压下量可加大，纯钛为80～100㎜，合金为60～80㎜；当变形基本结束或温度相当低时，应逐渐减小变形量，以避免产生裂纹。
4.3.3正常进行锻造拔长时，送进量（Lo）一般为锤头宽度（B）的0.75 ，即Lo=0.75B。例如:对于2000t油压机，B=400㎜，那么Lo=0.75B=338㎜,而压下量不得大于送进量的2/3，即ho-h=2/3 Lo。以免产生折叠,造成必须打磨 ,浪费人力且影响成品率。若工艺卡没有要求满锤头锻,一般按正常锻造对待。
4.3.4成品(摔圆完就可以交货的产品 )的前一火,要将坯料进行倒棱,即八方或十二方,
尺寸大小要合适,不要太大也不要太小, 太大摔圆时容易造成折叠和不能完成此火摔圆工序, 太小不能满足成品尺寸。
4.3.5成品棒材的锻造主要是摔圆，摔圆时,第一遍要轻压,以免压折,第二遍在加大压下量,每根棒材最少压三遍,保证工艺卡要求的外径尺寸公差,并且利用坯料的余热进行矫直。若料温太低,但弯曲度不符合要求时,可重新加热进行矫直, 矫直加热温度一般取相变温度以下150～200℃,保温时间根据料的大小定,需要退火的棒材,退火后出炉时的温度
正好可以进行矫直。
4.3.6弯曲度的要求:开坯和中间锻造后对坯料的弯曲度没有特殊要求,成品锻造时,对于黑皮交货的棒材其弯曲度为不大于6㎜/m。对于光棒交货的棒材其弯曲度为不大于3㎜/m。
4.3.7每火锻造完,按照工艺卡的要求长度进行热切, 热切温度见表5 ,因为,若温度太高,不易切断且容易变形而影响坯料尺寸, 若温度太低,需要的压力大,也不安全。两端的切斜度不大于直经的10%,且不得有明显的马蹄型,对于成品棒材不采用热切。
4.3.8对于切下来的料头必须要称重,将重量填写在工艺卡片上和记录本上,用沥青或其
它方法写上牌号、锭号、字迹要清晰,并按牌号分类堆放整齐。
4.3.9每支料上均要用标清牌号、锭号、节号、规格,并且堆放整齐,以防混料。认真填写工艺卡上的每一栏。
4.4板坯的锻造
4.4.1锻造的板坯一般供轧制用料,轧机用料尺寸及铸锭的规格见表4.
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代号：AS/FST-JS-04-2012 4.4.2铸锭出炉后,为了能锻造出所需的板坯宽度,先将铸锭放在镦粗台上用盖板压扁后,再用操作机夹持进行锻造, 锻造时两头下锤时一定要满锤,以保证两头单鼓形外凸,这样的板头利于回收改制。
4.4.3板坯两端宽度方向的切斜度不大于15㎜, 两端面厚度方向的切斜度不大于10㎜,热切温度见表5,锻后利用板坯的余热要进行校平,不平度不大于7㎜/m。
4.4.4每块板坯均要标清牌号、锭号、节号、规格,并且堆放整齐,以防混料。认真填写工艺卡上的每一栏。
表4 供1200㎜用板坯尺寸及铸锭规格
板坯尺寸(厚×宽×长)㎜铸锭规格一个锭所能锻出的板坯的数量
620(3t) 6块160×500～700×940～1040
6块120×500～700×940～1040 620(3t) (7～8)块
表5 各种合金热切温度
合金牌号剁切温度(℃) 错切温度(℃) TA0/TA1/TA2/TA3/TA9/TA10 750～650 650～600 TA7 950～850 850～800 TC1 TC2 850～750 750～700 TC3 TC4 TC6 900～850 800～750
TC9 TC11 950～850 850～800
注:其它合金可参照性能相近的合金温度进行热切。
4.5饼环材锻造
4.5.1锻制饼环材的坯料必须是圆盘锯切下料, 锯切完后必须进行平头倒角, 倒角15～20×45°。
4.5.2严格执行工艺卡的镦拔变形量, 镦拔时,一定要记住原轴向和径向,以保证最后回到原轴向,保证流线的正确性。镦粗时勤观察,出现歪扭要及时纠正,防止出现折叠,。4.5.3饼材是依据工艺卡的要求进行镦拔后,最终经过加热后整型而成为所需饼材尺寸,
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代号：AS/FST-JS-04-2012 其公差按工艺卡要求执行。
4.5.4环材的变形工序是坯料先经过加热后镦粗冲孔，再加热进行扩孔或拔长(工艺上制定)
4.5.5冲孔时冲头要对准中心,防止冲偏. 冲头一般冲进坯料高度的7/10左右为宜,利于翻转冲出余料.
4.5.6扩孔的方法：在一般情况下，采用芯棒扩孔，但有时也采用冲头扩孔法。扩孔时芯棒不要选的太小,否则,内孔造成梅花形压痕,以刚好能穿入为好,每火次可根据情况更换芯棒。拔长的方法：采用芯轴外加摔子进行。对于合金料,趁料温度高时,先将两头拔到尺寸,以防两头部降温快而出现裂纹造成报废。
5热处理
5.1热处理设备：电阻炉
5.2热处理前准备
参照工艺规程“3.加热前准备”条款，做好热处理前的准备工作。
5.3注意事项
5.3.1钛及钛合金棒材或试样坯可按表 6进行热处理
表 6
牌号加热温度（℃）保温时间冷却方式
TA1、TA2、TA3、TA4、TA9、TA10 600-700 按5.3.2 空冷TA5、TC1、TC2、TC12、700-850 按5.3.2 空冷TA6、TA7 750-850 按5.3.2 空冷TC3、TC4 、TC4 ELI 700-800 按5.3.2 空冷
TC6 普通退火：700-800 按5.3.2 空冷
TC9 950-1000 按5.3.2
空冷+（520-540）
TC11 940-960 按5.3.2 空冷
5.3.2热处理的保温时间根据产品规格规定为1mm/min+（10-30）min。对于异形件的热处理应在编制锻造工艺时，在工艺卡中另行制定加热温度及保温时间。
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代号：AS/FST-JS-04-2012 5.3.3装炉时料与料之间、料与炉底应保持不低于30mm距离。
5.3.4对于直径￠80-￠120棒材装炉量应控制在1.5吨以下；对于直径￠40-￠80棒材装炉量控制在0.8吨以下；直径小于￠40棒材控制在0.5吨以下；饼材、环材、锻件的装炉量在下达锻造工艺流程卡时另行规定。
5.3.5热处理过程中，保温时间达到上述要求时，应立即对热处理产品停止加热，并出炉进行空冷。产品出炉后应使用耐火砖垫起，与地面保持不低于50mm距离。并应保证同批产品在同一外界温度环境下空冷。
6机械加工
机械加工包括需要车光交货的棒材、饼材、环材及其它异型锻件的车削加工,板坯的刨铣加工。不同牌号的产品在车削加工、刨铣加工前,应清扫机床,以便于不同牌号钛屑的回收,归类。机械加工的速度控制在钛屑不氧化为准，钛屑的颜色为银白色。
6.1车削加工
6.1.1设备:CA6140A、CW6180D、CW61125B
6.1.2加工前准备
6.1.2.1检查设备运转是否正常。
6.1.2.2核对来料是否和工艺卡片相符。
6.1.2.3准确测量来料的实际尺寸,确定加工余量。
6.1.2.4选择合适的刀具,根据工艺卡,准备好所需测量工具。
6.1.2.5在车光或刻口前应打好中心孔。
6.1.3质量要求
6.1.3.1有探伤要求的产品其表面粗糙度≯3.2μm ,无探伤要求的产品其表面粗糙度≯6.3μm ,环材的内孔尺寸允许偏差执行负公差,其余均执行正公差。具体公差范围见工艺卡片。
6.1.3.2机加后的产品表面不允许有明显的台阶、刀痕,为了使有些产品也为正公差,局部可以有少量氧化皮或锻造缺陷,后序在技术标准允许的范围内使用砂轮修磨的方法进行清
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6.1.3.3每一件产品在加工前,必须将其标识记录在黑板上或其它地方, 加工完后立即移植到原产品上,做好产品标识工作,以防混料。
6.1.3.4对于锻件等产品，下料前需刻口, 刻口前应先测量棒坯的外径,若外径符合工艺,按工艺要求长度进行划线,,若有偏差,及时通知工艺员。每支料在划完线后立即在每节料上标明原锭号、节号。
6.2 刨铣加工
6.2.1设备:龙门铣床HF-LX1222 端面铣床HF-DXD
6.2.2加工前准备
6.2.2.1检查设备运转是否正常。
6.2.2.2核对来料是否和工艺卡片相符。
6.2.2.3准确测量锻制板坯的实际尺寸,并在床面上找平,确定刨铣量。
6.2.2.4选择合适的刀具,安装并校正刀具。
6.2.3 刨铣工艺参数见下表7和表8。
表7 铣削工艺参数
牌号吃刀深度（毫米）铣削速度（米/分）走刀量（毫米/）TA1 TA2 TA3 57 44 63 0.3 0.7 TC类35 22 44 0.2 0.4
TA 35 15 25 0.2 0.4
表8 刨削工艺参数
牌号吃刀深度（毫米）铣削速度（米/分）走刀量（毫米/）
纯钛67 12 18 0.25 1.0
合金46 10 12 0.2 0.5
6.2.4.1板坯刨铣深度单面不得小于2㎜,合金板坯刨铣深度不得小于3㎜, 所以把加工余量应该均匀的分布于两个面上,相邻两刀的深度差不应超过0.5㎜。在大面上距棱边30㎜内允许有局部漏刨外,其它部位不允许有漏刨。
6.2.4.2 板坯长度方向的四条棱边应加工成45。的倒角或圆角, 倒角直边或半径应不小于
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10㎜,端面的四条棱边应加工成45。的倒角,但倒角边应不大于10㎜。四个顶角应圆滑过渡。
6.2.4.3两个大面的粗糙度≯3.2μm,局部粗糙度≯6.3μm ,但面积不超过两个大面总
面积的10%,两侧面的粗糙度≯6.3μm ，两端面应该刨铣平。
6.2.4.4板坯加工完后,应在每块上标明锭号、节号,并按锭号堆放。
7打磨(或修磨)
7.1设备:
悬挂式砂轮机、落地式砂轮机、手提砂轮机等。
对于人搬不动的锻件一般采用悬挂式砂轮机打磨,小的锻件可以采用落地式砂轮机或手提砂轮机。
7.2打磨前准备
7.2.1核对来料是否和工艺卡片相符。
7.2.2检查设备运转是否正常,
7.2.3根据来料情况选择合适的砂轮粒度。对于半成品选择粒度号小一点的砂轮,如60#
或80#。对于成品选择粒度号大一点的砂轮, 如80#或120#。
7.3注意事项
7.3.1凡是表面有裂纹、折叠、结疤、徒阶等,以及端面飞边、毛刺均应进行打磨。
7.3.2打磨裂纹时,应垂直于裂纹方向进行,以免打磨方向与裂纹方向一致而掩盖裂纹打
磨不净。
7.3.3打磨缺陷时, 砂轮应经常移动,不得在一处停留时间太长,用力过大,造成局部氧化, 打磨后的表面不得出现兰、黑色。
7.3.4打磨后的表面区域应圆滑过渡,不得出现凹坑。
7.4质量要求
7.4.1缺陷的打磨深度;对于中间坯料的打磨深度不限制,直到打磨干净为至,经检查员检
查合格后方可转下一道工序。半成品和成品的修磨深宽比一般应不大于1:8，修磨深度应
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符合有关技术条件的规定在尺寸公差范围内。
7.4.2打磨工序应认真做好产品的标识移植工作,若在需打磨的面上有标识,应先将标识
写到不需打磨的面上。不同牌号同规格或着规格相近的坯料同时在现场打磨时,一定要分批进行,以防混料。
8锭节号管理
8.1锭节号的编制
8.1.1所有的合金产品、纯钛板坯和纯钛饼环材都必须编制锭节号。
8.1.2铸锭在第一火锻造后被切断,一般切为4～6节,那么从铸锭的冒口(头部)的第1支料开始按顺序编为1、2、3、4……。
8.1.3在后面的锻造过程中,棒材是否需要继续编制节号,按工艺卡的要求进行,但切断成饼环材坯料后必须组逐件编制节号,从棒坯头部按顺序编为1-1、1-2、1-3、1-4……,2-1、2-2、2-3、2-4……。有特殊要求时按工艺卡进行。
8.1.4头部管理,当有特殊要求时或标准要求时棒材需要实行头部管理,即在第一火锻造
后编号为1的料的冒口部位标识”T”, 编号为2那支料和编号为1尾部相连的那头同样标识”T”,依此类推。熔检试样取在编号为1的料的冒口部位即标识为”T”的部位。8.1.5各工序在转料过程中,应检查来料是否有锭节号,如发现有误,退回上道工序。
9锯切
9.1设备:
圆盘锯、带锯GD4250、GH4280/90
9.2注意事项及质量要求。
9.2.1直径大一些的棒材先刻口再锯切。如果是饼环材下料,依据工艺卡的要求在适当的工序中进行（先划线、刻口后再锯切）。成品头尾的锯切,应在最后的精整工序后进行。对于定尺料的锯切,也是在精整工序后进行，应仔细检查表面,必须错开有缺陷的部位,倍尺料要加上刀口的锯切量。
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代号：AS/FST-JS-04-2012 9.2.2锯切应按批进行, 锯切后的产品应标识规格、锭节号,并称重,按批堆放。
9.2.3对于切下来的料头写上牌号、锭号、字迹要清晰 ,并按牌号分类堆放整齐,以便改制利用。
10工序中的低倍检查
10.1为了防止有偏析的产品出厂，对于某些合金或新合金在中间工序中进行低倍检查，具体见工艺卡片中规定。
10.2检查出有偏析的料，要对偏析区进行定性，对于发现有不能交货的偏析产品，应严格管理，以免混入合格产品中。
11残料管理
11.1钛及钛合金在锻制工序中，产生的残料分为三个级别，见表8
11.2纯钛板坯的切头按牌号及氧含量分批存放，以便组批、改制。
11.3对于分不清牌号的残料，按等外级单独堆放。
11.4对于有“偏析、夹杂”的材料，应按批按牌号分类堆放，应逐根逐个在料上注明“偏析、夹杂”等永久性字样，严格管理。
12探伤
12.1设备:超声波探伤仪。
12．2检查仪器是是否正常，按标准要求用标准试样对探伤仪的灵敏度进行测试。
12.3按照产品所执行的标准对产品逐件进行探伤，对不合格的产品一定标记出来并且单独堆放，并且在出具的报告中注明。
12.4 对于探伤不合格的产品，经修磨或切除缺陷后要进行复探。
表9 残料级别
级别氧化程度屑状块状
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一表面未氧化不
带氧化皮
1.二次重熔主铸锭的扒皮屑
2.各类成品的加工屑
3.化学分析的剩余样品
1.车光制品因尺寸不合格。
2.车光后的棒头和板头料
二表面氧化带氧
化皮
带氧化皮的上面三种残料带氧化皮的上面三种残料
三不限氧化程度化学成分不合格铸锭的加工屑。化学成分或物理、力学性能不合格品的切头、切尾、等残料。
13取样
13.1化学成分除了H含量标准要求在成品上测试以外其余均以铸锭的化学成分报出。当用户提出特殊要求时以双方签订的协议为准。
13.2每种产品所执行的标准里都规定了项目、取样的数量、取样的部位等,要严格按标准要求进行。
13.3对于需机加表面交货（象光棒、饼环材）定尺交货的产品,应先取样测试所有需检测的力学性能等项目,待性能等全部合格后,再进行机加表面、切定尺。
13.4在性能测试过程中,若力学性能检验中有一个试样的结果不合格,则需取双倍试样进行该不合格项目的试验, 试验结果仍有一个试样的结果不合格,按有关技术条件及协议的规定执行,也可调整热处理制度后重新取样。
13.5对于大一点规格的产品，技术标准中要求性能试样在φ90或φ45熔检样上进行测试。熔检样在锻造过程中编号为1的棒坯上取，经过加热变形后为φ90或φ45的棒材后再送样。
13.6对于饼环材取样，若标准上要求不需要破一件而在样环上取时，那么在加高的饼材或环材的外侧切取，其试样环径向端面尺寸为20×20㎜。
13.7切取试样必须在冷状态下进行,严防加工变形或有热影响区而影响性能数据。
14检查
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代号：AS/FST-JS-04-2012
14.1半成品的检查:主要是板坯,按半成品的有关标准执行。
14.2成品的检查:包括各种规格的棒材、饼环材及各种锻件的宏观表面及尺寸的检查。均按照产品执行的标准及合同的要求进行。
15包装
按照该产品执行的相应标准的有关规定及要求进行。
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟加工钛及钛合金的锻造加热温度(物理性质) 加工钛及钛合金的锻造加热温度(物理性质) 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 tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。仅供参阅！
钛合金表面处理 引言 钛在高温下易于与空气中的O、H、N等元素及包埋料中的Si、Al、Mg等元素发生反应，在铸件表面形成表面污染层，使其优良的理化性能变差，硬度增加、塑性、弹性降低，脆性增加。 钛的密度小，故钛液流动时惯性小，熔钛流动性差致使铸流率低。铸造温度与铸型温差(300℃)较大，冷却快，铸造在保护性气氛中进行，钛铸件表面和内部难免有气孔等缺陷出现，对铸件的质量影响很大。 因此，钛铸件的表面处理与其它牙用合金相比显得更为重要，由于钛的独特的理化性能，如导热系数小、表面硬度、及弹性模量低，粘性大，电导率低、易氧化等，这对钛的表面处理带来了很大的难度，采用常规的表面处理方法很难达到理想的效果。必须采用特殊的加工方法和操作手段。 铸件的后期表面处理不仅是为了得到平滑光亮的表面，减少食物及菌斑等的积聚和粘附，维持患者的正常的口腔微生态的平衡，同时也增加了义齿的美感；更重要的是通过这些表面处理和改性过程，改善铸件的表面性状和适合性，提高义齿的耐磨、耐蚀和抗应力疲劳等理化特性。 一、表面反应层的去除 表面反应层是影响钛铸件理化性能的主要因素，在钛铸件研磨抛光前，必须达到完全去除表面污染层，才能达到满意的抛光效果。通过喷砂后酸洗的方法可完全去除钛的表面反应层。 1. 喷砂：钛铸件的喷砂处理一般选用白刚玉粗喷较好，喷砂的压力要比非贵金属者较小，一般控制在0.45Mpa以下。因为，喷射压力过大时, 砂粒冲击钛表面产生激烈火花，温度升高可与钛表面发生反应,形成二次污染，影响表面质量。时间为15~30秒，仅去除铸件表面的粘砂、表面烧结层和部分和氧化层即可。其余的表面反应层结构宜采用化学酸洗的方法快速去除。 2. 酸洗：酸洗能够快速完全去除表面反应层，而表面不会产生其他元素的污染。HF—HCl系和HF—HNO3系酸洗液都可用于钛的酸洗，但 HF—HCl系酸洗液吸氢量较大，而HF—HNO3系酸洗液吸氢量小，可控制HNO3的浓度减少吸氢，并可对表面进行光亮处理，一般HF的浓度在3%~5 %左右，HNO3的浓度在15%~30%左右为宜。 二、铸造缺陷的处理 内部气孔和缩孔内部缺陷：可等热静压技术(hot isostatic pressing)去
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本工艺规程适用于真空熔炼的钛及钛合金铸锭经加热、锻造、机加工等工序而制成棒坯、棒材、板坯、饼环材的生产，制定了每个生产工序的工艺制度和管理要求。 1简明工艺流程见表1。 2铸锭的准备 2.1生产工艺员在接到生产作业计划后,要仔细对计划部分内容进行审核,如有问题,及时和计划员沟通,确定无误后,方可编制生产工艺。并通知相关人员到库房领料。 2.2领料人员应根据GB/3620.1 钛及钛合金牌号和化学成分及化学成分允许偏差GB/3620.2及企标的有关规定，核对铸锭合格证，并核对合金牌号、锭号、规格和重量是否与实物相符，确认无误后，再进行转料。 2.3 铸锭转入锻造厂房应摆放整齐，将标识摆放于易看到的方位或用金属（记号笔）在铸锭的两端或表面将锭号明显标出。 2.4生产工艺员在投料前应仔细研究产品所执行的技术标准，保证其化学成份能满足该产品的技术要求。否则，不能投料。 2.5铸锭转入锻造车间后炉工在装炉前必须对铸锭进行涂层，涂层时将铸锭用垫木或导辊垫起，并将铸锭表面的杂脏物、油污用清洗剂擦洗干净后再涂防氧化涂层。 2.6涂层时将写锭号的地方不要涂,以便装炉前确认锭号是否正确。 2.7涂层的厚度应控制在0.2～0.4㎜。涂层后必须干透即24小时后方可装炉
铸锭 ↓ 涂层 ↓ 加热 ↓ 锻造 ↓ ↓↓↓ 打磨刨面打磨 ↓↓↓ 加热修磨加热↓↓↓ 锻造检查锻造↓↓↓ 热处理称重刻口↓↓↓ 机加板坯锯切↓↓ 探伤平头倒角↓↓ 取样 ↓↓ 检查 ↓↓ 修磨 ↓↓ 检查热处理↓↓ 称重机加↓↓ 包装探伤↓↓ 棒材取样 ↓ 检查 ↓ 称重 ↓ 包装 ↓ 饼环材
钛及钛合金铸件生产 本规程适用于采用机加石磨铸型，真空凝亮炉熔铸的钛及钛合金铸件。 1工艺流程 2.1根据用户提供的零件蓝图及技术要求绘制铸造模型工艺图，并编写铸造工艺卡。 2.2机加石磨型生产钛铸件加工余量按GB/T11350 CT 9-MA F级。 3铸型制备 3.1对石墨电极的要求 3.1.1制作铸型的石墨电极应符合GB 3072。电极表面裂纹宽度不大于0.5mm。 3.2模型应严格按照工艺图、蓝图、工艺卡片制作，如有改动，需征得技术人员的许可。 3.3制作完毕后的铸型，模型工要先组装自检，然后检察员按工艺图和零件蓝图检查尺寸和结构，合格者方可使用。 4铸型焙烧
4.1铸型真空脱气前，电阻炉内培烧。 5铸型真空脱气 5.1焙烧后的模型取出后应立即装入脱气炉脱气。 5.2往炉内装型时，必须将厚、重、大的铸型装在下部，薄、轻、小易碰坏的铸型装在上部，注意轻拿轻放。 5.6经过脱气处理的铸型要放在干燥处，防止污染，吸潮。放置三天以上不用时，必须重新脱气。 6,。装炉 7.浇注 8出炉清理 8.1拆型时先拆一次性破坏部分，再拆其余部份，可重复使用的铸型放在指定的位置，并作上标记。 8.2反复使用的铸型表面允许有深度不大于3㎜，其面积不大于20mm2的孔洞，超过此规定者应修补并经检查合格后在使用。 8.3气割浇冒口时，应注意不要割伤铸件，所留余量10～20㎜之间。 8.4铸件清砂时要求将石墨清理干净，并清理干净，同时不损伤铸件。 8.5出炉后立即将坩埚和炉膛清理干净，并清除表面密封下法兰处的飞溅物. 9铸件精整 9.1外观 9.1.1清砂后的铸件飞边毛刺应打理干净，并打磨清除表面轻微留痕、冷隔等缺陷，与基体圆滑过度。 9.2焊接修补 9.2.1铸件上裸露的气孔、缩孔、疏松、裂纹、夹杂和打磨后的尺寸缺陷，应进行补焊。补焊前队缺陷部位应彻底清除干净直至露出光亮金属表面。补焊后按图纸整形。 9.2.2加工过程中暴露的缺陷，或X射线检查发现的缺陷，根据需要可进行焊接修补，同时内部缺陷焊补并整形后要在通过X射线，以确认满足需要。 9.2.3补焊应在氩弧保护下进行，焊缝不的有严重氧化现象。 10.表面质量 10.1.1铸件表面用目测检查没有铸型材料、附着的异物、氧化皮、冷隔、凹凸、飞边毛刺等及铸件内外表面光滑。 10.1.2合同中有要求时，铸件表面可参照GB9443进行无损检验或双方协商确定。 10.2内部质量 合同中有要求时，铸件可进行X射线检验或双方协商确定。 10.3化学成份 11.5几何尺寸 11.5.1铸件几何形状性和尺寸应符合铸件图样或订货协议的规定。 11.5.2铸件尺寸公差符合GB/T 6414的规定，一般不应低于CT 11级。 11.6检验合格产品由检查做出合格标示并出具产品质量证明书。 11.7检查不合格的产品应作出不合格标识，填写不合格品报告/处理申请单，按最终处置意见办理。
氟化物对纯钛及钛合金的腐蚀作用 近年来，钛和钛合金广泛应用于口腔领域，是最常用的口腔材料之一。钛由于与氧具有很高的亲和力，拼在其表面形成了一层紧密而稳定的氧化膜而具有出色的耐腐蚀性。有研究表明氟离子在酸性环境下能破坏这层氧化膜，从而削弱钛的抗腐蚀能力。目前，含氟牙膏、正畸凝胶等含氟牙膏产品大量应用于口腔。钛及钛合金暴露于含氟的复杂口腔坏境中。在此情况下，钛及其合金的腐蚀行为受到氟化物本身浓度、环境酸碱度、口腔中蛋白质和钛合金的成分以及种植体材料表面微形貌等方面的影响。 1.氟化物腐蚀原理 钛材料良好的抗腐蚀性只要是由表面薄二致密稳定的氧化 膜产生，这层氧化膜在破坏后能在含氧环境中迅速形成。这使得氧化膜的破坏和修复（再钝化）维持在一个稳定的状态，保护内部的钛元素不被继续氧化。但有报道发现，钛表面氧化膜在氢氟酸溶液中会出现溶解。目前普遍认为氟化物对钛及钛合金的腐蚀原理是口腔中溶解的氟化物和氢离子结合形成氟化氢。氟化氢能优先吸附于钛表面氧化膜的某些点上，排挤掉氧原子，然后和氧化膜中的太离子结合形成可溶性氟化物，使钛发生点蚀。反应方
程如下： Ti2O3+6HF=2TiF3+3H2O, TiO2+4HF=TiF4+2H2O, TiO2+2HF=H2O+TiOF2. 表面氧化膜破坏发生多孔性改变后，导致深部钛的暴露。钛是一种活性很高的金属，在含氢或析氢腐蚀环境中会持续吸收氢，在钛晶面生成TiH2,促进腐蚀的进程，甚至形成微裂纹，最终导致钛材料修复失败。 2.氟化物腐蚀影响因素 2.1氟化物的浓度 口腔中氟化物主要来源于含氟牙膏和漱口水等口腔保健品，其浓度范围1000~10000Ppm不等，使用这些保健产品会导致口腔局部氟离子浓度增高。有研究发现在酸性溶液中，氟离子浓度达到30ppm时，钛表面的氧化膜即可出现破坏，说明低浓度的氟离子就减弱了钛材料的抗腐蚀性能。 （1）高浓度氟溶液对钛表面的腐蚀作用在弱酸环境中就能进行。Her-Hsiung Huang 溶液中能检测到更高的钛离子溶出量，这也间接说明了钛在酸蚀化电阻下降明显，抗腐蚀性能下降。马长柏等 （3）发现腐蚀产生的点状凹陷的分布范围和深度均随氟离
钛及钛合金的表面处理 摘要：本文对钛及钛合金的表面处理的方法进行了综述，随着钛合金在航天航空、舰船、石油、化工以及其他行业的不断应用，世界各国尤其是发达国家和发展中国家的研究工作者为克服钛合金的缺点正做着各种尝试和努力，钛合金的表面处理方法也取得了长足的进展。 关键词：钛及钛合金表面处理研究方法 1 引言 钛及钛合金具有低密度、良好的耐腐蚀能力、高比强度以及令人满意的生物相容性，在航空航天、化工、生物医学等领域得到广泛的应用，并为社会带来巨大的经济效益。然而，钛及钛合金表面硬度低，在滑动摩擦条件下摩擦力学性能差，特别是抗摩擦和磨损性能较差的钛合金，严重地限制了其应用范围。为了有效地利用钛合金的优良性能，对其进行表面处理，是一种改善钛合金缺陷使其最大限度地发挥其优势的重要措施之一。 2 表面处理方法 2.1 电镀 在钛合金表面主要有镀镍、镀硬铬、镀银等，镀银目的是提高钛合金的导电性和钎焊性。电镀前必须对钛合金表面进行预处理，膜层与基体的结合力差是钛及钛合金表面进行电化学处理的主要问题，要想在钛及钛合金上得到满意和合格的表面膜层，镀覆预处理是非常重要的步骤，而预处理的关键是“活化成膜”处理，若选择适宜的预处理方法，既能简化工艺，又能保证和提高镀覆层与基体的结合强度[1]。 2.2 交流微弧氧化 微弧氧化(MAO)是一项在金属表面生长氧化物陶瓷膜的新技术。它从阳极氧化发展而来．但它施加了几百伏的高压，突破了阳极氧化对电压的限制。该技术通过微弧放电区瞬间高温高压烧结直接把基体金属变成氧化物陶瓷，并获得较厚的氧化物膜。对钛合金表面微弧氧化，获得膜的硬度高并与金属基体结合良好。改善了钛合金表面的抗磨损、抗腐蚀、耐热冲击及绝缘等性能，在许多领域具有很好的应用前景[2]。 2.3 表面氧化处理 一般钛和钛合金较之常用的生物体用合金Co、Cr合金和316L不锈钢的耐磨性都较差，而且所产生的磨损粉在生物体内都有可能产生不良影响。因此，新开发的一些生物体用钛合金在生物体内使用之前往往都要采取适当的表面处理，以提高其抗磨性。为此，日本丰桥技术科学大学和大同特殊钢公司研究了一种新开发的生物体用B型钛合金(简称TNTZ合金)，采取表面氧化处理提高其表面耐磨性[3]。 2.4 离子注入 离子注入与其它表面处理技术相比显示了诸多优点，与物理或化学气相沉积相比，主要优点在：①膜与基体结合好，抗机械、化学作用不剥落能力强；②注入过程不要求升高基体温度，从而可保持工件几何精度；③工艺重复性好等。许多研究者报道了氨离子注入对合金表面成分、组织结构、硬度及摩擦学性能有良好改善效果。TiC也是超硬相，故钛合金经离子注入碳也同样可以强化钛合金表面。但是由于等离子体基离子注入并非连续过程，施加每一负脉冲电位时，随着脉冲电位由零下降至谷值，再回升至零，发生着溅射和注入两个过程。如果等离子体中含有金属或碳离子时，在脉冲电位为零时，在一定条件下还会在表面形成
各位老师，大家上午好。我今天试讲的内容为“铸造钛合金及其成形工艺”，分四个部分进行讲述。 一、铸造钛合金的分类 二、钛合金的特性 三、钛合金的铸造性能 四、钛合金的成形方法 一、铸造钛合金的分类 钛是同素异构体，熔点1720℃，882℃为同素异构转变温度。α-Ti是低温稳定结构，呈密排六方晶格；β-Ti是高温稳定结构，呈体心立方晶格。不同类型的钛合金，就是在这两种不同结构中添加不同种类、不同数量的合金元素，使其改变相变温度和相分含量而得到的。室温下钛合金有三种基体组织（α、β、α+β），故钛合金也相应分为三类。 1.α钛合金 它是α相固溶体组成的单相合金。耐热性高于纯钛，组织稳定，抗氧化能力强，500~600℃下仍保持其强度，抗蠕变能力强，但不能进行热处理强化。牌号有TA7、TA8等。 2.β钛合金 它是β相固溶体组成的单相合金。不经热处理就有较高的强度，淬火时效后合金得到了进一步强化，室温强度可达1373~1668MPa，但热稳定性较差，不宜在高温下使用。牌号有TB1、TB2等。 3.α+β钛合金 它由α及β相组成，α相为主，β相少于30%。此合金组织稳定，高温变形性能好，韧性和塑性好，能通过淬火与时效使合金强化，热处理后强度何必退火状态提高50%~100%，高温强度高，可在400~500℃下长期工作，热稳定性稍逊于α钛合金。牌号有TC1、TC4、TC6等。 二、钛合金的特性 钛及钛合金是一种新型的、很有发展潜力和应用前景的结构材料，具有许多优良特性，主要体现在如下几个方面： 1. 比强度高。钛合金的密度仅为钢的60%左右，约4.5g/cm3，但强度却高于钢，如抗拉强度为686—1176MPa，是现代工程金属材料中最高的。 几种金属材料在不同温度下的比强度，可以看出，用钛合金代替钢和铝合金而降低重量是相当可观的。资料介绍，自20世纪60年代中期起，美国将81%的钛合金用于航空工业，其中40%用于发动机构件，36%用于飞机骨架，甚至的蒙皮、紧固件及起落架等也使用钛合金，大大提高了飞机的飞行性能。 由于高的比强度，钛合金可能易于替代那些空间受限的铝合金及钢构件，如苏-27飞机起落架臂就采用钛合金。 2. 热强性好 往钛合金中加入合金强化元素后，大大提高了钛合金的热稳定性和高温强度，如在300~350℃下，其强度为铝合金强度的3~4倍。 3. 高温和低温性能优良。 在高温下，钛合金仍能保持良好的机械性能，其耐热性远高于铝合金，且工作温度范围较宽，目前新型耐热钛合金的工作温度可达550—600℃；在低温下，钛合金的强度反而比在常温时增加，且具有良好的韧性，低温钛合金在－253℃时还能保持良好的韧性。 4.钛的抗腐蚀性强。钛在550℃以下的空气中，表面会迅速形成薄而致密的氧化钛膜，
钛合金表面处理 Hessen was revised in January 2021
钛合金表面处理 引言 钛在高温下易于与空气中的O、H、N等元素及包埋料中的Si、Al、Mg等元素发生反应，在铸件表面形成表面污染层，使其优良的理化性能变差，硬度增加、塑性、弹性降低，脆性增加。 钛的密度小，故钛液流动时惯性小，熔钛流动性差致使铸流率低。铸造温度与铸型温差(300℃)较大，冷却快，铸造在保护性气氛中进行，钛铸件表面和内部难免有气孔等缺陷出现，对铸件的质量影响很大。 因此，钛铸件的表面处理与其它牙用合金相比显得更为重要，由于钛的独特的理化性能，如导热系数小、表面硬度、及弹性模量低，粘性大，电导率低、易氧化等，这对钛的表面处理带来了很大的难度，采用常规的表面处理方法很难达到理想的效果。必须采用特殊的加工方法和操作手段。 铸件的后期表面处理不仅是为了得到平滑光亮的表面，减少食物及菌斑等的积聚和粘附，维持患者的正常的口腔微生态的平衡，同时也增加了义齿的美感；更重要的是通过这些表面处理和改性过程，改善铸件的表面性状和适合性，提高义齿的耐磨、耐蚀和抗应力疲劳等理化特性。 一、表面反应层的去除 表面反应层是影响钛铸件理化性能的主要因素，在钛铸件研磨抛光前，必须达到完全去除表面污染层，才能达到满意的抛光效果。通过喷砂后酸洗的方法可完全去除钛的表面反应层。 1.喷砂：钛铸件的喷砂处理一般选用白刚玉粗喷较好，喷砂的压力要比非贵金属者较小，一般控制在以下。因为，喷射压力过大时, 砂粒冲击钛表面产生激烈火花，温度升高可与钛表面发生反应,形成二次污染，影响表面质量。时间为15~30秒，仅去除铸件表面的粘砂、表面烧结层和部分和氧化层即可。其余的表面反应层结构宜采用化学酸洗的方法快速去除。 2.酸洗：酸洗能够快速完全去除表面反应层，而表面不会产生其他元素的污染。HF—HCl系和HF—HNO3系酸洗液都可用于钛的酸洗，但 HF—HCl系酸洗液吸氢量较大，而HF—HNO3系酸洗液吸氢量小，可控制HNO3的浓度减少吸氢，并可对表面进行光亮处理，一般HF的浓度在3%~5 %左右，HNO3的浓度在 15%~30%左右为宜。
Ti—FG—BM型钛合金种植体表面处理及生物相容性研究进展钛合金由于具有良好的机械性能、优秀的生物相容性特征和体液环境的耐 腐蚀性，成为牙科修复临床应用中的常见材料。但是当前临床中使用的钛合金比人骨有更高的弹性，所以经常会出现种植的牙齿与骨骼之间因为弹性规模不匹配造成的种植体周围出现了骨吸收的情况，經常会出现种植体断裂或松动等，严重影响了种植的成功率。因此，开发研制与骨组织相近的低弹性模量Ti-FG（function group）-BM（bioactive material）型种植就成为当前研究的热点。 标签：低弹性模量；种植体；功能组 钛合金在牙科修复物中作为首选的材料，是因为钛合金具有良好的生物相容性特征，并具有良好的机械力学性。但是钛合金由于是金属材料，并且没有促进新骨骼生成的能力，所以没有生物活性。所以找到一种具有促进骨骼整合并可以与骨骼整合的材料是非常重要的。本文对开发研制与骨组织相近的低弹性模量Ti-FG-BM型种植体材料在口腔种植修复应用的重要内容的研究进展作一综述。 1 口腔种植研究的主要方向 由于当前人们生活水平的不断提高，人们对牙齿的美观程度要求也越来越高，并且牙齿种植也可以从很大程度上提高人们的生活质量，所以口腔种植手术在牙科应用越来越广泛。但是口腔种植体材料较为昂贵，所以很多学者不断寻找有较好的生物相容性且与人体骨骼组织的弹性硬度相匹配的材料，为降低消费者种植费用和提高种植手术成功率不断努力。在20世纪初期，临床上常用的种植体材料主要有钛合金、钴合金和不锈钢，但是钛合金与不锈钢的弹性较大，所以与骨骼之间弹性模量不匹配，在种植以后载荷并不能有效传递到周围的骨骼组织，所以在种植以后种植体容易出现松动或周围骨组织吸收的现象，最终导致种植术失败[1-3]。与此同时，钛合金表面经过处理的生物惰性氧化层与骨骼不能发生化学结合反应，仅仅是与骨骼融合，从而限制了其在较大承载部位的使用。基于以上原因，科学家不断研究有更高生物相容性和更接近骨骼弹性模量的Ti-FG-BM的种植体，可以更充分满足对口腔植入材料的要求，也成了当前研究的热点话题。 2 国际社会的研究状况 钛合金作为植入体材料在20世纪60年代首次在瑞典用于口腔种植，其优良的特性也促进了临床对外科植入体材料的深入研究，随后钛合金材料在临床上被用作替换材料。在20世纪70年代以后，在外科修复和替换器件的发展中，钛合金被广泛应用。第一代钛合金主要包括纯钛、Ti-3Al-2.5V、Ti-6Al-4V等，但是临床中人们发现V对人体有较大的毒性，并且这类合金的耐腐蚀程度差，所以迫切需要下一代生物医用合金的研发。一直到20世纪80年代中期，德国和瑞士先后开发了新一代钛合金Ti-6AL-7NbTi-5A12.5Fe，并且在临床中得到了广泛应用[4-5]。我国自行研制的Ti-51A1、Ti-6A1-7Nb、Ti-2.5A1-2.5Mo-2.5Zr，非常实
第十三章有色金属及合金 内容提要： 有色金属的产量和用量不如黑色金属多，但由于其具有许多优良的特性，如特殊的电、磁、热性能，耐蚀性能及高的比强度(强度与密度之比)等，已成为现代工业中不可缺少的金属材料。 1．铝及铝合金； 2．钛及钛合金； 3．铜及铜合金； 4．轴承合金。 基本要求： 掌握和了解各种有色金属的牌号、成分、性能和用途。 13.1铝及铝合金 13.1.1铅及铝合金的性能特点及分类编号 纯铝：纯铝具有银白色金属光泽，密度小(2.72 )，熔点低(660.4℃), 导电、导热性能优良。 耐大气腐蚀，易于加工成形。 具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性。 1 铝合金及其特点 铝合金常加入的元素主要有Cu、Mn、Si、Mg、Zn等，此外还有Cr、Ni、Ti、Zr 等辅加元素。 ①比强度高（>>高强钢）。可用于轻结构件，尤其航空。 ②突出理化性能。导电、抗大气腐蚀。 ③良好加工性。高塑性、易冷成形；某些合金铸造性能好，宜作压铸件。
2 铝合金分类及分类编号 13.1.2铝合金的强化 1 形变强化 2沉淀强化 3 固溶强化和时效强化： 13.1.3变形铝合金 变形铝及铝合金牌号表示方法：根据国标规定，变形铝及铝合金可直接引用国际四位数字体系牌号或采用国标规定的四位字符牌号。GB 3190-82中的旧牌号仍可继续使用，表示方法为: ?防锈铝合金：LF+序号 ?硬铝合金：LY +序号 ?超硬铝合金：LC +序号 ?锻铝合金：LD +序号 常用变形铝合金 1 防锈铝合金：主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。 Mn和Mg主要作用是提高抗蚀能力和塑性，并起固溶强化作用。 防锈铝合金锻造退火后组织为单相固溶体，抗蚀性、焊接性能好，易于变形加工，但切削性能差。不能进行热处理强化，常利用加工硬化提高其强度。常用的Al-Mn系合金有LF21 （3A21 ），其抗蚀性和强度高于纯铝，用于制造油罐、油箱、管道、铆钉等需要弯曲、冲压加工的零件。常用的Al-Mg系合金有LF5（5A05 ），其密度比纯铝小，强度比Al-Mn合金高，在航空工业中得到广泛应用，如制造管道、容器、铆钉及承受中等载荷的零件。
一、钛及钛合金材料 （一）材料 1.碘化钛碘与粗钛在低温下直接作用生成挥发性的碘化钛，经加热使碘化钛分解，再沉积而得到高纯度的金属钛称为碘化钛。 牌号：TAD. 符号：Til2. 纯度＞%（wt） 主要用于科研，如测试纯钛的化学性能、物理性能、合金化研究等。 2.海绵钛 含钛的矿石从金红石（Tio2）存在，经氯（Cl2）化生成 四氯化钛（TiCl4），再用活性金属（Mg或Na）还原得到海绵状的金属钛（Ti）称为海绵钛。 镁法海绵钛： MHTi 纳法海绵钛：NHTi 海绵钛是疏松多孔，纯度（wt），其硬度HB 为100-157，是钛工业生产的原料。 海绵钛分级见表1. 3.工业纯钛 含有一定量的氧、氮、碳、硅、铁及其他元素杂质的α相钛称为工业纯钛。 工业纯钛的含钛量≮%（wt）
按杂质元素含量把工业纯钛划分为四个级别，见表2. 表1 海绵钛分级（MHTi） GB/T2524-2002 表2 工业纯钛分级 GB/. 4.钛合金 以钛为基体金属元素和含有其他合金元素及杂质元素所组成的合金称为钛合金。 钛合金举例见表3.
表3 钛合金 GB/ 5.ELI钛及钛合金 具有超低间隙杂质元素的钛及钛合金称为ELI钛及钛合金。如：Ti-6Al-4V ELI. 为了改善低温钛及钛合金的塑性和韧性开发出来的超低间隙元素的钛及钛合金，由于间隙元素含量小，其溶于钛后减小了钛晶格歪曲，随温度降低，钛的强度增加，而塑性和韧性下降的很小，在室温-253℃条件下具有强度高，良好的塑性和高的断裂韧性。 （二）标准 1.常用标准（钛） （1）中国标准 ①GB：国家强制性标准 ②GB/T: 国家推荐性标准 ③GJB: 国家军用标准 ④YB: 部颁标准 ⑤YY: 行业标准
钛及钛合金锻造生产工艺介绍及生产注意事项摘要：从铸锭的准备、铸锭加热、锻造工艺、热处理工艺、机加工、打磨、锭号管理、超声探伤、锯切、取样等方面详细介绍了钛及钛合金锻造生产工艺及生产过程中的注意事项。 一、铸锭的准备 1、生产工艺员在接到生产作业计划后, 要仔细对计划部分内容进行审核, 如有问题, 及时和计划员沟通, 确定无误后, 方可编制生产工艺。并通知相关人员到库房领料。 2、领料人员应根据GB/3620.1 钛及钛合金牌号和化学成分及化学成分允许偏差GB/3620.2 及企标的有关规定，核对铸锭合格证，并核对合金牌号、锭号、规格和重量是否与实物相符，确认无误后，再进行转料。 3、铸锭转入锻造厂房应摆放整齐，将标识摆放于易看到的方位或用金属（记号笔）在铸锭的两端或表面将锭号明显标出。 4、生产工艺员在投料前应仔细研究产品所执行的技术标准，保证其化学成份能满足该产品的技术要求。否则，不能投料。 5、铸锭转入锻造车间后炉工在装炉前必须对铸锭进行涂层，涂层时将铸锭用垫木或导辊垫起，并将铸锭表面的杂脏物、油污用清洗剂擦洗干净后再涂防氧化涂层。 6、涂层时将写锭号的地方不要涂, 以便装炉前确认锭号是否正确。 7、涂层的厚度应控制在0.2～0.4㎜。涂层后必须干透即24小时后方可装炉。 表 1 主要产品的简明工艺流程
二、铸锭加热 加热设备：天燃气炉、电阻炉 1、加热前准备。 1.1 炉工装炉前应认真核对来料的牌号、锭号、规格、支数是否与工艺卡片相符，确认无误后，方可装炉。 1.2 加热设备与测温仪表应运转正常，否则不得使用，对测温仪表应每半年校对一次，并经常检查。对于科研用料或重要产品，在生产前应校核炉温。炉子在大修或长期停用后开始使用时，应校核炉温，炉子的均温区在正常情况下一个季度校核一次，并做好记录。 1.3 装炉前炉内应清洁，不得有钢铁等非金属物及这些金属的氧化皮以及其它影响加热质量的物质存在。锭坯表面应清洁，不得有油污和其它脏物。 2、注意事项 2.1 当坯料的直径或边长大于300㎜时, 必须采用分段式加热法, 加热曲
氟化物对纯钛及钛合金的腐蚀作用
氟化物对纯钛及钛合金的腐蚀作用 近年来，钛和钛合金广泛应用于口腔领域，是最常用的口腔材料之一。钛由于与氧具有很高的亲和力，拼在其表面形成了一层紧密而稳定的氧化膜而具有出色的耐腐蚀性。有研究表明氟离子在酸性环境下能破坏这层氧化膜，从而削弱钛的抗腐蚀能力。目前，含氟牙膏、正畸凝胶等含氟牙膏产品大量应用于口腔。钛及钛合金暴露于含氟的复杂口腔坏境中。在此情况下，钛及其合金的腐蚀行为受到氟化物本身浓度、环境酸碱度、口腔中蛋白质和钛合金的成分以及种植体材料表面微形貌等方面的影响。 1.氟化物腐蚀原理 钛材料良好的抗腐蚀性只要是由表面薄二致密稳定的氧化 膜产生，这层氧化膜在破坏后能在含氧环境中迅速形成。这使得氧化膜的破坏和修复（再钝化）维持在一个稳定的状态，保护内部的钛元素不被继续氧化。但有报道发现，钛表面氧化膜在氢氟酸溶液中会出现溶解。目前普遍认为氟化物对钛及钛合金的腐蚀原理是口腔中溶解的氟化物和氢离子结合形成氟化氢。氟化氢能优先吸附于钛表面氧化膜的某些点上，排挤掉氧原子，然后和氧化膜中的太离子结合形成可溶性氟化物，使钛发生点蚀。反应方
子的浓度上升而表现出相应增加的趋势，最后点状凹陷互相融合，样本表面粗糙度上升，高浓度氟离子提高了钛的腐蚀速率，并完全破坏钛材料表面的钝化膜，发生腐蚀反应。溶液中氟离子浓度决定了钛的抗腐蚀能力，这可能和随着氟离子浓度增加引起钛表面氧化膜的多孔性改变有关。 2.2 PH值 人体体液的正常值是7.2~7.4，但种植体周围唾液的PH值可能会发生变化，外科手术和局部感染都会造成环境酸化，使得PH值降低至5.2，外源物质和饮食过后细菌发酵也会引起口腔内酸碱度短时间内下降。目前已有大量的文献证实在酸性条件下，金属表面氧化膜生成速度减慢，更易于溶解。Boere和Nakagawa 通过腐蚀试验和极化电阻实验发现氟离子存在的情况下，当Ph 值大于7时，及时氟离子存在，钛的极化电阻下降明显，抗腐蚀性能下降。有学者测试了在不同酸碱度含氟溶液中钛材料发生腐蚀的情况，发现溶液中ph值越低，钛发生腐蚀时，所需的氟离子浓度越小，越容易出现腐蚀破坏。偏酸性的人工唾液加快了台及其合金表面的氧化膜中二氧化钛和氟的反应而加速其溶解，氢离子浓度的增加还可能使钛钝化速度减慢而降低其抗腐蚀性能。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910133682.6 (22)申请日 2019.02.22 (71)申请人 北京科技大学 地址 100083 北京市海淀区学院路30号 (72)发明人 路新 潘宇 李维斌 杨芳 曲选辉 (74)专利代理机构 北京辰权知识产权代理有限 公司 11619 代理人 佟林松 (51)Int.Cl. B22F 1/02(2006.01) B22F 3/04(2006.01) B22F 3/10(2006.01) C22C 1/05(2006.01) C22C 14/00(2006.01) C22C 1/10(2006.01) (54)发明名称粉末表面处理剂、钛或钛合金粉表面处理方法及复合粉末(57)摘要本发明公开了一种粉末表面处理剂、钛及钛合金粉表面处理方法及复合粉末。该粉末表面处理剂包括以下原料：有机聚合物、钛酸酯偶联剂和有机溶剂，有机聚合物为聚苯乙烯和ABS塑料中的至少一种，有机溶剂为二甲苯或甲苯，有机聚合物的浓度为0.005-0.04g/mL，钛酸酯偶联剂的浓度为0.001-0.004g/mL。采用该粉末表面处理剂对钛或钛合金粉末进行表面处理，使得钛或钛合金粉表面形成有机物包覆层，能够抑制其在后期使用和运输过程中氧含量的增加，提高了力学性能，从而解决了现有技术中HDH钛及钛合金粉在高端钛制品的应用中存在的活性差、成本高 的技术问题。权利要求书1页 说明书8页 附图1页CN 109848405 A 2019.06.07 C N 109848405 A
钛及钛合金锻造生产工艺规程页码：1/16 代号：AS/FST-JS-04-2012 更改控制页 序号更改章节更改日期更改单编号更改后版次更改人签名
钛及钛合金锻造生产工艺规程页码：2/16 代号：AS/FST-JS-04-2012 本工艺规程适用于真空熔炼的钛及钛合金铸锭经加热、锻造、机加工等工序而制成棒坯、棒材、板坯、饼环材的生产，制定了每个生产工序的工艺制度和管理要求。 1简明工艺流程见表1。 2铸锭的准备 2.1生产工艺员在接到生产作业计划后,要仔细对计划部分内容进行审核,如有问题,及时和计划员沟通,确定无误后,方可编制生产工艺。并通知相关人员到库房领料。 2.2领料人员应根据GB/3620.1 钛及钛合金牌号和化学成分及化学成分允许偏差 GB/3620.2及企标的有关规定，核对铸锭合格证，并核对合金牌号、锭号、规格和重量是否与实物相符，确认无误后，再进行转料。 2.3 铸锭转入锻造厂房应摆放整齐，将标识摆放于易看到的方位或用金属（记号笔）在铸锭的两端或表面将锭号明显标出。 2.4生产工艺员在投料前应仔细研究产品所执行的技术标准，保证其化学成份能满足该产品的技术要求。否则，不能投料。 2.5铸锭转入锻造车间后炉工在装炉前必须对铸锭进行涂层，涂层时将铸锭用垫木或导辊垫起，并将铸锭表面的杂脏物、油污用清洗剂擦洗干净后再涂防氧化涂层。 2.6涂层时将写锭号的地方不要涂,以便装炉前确认锭号是否正确。 2.7涂层的厚度应控制在0.2～0.4㎜。涂层后必须干透即24小时后方可装炉
钛及钛合金锻造生产工艺规程页码：3/16 代号：AS/FST-JS-04-2012 铸锭 ↓ 涂层 ↓ 加热 ↓ 锻造 ↓ ↓↓↓ 打磨刨面打磨 ↓↓↓ 加热修磨加热 ↓↓↓ 锻造检查锻造 ↓↓↓ 热处理称重刻口 ↓↓↓ 机加板坯锯切 ↓↓ 探伤平头倒角 ↓↓ 取样打磨 ↓↓ 检查加热 ↓↓ 修磨锻造 ↓↓ 检查热处理 ↓↓ 称重机加 ↓↓ 包装探伤 ↓↓ 棒材取样 ↓ 检查 ↓ 称重 ↓ 包装 ↓ 饼环材
专题报道 钛合金的制备方法 一种用熔分钛渣制备含钛合金的方法 热处理钛合金的方法和所得零件 机械合金化热处理法制备6AI4V钛合金粉的工艺 冲压成形性和强度的平衡优异的钛或钛合金板 一种钛合金棒材的制备方法 一种低成本钛合金的制备方法 大规格高性能钛及钛合金锭的熔铸方法 一种粉末冶金钛合金及其制备方法 一种凝胶注模-自蔓延高温合成制备钛合金材料的方法 微量稀土合金化处理的TA16钛合金 一种低密度高铸造性能钛合金材料及其制备方法 一种低弹性模量的铸造钛合金 一种低密度高性能钛合金材料及其制备方法 一种钛合金TI-62222S及其制备方法 一种钛合金TI-811-1及其制备方法 通过粉末冶金法制备基于钛合金的并且TIB强化的复合部件的方法 一种用熔分钛渣制备含钛合金的方法 申请号：201110267053.6 公布日：2012-01-18 申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 摘要：本发明提供了一种用熔分钛渣制备含钛合金的方法。所述方法包括以下步骤:将熔分钛渣直接热装入炉;升温至熔池澄清后,加还原剂进行冶炼,控制反应温度;反应完毕后,镇静沉降;出渣、出合金,冷却制得含钛合金。本发明采用钒钛磁铁矿直接还原或非高炉炼铁后得到的熔分钛渣为原料制备含钛合金,能够有效的利用熔分钛渣中的钛资源,采用热渣直接入炉的方式,降低了生产成本和能源消耗,对提高钒钛磁铁矿资源的综合利用率具有重要意义。 热处理钛合金的方法和所得零件 申请号：200980156528.5 公布日：2012-01-11 申请(专利权)人：奥贝尔&杜瓦尔公司 摘要：本发明涉及一种热处理Ti?5-5-5-3型钛合金的方法,该Ti5-5-5-3型钛合金具有以重量百分数计的以下组成:4.4-5.7%铝,4.0-5.5%钒,0.30-0.50%铁,4.0-5.5%钼,2.5-3.5%铬,0.08-0.18%氧,痕量至0.10%的碳,痕量至0.05%的氮,痕量至0.30%的锆,痕量至0.15%的硅,其余百分数是钛和杂质,其特征在于所述合金的热处理包括:将合金加热到800-840℃且低于该合金的β-转变的第一平台;维持第一温度平台1-3小时;在没有中间再加热的情况下将合金冷却至760℃-800℃的第二平台;维持第二温度平台2-5小时;将合金冷却至室温;将
钛合金表面处理的研究进展 (西华大学材料科学与工程学院，四川成都610039) 摘要：文章综述了钛合金的几种表面处理技术：电火花沉积表面处理技术、等离子体扩渗处理技术、激光表面改性技术、离子注入技术等，并提出了今后钛合金表面处理的主要发展趋势及目前的研究热点。 关键词：钛合金；表面处理；发展趋势 1．引言 钛合金其它合金相比，具有优越的耐蚀性，良好的生物兼容性、无磁性、高的比强度、小的热膨胀系数以及良好的高温抗蠕变和抗氧化能力等，钛合金已被广泛应用于海洋、石油精练、合成纤维、湿法冶金、焦化和电镀等众多工业部门。同时钛合金在航空、核动力和机械等的运用也推动着钛及钛合金的飞速发展。然而它同其它金属一样，其表面往往有着不稳定状态的一面，有对耗看磨损和微动磨损非常敏感，耐磨性差，易氯化，对聚合物、金属及陶瓷涂层附着力差等缺点，这些缺点的存在限制了它的进一步应用，为克服钛合金这些缺点我们则需要对钛及其合金进行表面改性处理，并使之达到满足作业要求、稳定的并具有一定功能的表面。 2．几种表面改性处理技术 2．1 电火花沉积表面处理技术 CVD（Chemical Vapor Deposition）电火花沉积表面处理技术是利用气氛种化学置换的作用，在工件表而沉积一层金属的碳化物、氮化物、硼化物、氧化物以及硅化物等。涂层厚度一股为1μm—10μm，经过一定时间后，涂层表面沉积的金属化合物从工件表面逐渐向内扩散，从而达到对工件表面进行改性的目的。利用CVD法可以在钛合金表面上沉积各种功能覆层，目前，大约有50％的钛合金刀具加镀层采用CVD技术。CVD的优点是附着性和绕镀性良好，沉积膜层致密均匀、成本低、易于大批量生产。缺点是使用CVD法基材温度要以低于材料熔点的温度加热，超过了许多工具材料的热处理温度，因而不得不在镀膜后进行基材的热处理；其次是反应产物HCl对基材有一定的腐蚀作用。由于CVD技术的局限性使人们转向对PVD（Physical Vapor Deposition）技术的研究，与CVD技术相比，PVD技术存在着对环境的无污染，改性层不易脱落并与基体结合牢固的优点，故PVD技术成为钛合金表面处理的主要手段之一。PVD中典型的电火花涂敷技术是通过电极材料与钛合金表面的火化放电作用，把作为火花放电电极的导电材料（常用YG10H硬质合金）溶渗进钛合金工件的表层，从而提高钛合金表面的硬度和耐磨性[1]。 2．2 等离子体扩渗表面处理技术 等离子体是一种电离气体，是由离子、电子和中性粒子所组成的集合体，整体呈现中性，是带电粒子组成的电离态，俗称物质第四态。等离子渗氮对于钛合金表面处理来说是一个很好的途径，通过电离工作气体来获得所需的氮原子或氮离子，在建立辉光放电后，渗氮速度变得非常快，主要靠等离子体中离子化的氮原
钛合金的表面处理
钛合金的表面处理 任何材料都有它的优缺点,为了进一步达到提高钛合金耐蚀性、耐磨性、抗微动磨损性、高温抗氧化性等目的,对钛合金进行表面处理是进一步扩大钛合金使用范围的有效途径,可以这么说目前对金属的表面处理方法几乎全部应用到了钛合金的表面处理上,包括金属电镀、化学镀、热扩散、阳极氧化、热喷涂、低压离子工艺、电子和激光的 表面合金化、非平衡磁控溅射镀膜、离子氮化、PVD法制膜、离子镀膜、纳米技术等等。总体来看在钛合金表面形成TiO、TiN、TiC渗镀层及TiAlN多层纳米膜仍然是重点。 电镀:在钛合金表面镀镍、镀硬铬、镀银等。镀银目的是提高钛合金的导电性和钎焊性。钛合金基体上有一层致密的氧化物薄膜,电镀不易进行,所以电镀前必须对钛合 金表面进行预处理。 交流微弧氧化:微弧氧化(MAO)是一项在金属表面生长氧化物陶瓷膜的新技术。它从阳极氧化发展而来,但它施加了几百伏的高压,突破了阳极氧化对电压的限制。该技 术通过微弧放电区瞬间高温高压烧结直接把基体金属变成氧化物陶瓷,并获得较厚的氧化物膜。对钛合金表面微弧氧化膜,获得膜的硬度高并与金属基体结合良好。改善了钛合金表面的抗磨损、抗腐蚀、耐热冲击及绝缘等性能,在许多领域具有应用前景。 表面氧化处理:一般钛和钛合金较之常用的生物体用合金CoCr合金和316L不锈钢的耐磨性都较差,而且所产生的磨损粉在生物体内都有可能产生不良影响。因此,新开 发的一些生物体用钛合金在生物体内使用之前往往都要采取适当的表面处理,以提高其抗磨性。为此,日本丰桥技术科学大学和大同特殊钢公司研究了一种新开发的生物体用β型钛合金Ti29Nb13Ta46Zr(简称TNTZ合金),采取表面氧化处理提高其表面耐磨性。
钛合金表面处理及涂漆工艺研究 随着近些年来我国现代化建设水平的不断提升，当前钛合金作为重要的合金材料，被广泛应用于化学、船舶以及航空航天领域，由于钛合金的使用必须要进行表面处理，所以涂漆工艺以及表面处理工艺的发展也逐渐引起业内人士的广泛重视。本文以钛合金的表面处理现状为基础，简要阐述其工艺现状与改进措施，以期能够提升钛合金的处理效果，促进行业的发展。 标签：钛合金；表面处理；涂漆工艺；研究 作为优良的航天合金材料，钛合金不但具有高强度、低密度的特性，同时还具有优良的耐腐蚀性，再加上复合结构兼容性较强，被广泛的适用于各种航天、船舶等高端领域。钛合金在使用过程中往往会进行表面涂装来实现强的保护效果，但是由于钛合金这种金属暴露在空气中容易被氧化，氧化后出现的表面氧化膜不但会影响到表面能，同时也会导致与有机涂层的结合力明显下降，所以表面处理的难度较大。 1钛合金表面涂装工艺试验 1.1实验方案 首先对钛合金材料进行表面处理，之后根据表面处理的情況涂覆底漆，完成底漆的涂覆后，通过各种检测手段了解其表面附着力的大小，并以此为参数标准来了解工艺的实际涂覆效果，实验过程包括了附着力的对比实验以及表面处理的对比试验。 首先是附着力的对比试验，使用选好的未做任何处理的钛合金，按照上述的基本实验要求进行表面处理，然后按照国家相关技术标准进行拉开法实验，对于表面处理的实际粘结程度进行测试，同时筛选出更好的附着力工艺条件。在这个实验过程中，主要存在三个组别，分别是甲组，直接在钛合金表面涂覆聚氨酯底漆；乙组，根据常规的工艺流程先涂覆林华底漆再涂覆丙烯酸聚氨酯底漆；丙组，首先涂覆表面处理剂，然后涂覆改性环氧底漆。 表面处理的对比试验，通过工艺流程进行表面涂覆处理，分别是表面处理剂、改性环氧底漆以及干燥固化处理。 1.2工艺流程 首先是涂料的配置环节，打开包装桶后选择合理科学的配比进行表面处理剂的配置，同时选择合适的搅拌工具进行搅拌，改性环氧底漆的配置要查阅相关资料，切勿出现较大的比例浮动影响底漆的实际喷涂效果，尽量使用专用的稀释剂进行粘度的调整，之后景观过滤和熟化操作即可完成工艺。