Ti-6Al-4V(TC4)及钛合金的性能

TC4是一种钛合金，其化学成分主要是Ti-6Al-4V，即含有6%的铝（Al）和4%的钒（V）。

这种合金因其优异的综合性能，在航空航天工业中得到了广泛的应用。

TC4合金的力学性能包括较高的抗拉强度和良好的韧性，使其在高温环境下也能保持较好的性能。

关于TC4钛合金的维氏硬度（Vickers Hardness，HV），这是一种衡量材料硬度的测试方法，通过在材料表面施加一定的载荷并测量留下的压痕尺寸来确定。

维氏硬度的测试结果通常以HV单位表示，这个值与材料的抗磨损能力和抗压痕能力有关。

根据TC4钛合金的力学性能，我们可以推断其维氏硬度应该在一定范围内。

例如，TC4钛合金的抗拉强度通常在895 MPa以上，这可以作为参考来估计其硬度。

然而，要获得准确的维氏硬度值，需要通过实验室测试来确定。

如果您需要TC4钛合金的具体维氏硬度值，建议查阅相关的材料科学文献或进行实验室测试。

在实际应用中，硬度测试通常由专业的材料测试机构或实验室进行，以确保数据的准确性。

Ti-6Al-4V(TC4)Ti-6Al-4V(TC4)钛合金是双相合金，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[35]。

表3-2 钛合金Ti-6Al-4V成分钛合金Ti6Al-4V合金碳（最大）0.10％铝 5.50至6.75％氮0.05％氧气（最大）0.020％其他，合计（最大）0.40％*其他，每个（最大）= 0.1％钛平衡钒 3.50至4.50％铁（最大）0.40％氢（最大）0.015％比重0.160弹性模量（E）的15.2 x 10 3 ksi贝塔Transus 1800 to 1850 °F液相线温度2976 to 3046 °F固相线温度2900 to 2940 °F电阻率-418 °F 902.5 ohm-cir-mil/ft73.4 °F 1053 ohm-cir-mil/ft986 °F 1143 ohm-cir-mil/ft典型的室温强度计算退火钛6Al-4V的：极限承载强度1380年至2070年兆帕（200-300 ksi）压缩屈服强度825-895兆帕（120-130 ksi）极限剪切强度480-690兆帕（70-100 ksi）Ti-6Al-4V 的线膨胀系数只有8.8×10-6K-1.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,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。

钛的应用应用领域材料的使用特性应用部位航空工业喷气发动机在500℃以下具有高的屈服强度/密度比和疲劳强度/密度比，良好的热稳定性，优异的抗大气腐蚀性能，可减轻结构质量在500℃以下的部位使用：压气盘、静叶片、动叶片、机壳、燃烧室外壳、排气机构外壳、中心体、喷气管等机身在300℃以下，比强度高防火壁、蒙皮、大梁、起浇架、翼肋、隔框、紧固件、导管、舱门、拉杆等火箭、导弹及宇宙飞船工业在常温及超低温下，比强度高，并具有足够的韧性及塑性高压容器、燃料贮箱、火箭发动机及导弹壳体、飞船船舱蒙皮及结构骨架、主起落架、登月舱等船舶、舰艇制造工业比强度高，在海水及海洋气氛下具有优异的耐蚀性能耐压艇体、结构件、浮力系统球体，水上船舶的泵体、管道和甲板配件，快艇推进器、推进轴、水翼艇水翼、鞭状天线等化学工业、石油工业在氧化性和中性介质中具有良好的耐蚀性，在还原性介质中也可通过合金化改善其耐蚀性在石油化工、化肥、酸碱、钠、氯气及海水淡化等工业中，作热交换器、反应塔、蒸馏器、洗涤塔、合成器、高压釜、阀门、导管、泵、管道等其他工业常规正品制造耐蚀性好，密度小火炮尾架、迫击炮底板、火箭炮炮管及药室、喷管、火炮套箍、坦克车轮及履带、扭力棒、战车驱动轴、装甲板等冶金工业有高的化学活性和良好的耐蚀性在镍、钴、钛等有色金属冶炼中做耐蚀材料，在钢铁冶炼中是良好的脱氧剂和合金元素其他工业医疗卫生对人体体液有极好的耐蚀性，没有毒性，与肌肉组织亲合性能良好好做医疗器械及外科矫形材料，钛制牙、心脏内瓣、隔膜、骨关节及固定螺钉、钛骨头等超高真空有高的化学活性，能吸附氧、氮、氢、CO、CO2、甲烷等气体钛离子泵电镀工业耐腐蚀、寿命长、传热快、加热效果好，对产品无污染，可提高劳动生产率和减少维修费用镀镍、镀铬（除氟化物镀铬外）、酸性和氰化物镀铜、三氯化铁铜板腐蚀中作加热器、电镀槽子，网篮、挂具、薄膜蒸发器等电站高的耐蚀性，密度小、质量轻，良好的综合力学性能和工艺性能，较高的热稳定性，线胀系数小全钛凝汽器、冷凝器、管板、冷油管、蒸汽涡轮叶片等机械仪表精密天平秤杆、表壳、光学仪器等纺织工业亚漂机、亚漂罐中耐蚀零、部件造纸工业泵、阀、管道、风机、搅拌器等医药工业加料机、加热器、分离器、反应罐、搅拌器、压滤罐、出料管道等体育用品航模、羽毛球拍、登山器械、钓鱼杆、宝剑、全钛赛车等工艺美术钛板画、笔筒、砚台、拐杖、胸针等钛的热处理工艺参数牌号消除应力退火工艺①完全退火工艺②固溶处理工艺时效处理工艺温度/℃时间/min温度/℃时间/min温度/℃时间/min冷却方式温度/℃时间/min冷却方式TA1 500-600 15-60680-7230-120——————TA2 500-600 15-60680-7230-120——————TA3 15-60 68030-1—————500-600 -7220 —TA4 550-650 15-60700-7530-120——————TA5 550-650 15-60800-8530-120——————TA6 550-650 15-12750-8030-120——————TA7 550-650 15-12750-8030-120——————TB2 480-650 15-24800 30 800 30 水或空5008空冷TC1 550-650 30-60700-7530-120——————TC2 550-650 30-60700-7530-120——————TC3 550-650 30-24700-8060-120820-9225-6水冷480-5604-8空冷TC4 550-650 30-24700-8060-120850-9530-6水冷480-5604-8空冷TC6550-30-12750-8560-120860-9030-6水冷540-5804-12空冷650 0 0TC9 550-650 30-24600 60900-9560-9水冷500-6002-6空冷TC1550-650 30-24760 120850-9060-9水冷500-6004-12空冷1.所有合金消除应力退火后一律采用空冷。

Ti-6Al-4V钛合金高温持久性能研究文光平，王丹妮，董晓峰（中航工业西安航空发动机（集团）有限公司 材料检测研究中心，陕西 西安 710021） 摘 要：在6个应力点对Ti-6Al-4V钛合金棒材进行了400℃持久试验，采用三种方法对试验数据进行了处理，得到了三种应力(σ)—时间(τ)关系曲线，研究了三种拟合方法的差异，测出了Ti-6Al-4V钛合金PL-M(σ)=T(C +lgτ)式中的C值，总结了该合金400℃持久试验断后延伸率δ和断面收缩率ψ的变化规律。

关键词：钛合金；持久强度；拟合；C值。

中图分类号： 文献标识码：0引言Ti-6Al-4V钛合金是一种较为成熟的α+β型钛合金，比强度高、耐腐蚀性强，应用范围较广，在涡轮发动机上常被用来制造风扇叶片、涡轮盘等部件[1]。

测试并研究其持久性能及规律具有重要工程价值。

本文通过一系列持久试验，采用三种方法对试验数据进行了处理，得出了该合金400℃持久试验的应力—时间关系曲线，对该材料持久性能检测的改进和寿命预测具有重要意义。

此外，还研究了三种拟合方法的优劣，求出了Ti-6Al-4V钛合金PL-M(σ)表达式中的C值，对该合金持久试验数据具有实际意义。

1 试验材料、方法及过程1.1 试验材料试验用料选用Ti-6Al-4V钛合金Φ16棒材，状态为R，化学成分如表1所示。

表1 试验用材化学成分（ω/%）C Si V Al Fe N H O0.010 0.022 4.11 6.32 0.049 0.014 0.004 0.15试验用料经过退火处理后使用，热处理制度为：800℃，2h，空冷。

1.2 试验方法及过程1.2.1 持久试验应力点的预定按照GB/T4338-2006《金属材料高温拉伸实验方法》，实测试验用料400℃下的σb和σ0.2。

由三个有效数据取平均值，得到该材料的400℃抗拉强度和规定非比例延伸强度分别为：σb=675 MPa；σ0.2 =540 MPa。

TC4概述钛合金TC4材料的组成为Ti-6Al-4V，属于(a+b)型钛合金，具有良好的综合力学机械性能。

比强度大。

TC4的强度sb=1.012MPa，密度g=4.4*103，比强度sb/g=23.5，而合金钢的比强度sb/g小于18。

钛合金热导率低。

钛合金的热导率为铁的1/5、铝的1/10，TC4的热导率l=7.955W/m·K。

线膨胀系数=7.89*10-6℃，比热=0.612cal/g·℃。

钛合金的弹性模量较低。

TC4的弹性模量E=110GPa，约为钢的1/2，故钛合金加工时容易产生变形。

TC4(Ti-6Al-4V)和TA7(Ti-5Al-2.5Sn)钛合金，采用两种注入方案进行表面改性，试验表明，钛合金经离子注入后，提高了显微硬度，显著地降低了滑动摩擦系数，有效地提高了耐磨性.为探明其改性机理，对注入与未注入样品进行了X 射线光电子能谱(XPS)分析，获得满意的结果.TC4 热膨胀系数：TC4钛合金具有优良的耐蚀性、小的密度、高的比强度及较好的韧性和焊接性等一系列优点，在航空航天、石油化工、造船、汽车，医药等部门都得到成功的应用。

TC4钛合金力学性能：抗拉强度σb/MPa≥895,规定残余伸长应力σr0.2/MPa≥825,伸长率δ5(%)≥10,断面收缩率ψ(%)≥25TC4钛合金密度:4.5（g/cm3）工作温度-100～550（℃）TC4钛合金化学成分:TC4含钛(Ti) 余量,铁(Fe)≤0.30,碳(C)≤0.10,氮(N)≤0.05,氢(H)≤0.015,氧(O)≤0.20,铝(Al)5.5～6.8,钒(V)3.5～4.5TC4 介绍TC4钛合金： 属于(a+b)型钛合金，具有良好的综合力学机械性能。

TC4钛合金化学成分: TC4含钛(Ti) 余量,铁(Fe)≤0.30,碳(C)≤0.10,氮(N)≤0.05,氢(H)≤0.015,氧(O)≤0.20,铝(Al)5.5～6.8,钒(V)3.5～4.5TC4钛合金密度: 4.5（g/cm3）工作温度-100～550（℃）TC4 热膨胀系数: TC4钛合金具有优良的耐蚀性、小的密度、高的比强度及较好的韧性和焊接性等一系列优点。

tc4螺栓规格-回复TC4螺栓规格是指一种钛合金螺栓的规格。

钛合金螺栓具有高强度、耐腐蚀、轻质等特点，广泛应用于航空航天、船舶、化工、汽车等领域。

TC4螺栓具体的规格参数包括螺纹尺寸、材质、强度等方面。

下面将一步一步详细回答TC4螺栓规格的相关问题。

第一步：了解TC4螺栓的材质TC4是指6号α+β型钛合金，也被称为Ti-6Al-4V合金。

它是由6的铌、4的钒、其余的是纯钛组成。

这种钛合金材料具有高强度、低密度、耐腐蚀等优点。

第二步：了解TC4螺栓的强度TC4螺栓的强度可以通过其级别来衡量。

常见的级别有8.8级、10.9级、12.9级等。

其中10.9级是最常用的一种。

它表示高拉伸强度与屈服强度之间的比例。

在10.9级螺栓中，拉伸强度为1000 MPa，屈服强度为900 MPa。

第三步：了解TC4螺栓的螺纹尺寸TC4螺栓的螺纹尺寸包括直径和步距两个参数。

常见的直径有M6、M8、M10等，分别表示螺栓的直径为6mm、8mm、10mm。

步距是指螺纹的间距，一般用毫米来表示，例如M6×1表示每毫米有1个螺纹。

第四步：了解TC4螺栓的表面处理TC4螺栓通常会进行表面处理以提高其耐腐蚀性。

常见的表面处理方法包括氧化处理和镀铬处理。

氧化处理可以使螺栓表面形成一层氧化膜，增强其抗腐蚀性能。

镀铬处理则可以在螺栓表面形成一层铬层，提高其防腐性能。

第五步：了解TC4螺栓的应用领域TC4螺栓由于其高强度、耐腐蚀、轻质等特点，在航空航天、船舶、化工、汽车等领域得到广泛应用。

例如，在航空航天领域，TC4螺栓可用于航空发动机、飞机主梁等重要部件的连接。

综上所述，TC4螺栓规格主要包括材质、强度、螺纹尺寸、表面处理等方面。

了解这些规格参数可以帮助我们选择合适的TC4螺栓，以满足不同领域的需求。

.T i -6A l -4V (T C 4)Ti-6Al-4V(TC4)钛合金是双相合金，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[35]。

表3-2 钛合金Ti-6Al-4V 成分钛合金Ti6Al-4V 合金碳（最大） 0.10％ 铝 5.50至6.75％ 氮 0.05％ 氧气（最大） 0.020％其他，合计（最大） 0.40％ *其他，每个（最大）= 0.1％钛 平衡钒 3.50至4.50％ 铁（最大） 0.40％ 氢（最大） 0.015％ 比重 0.160弹性模量（E ）的 15.2 x 10 3 ksi? 贝塔Transus 1800 to 1850 °F?元素 Al V Fe O Si C N H 其他 Ti成分5.5-6.83.5-4.50.30.2 0.15 0.1 0.05 0.01 0.5余量液相线温度2976 to 3046 °F固相线温度2900 to 2940 °F电阻率-418 °F 902.5 ohm-cir-mil/ft?73.4 °F 1053 ohm-cir-mil/ft?986 °F 1143 ohm-cir-mil/ft?典型的室温强度计算退火钛6Al-4V的：极限承载强度1380年至2070年兆帕（200-300 ksi）压缩屈服强度825-895兆帕（120-130 ksi）极限剪切强度480-690兆帕（70-100 ksi）Ti-6Al-4V 的线膨胀系数只有8.8×10-6K-1.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。

精心整理Ti-6Al-4V(TC4)Ti-6Al-4V(TC4)钛合金是双相合金，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[35]。

表3-2 钛合金Ti-6Al-4V 成分钛合金Ti6Al-4V 合金碳（最大） 0.10％ 铝 5.50至6.75％ 氮 0.05％ 氧气（最大） 0.020％其他，合计（最大） 0.40％ *其他，每个（最大）= 0.1％钛 平衡钒 3.50至4.50％ 铁（最大） 0.40％ 氢（最大） 0.015％元素 Al V FeOSi CNH 其他Ti 成分5.5-6.83.5-4.50.3 0.2 0.150.1 0.050.010.5 余量比重0.160弹性模量（E）的15.2 x 10 3 ksi?贝塔Transus 1800 to 1850 °F?液相线温度2976 to 3046 °F固相线温度2900 to 2940 °F电阻率-418 °F 902.5 ohm-cir-mil/ft?73.4 °F 1053 ohm-cir-mil/ft?986 °F 1143 ohm-cir-mil/ft?典型的室温强度计算退火钛6Al-4V的：极限承载强度1380年至2070年兆帕（200-300 ksi）压缩屈服强度825-895兆帕（120-130 ksi）极限剪切强度480-690兆帕（70-100 ksi）Ti-6Al-4V 的线膨胀系数只有8.8×10-6K-1.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,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。

Ti6AL4V钛合金摘要Ti-6Al-4V是钛合金牌号TC4的名义化学成分表示方法。

参考标准：《GB/T 3620.1-2007钛及钛合金牌号和化学成分》。

主要成分：Al：5.5%-6.75%，V：3.5%-4.5%，余量为Ti。

Ti6AL4V钛合金热处理拉强度σb/MPa≥895,规定残余伸长应力σr0.2/MPa≥825,伸长率δ5(%)≥10,断面收缩率ψ(%)≥25Ti6AL4V钛合金密度4.5（g/cm3）工作温度-100～550（℃）Ti6AL4V钛合金含量元素TC4含钛(Ti) 余量,铁(Fe)≤0.30,碳(C)≤0.10,氮(N)≤0.05,氢(H)≤0.015,氧(O)≤0.20,铝(Al)5.5～6.8,钒(V)3.5～4.5Ti6AL4V钛合金特性Ti6AL4V钛合金钛合金具有优良的耐蚀性、小的密度、高的比强度及较好的韧性和焊接性等一系列优点Ti6AL4V钛合金主要应用在航空航天、石油化工、造船、汽车，医药等部门都得到成功的应用Ti6AL4V钛合金相关阅读钛合金磨光钛棒抛光钛丝电镀缸钛丝工业纯钛TA0进口TA0工业纯钛板棒带线材进口TA0镍锭钨钼坦铌纯态带板棒线材钛有许多明显优越的特性密度小（4.5kg/m3）、熔点高（1660℃）、耐腐蚀性强、比强度高、塑性好，还可以通过合金化及热处理的办法制造出力学性能高的各种合金,是较为理想的航天工程结构材料。

应用举例:工业上除采用工业纯钛制造零件以外，大量使用的是钛合金。

它在航空、航天、化工、造船等工业部门获得日益广泛的应用,制造燃气轮机部件,制作假体装置等生物材料。

钛是一种非常活泼的金属，其平衡电位很低，在介质中的热力学腐蚀倾向大。

但实际上钛在许多介质中很稳定，如钛在氧化性、中性和弱还原性等介质中是耐腐蚀的。

这是因为钛和氧有很大的亲和力，在空气中或含氧的介质中，钛表面生成一层致密的、附着力强、惰性大的氧化膜，保护了钛基体不被腐蚀。

T i-6A l-4V(T C4) Ti-6Al-4V(TC4)钛合金是双相合金，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[35]。

表3-2 钛合金Ti-6Al-4V成分钛合金Ti6Al-4V合金碳（最大）0.10％铝 5.50至6.75％氮0.05％氧气（最大）0.020％其他，合计（最大）0.40％*其他，每个（最大）= 0.1％钛平衡钒 3.50至4.50％铁（最大）0.40％氢（最大）0.015％比重0.160弹性模量（E）的15.2 x 10 3 ksi?贝塔Transus 1800 to 1850 °F?液相线温度2976 to 3046 °F固相线温度2900 to 2940 °F电阻率-418 °F 902.5 ohm-cir-mil/ft?73.4 °F 1053 ohm-cir-mil/ft?986 °F 1143 ohm-cir-mil/ft?典型的室温强度计算退火钛6Al-4V的：极限承载强度1380年至2070年兆帕（200-300 ksi）压缩屈服强度825-895兆帕（120-130 ksi）极限剪切强度480-690兆帕（70-100 ksi）Ti-6Al-4V 的线膨胀系数只有8.8×10-6K-1.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,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。