紧固件用TC16钛合金棒材热处理工艺研究

Vol. 38 No. 1Februare 2021Ti 穀臧第38卷第1期2021年 2月TC16钛合金板材冷轧工艺及组织性能研究刘志强％，张青来%，韩伟东2，柏秋生％(1.江苏大学材料科学与工程学院，江苏镇江212013) (2.宝鸡市博信金属材料有限公司，陕西宝鸡721013)摘 要：进行了 TC16钛合金板材多道次冷轧试制，利用光学显微镜、扫描电镜和X 射线衍射等手段研究了变形量对冷轧板材微观组织与力学性能的影响。

结果表明：a+/3两相TC16钛合金板材冷轧加工是可行的，其极限冷变形量达到79%,冷轧板材表面无裂纹。

大幅度冷轧变形后，TC16钛合金组织为分布均匀的纤维状结构，且存在极少 量未充分变形的a 晶粒，并伴有应变诱导的a"马氏体相产生； 度和显微硬度均 大程度的 ，发生明显的冷形变$关键词：TC16钛合金；冷轧；微观组织；力学性能中图分类号：TG337. 6文献标识码：A 文章编号：1009-9964(2021)01-020-05Study on Cold Rolling Technology ，Microstructures and Mechanical Propertiesof TC16 Titanicm Alloy SheetsLiu Zhiqiang 1，Zhang Qinglai 1，Han Weidong 2，Bai Qiusheng 1(1. School of Material- Science and Engineering ，Jiangsu University ，Zhenjiang 212013，China )(2. Baji Boxin Metal Material- Co.，Lth.，Baji 721013，China )Abstraci : The multi-pas colvolld tests of TC16 titanium Lloy sheets were produced . The effect of deformation onmicrostructures and mechanicol properties of colvolld sheets were studied by opticol microscope ， sconning electronmicroscope and Xvay difraction. The results show that the cold of a +0 two-phase TC16 titanium Lloy sheetsis feasible ，and the limit cell deformation cm reach 79% without any cracks on the surface. After larve-sca-e coldrolling deformation ，the TC16 titanium Lloy microstructure becomes a uniformly distribuWd fibrous structure ，and they are few incompletely deformed a grains ， accompanied by strain-induced a" martensitic phase. Meanwhile ， theimprovement of tensile strength and microhardnes ，and obvious coll deformation strengthening is obtained .Key words ： TC16 titanium Lloy ; cold rolling ； microstructure ； mechanicol properties钛合金紧固件在飞机上使用不仅可以达到减重、 耐 的目的，而且 钛合金 与碳纤维复合材料构件连接的最佳连接件[1，2]$ TC16 (Ti-3Al-5Mo-4. 5V )钛合金 a +0两相合金， 热轧或热拉拔加工成棒材和丝材，大用 备航空紧固件[3-5]$退火态TC16钛合金棒材或丝材具有良好的冷加工塑性，其室温冷徵比达到1：4,冷Y 后可直 接使用或固溶时效后使用[6-8]$ 来[9'11]对TC16钛合金熔炼工艺、锻造、热轧、热处理规范以收稿日期：2020-10 - 09通信作者：张青来(1962—)，男，博士，教授。

钛合金材料的热处理工艺及控制研究摘要：钛合金属于轻合金，其密度小、比强度高、比模量高，结构性能优异，然而钛合金材料价格昂贵，利用钛合金棒料制成薄壁壳体类零件，大量的钛材被掏空，加工周期长，刀具磨损快，加工易变形，大大降低了钛合金材料的使用率。

关键词：钛合金材料；热处理；控制1钛合金材料的加工难点（1）钛合金材料组织稳定钛合金材料具有熔点高、激活能大、组织复杂等特点，晶格原子不易脱离平衡位置，切削时使切削温度大幅提高，易产生积削瘤，影响零件表面加工质量。

（2）钛合金薄壁零件易变形钛合金薄壁零件刚度差，每一次切削加工由于应力释放，造成工件变形，影响零件的尺寸精度及形位公差。

（3）薄壁零件加工应力释放在切削力及径向夹紧力作用下，零件产生弹性应力变形，当零件放置一段时间或在环境温度或温冲试验的条件下，内部组织应力将会释放出现变形，造成零件变形报废。

（4）钛合金材料易产生TiN、TiC等硬化层钛合金化学活性好，易与各种气体杂质产生化学反应，如O、N、H、C等元素浸入钛合金中，形成间隙式固溶体，使表面晶格严重弯曲，塑性降低，与N、C作用，形成硬度高的TiN、TiC等硬层，加速刀具的磨损。

2钛合金薄壁零件热处理工艺通过以上对薄壁钛合金零件加工变形的分析，解决的措施概括起来就是：选择合适的刀具材料、刃磨角度、切削要素、加工工艺流程、热加工方法、正确的装夹方式等，可以采用以下方法。

（1）高温热处理改变平衡对钛合金材料零件逐步加热到变形温度750℃，使组织中a相发生了a→b的转换，使得初生a相减少，从而破坏了a+b原子晶格的平衡，使得钛合金零件在高温下，在一定压力下产生组织变形。

（2）粗加工后的退火钛合金薄壁零件毛坯在粗加工阶段，余量加工大，刀具磨损快，此时零件内存储变形应力最大，组织不稳定，因此采用粗加工后的真空热处理工序，改善钛合金材料组织面心六方晶格系马氏体组织结构，提高后续加工工序的切削加工性能，增加刀具的使用寿命，提高工件表面加工质量。

紧固件用TC16钛合金丝材组织与性能研究紧固件用TC16钛合金丝材组织与性能研究摘要：紧固件作为机械装配中的重要部件，对于机械系统的可靠性和安全性起着至关重要的作用。

本文以TC16钛合金丝材为研究对象，通过对其组织与性能的研究，旨在探究其作为紧固件材料的适用性和性能强度。

1. 引言随着航空航天、船舶、汽车、电子、化工等工业的快速发展，对于紧固件材料的要求也越来越高。

传统材料如钢材等已经无法满足工业发展的需求，因此需要寻找新的高强度材料来替代。

钛合金是一种具有优秀性能的新型材料，其高强度、低密度、耐腐蚀性等特点使其成为理想的紧固件材料，其中TC16钛合金丝材是应用广泛的一种。

2. TC16钛合金丝材的组织特点TC16钛合金丝材以α+β相为基础，其主要组织特点为由α相和β相构成的等轴晶粒结构。

α相主要是由纯钛和钛合金元素形成的钛基固溶体，具有较低的强度和韧性，而β相是由钛合金元素形成的钛基固溶体，具有较高的强度和硬度。

3. TC16钛合金丝材的机械性能通过对TC16钛合金丝材的拉伸试验和硬度测试，得出其机械性能。

拉伸试验结果显示，TC16钛合金丝材的屈服强度为300 MPa，抗拉强度为580 MPa，延伸率为25%。

硬度测试结果显示，其硬度为HB100。

机械性能的测试结果表明，TC16钛合金丝材具有较高的强度和韧性，可以满足紧固件的使用要求。

4. TC16钛合金丝材在紧固件中的应用TC16钛合金丝材具有优异的耐蚀性和良好的疲劳性能，使其在航空航天等领域的紧固件中得到了广泛应用。

通过将TC16钛合金丝材应用于紧固件中，可以大大提高紧固件的耐蚀性、疲劳寿命和使用寿命，保证机械系统的可靠性和安全性。

5. TC16钛合金丝材的加工工艺为了使TC16钛合金丝材适用于紧固件的生产，需要进行一系列的加工工艺。

首先是钛合金丝材的铸造和热处理，然后通过挤压、拉拔和轧制等工艺对钛合金丝材进行形变加工，最后进行热处理和表面处理。

紧固件用TC16钛合金强化热处理工艺研究庄宝潼;刘风雷;朱成祥【摘要】利用光学显微镜、扫描电镜以及拉伸实验机,研究不同热处理工艺下TC16钛合金的显微组织及力学性能.结果表明:退火后的组织为等轴α+β,晶粒大小约为1μm;固溶处理的组织为初生α+α"+亚稳β,随着固溶温度的升高,初生α相减少,抗拉强度不随固溶温度的变化而变化,屈服强度较退火态下降较大,屈强比仅为0.4～ 0.47;时效处理后的组织为初生α+α+β,α、β呈片状相间分布于原始β晶粒内,时效处理后的抗拉强度最高可达1226MPa,强塑积最高达21834MPa.％;退火态与固溶态的拉伸断口为韧性断口,而时效处理后的拉伸断口为准解理断口.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2016(000)019【总页数】5页(P83-87)【关键词】TC16钛合金;热处理;紧固件;拉伸断口【作者】庄宝潼;刘风雷;朱成祥【作者单位】中航工业北京航空制造工程研究所,北京100024;中航工业北京航空制造工程研究所,北京100024;中航工业北京航空制造工程研究所,北京100024【正文语种】中文随着现代航空业的发展，钛合金紧固件被越来越多的采用，钛合金紧固件可以达到减重、耐腐蚀的目的，是钛合金、碳纤维复合材料等结构件必须选用的连接件。

TC16（Ti-2.5Al-5Mo-5V）为α+β型高强钛合金，是一种马氏体型α+β两相钛合金，其β稳定系数Kβ为0.8，具有良好的工艺塑性[1-3]。

由于塑性良好，俄罗斯（俄罗斯牌号为BT16）大多采用冷镦工艺加工紧固件：一方面，镦锻过程中不需要加热即可成形复杂头型；另一方面，由于变形后产生冷作硬化，提高了强度，所以不需要进行后续的热处理，减少了生产工序[4-5]。

随着航空技术的发展，对紧固件的强度要求不断提高，冷镦工艺生产的TC16紧固件强度越来越难以满足高强度需求，所以需要对TC16进行后续热处理，以提高紧固件强度[6-9]。

热处理工艺对钛合金材料的力学性能和抗腐蚀性的改善钛合金是一种具有广泛应用前景的新材料，因其优异的力学性能、良好的抗腐蚀性能等优点，而在航空、航天、汽车、船舶等行业得到广泛的应用。

然而，在实际使用过程中，由于钛合金材料的特殊性质，其力学性能和抗腐蚀性不够理想，为了提高其综合性能，热处理工艺被广泛应用于钛合金材料制造过程中。

热处理工艺是通过改变材料的晶体结构和组织来改善材料的力学性能和抗腐蚀性能的方法。

对于钛合金材料而言，热处理工艺主要有两种，即固溶处理和时效处理。

固溶处理是将钛合金材料加热到固溶温度，使其合金元素溶解在钛基体中，然后迅速冷却。

这样可以有效地消除材料中的偏析和析出物，提高材料的均匀性和硬度。

时效处理是在固溶处理的基础上，将材料加热到较低的温度，保持一定的时间，使材料中的合金元素重新排列。

这样可以增大晶界相的数量和尺寸，提高材料的强度、塑性和韧性。

热处理工艺可以显著提高钛合金材料的力学性能。

首先，固溶处理可以提高材料的硬度和强度，同时还可以改善材料的韧性和塑性。

通过固溶处理，钛合金材料中的固溶度元素溶解在钛基体中，使其形成了固溶体溶液，进一步提高了材料的硬度和强度。

其次，时效处理可以进一步改善材料的力学性能，通过重新排列合金元素和细化晶界相的尺寸和数量，可以显著提高材料的强度、塑性和韧性。

此外，热处理工艺还可以改善材料的耐疲劳性能和抗冲击性能，提高材料的使用寿命。

除了力学性能的改善，热处理工艺还可以显著提高钛合金材料的抗腐蚀性能。

钛合金具有良好的耐腐蚀性能，但由于材料内部存在的过多的夹杂物、混入元素和析出物，容易形成电偶，从而导致钛合金材料发生腐蚀。

热处理工艺可以通过消除夹杂物、混入元素和析出物，使钛合金材料内部形成更为均匀和致密的晶体结构，从而提高其抗腐蚀性能。

总之，热处理工艺对钛合金材料的力学性能和抗腐蚀性能具有显著的改进作用。

通过固溶处理和时效处理，可以显著提高钛合金材料的硬度、强度、塑性和韧性，提高材料的耐疲劳性能和抗冲击性能。

热处理工艺对钛合金材料的高温强度和耐蚀性的提升热处理工艺可以显著提升钛合金材料的高温强度和耐蚀性。

钛合金是一种重要的结构材料，在航空航天、能源、汽车等领域有着广泛的应用。

然而，由于其高昂的价格和复杂的加工工艺，钛合金的应用被限制在一些特定领域。

通过合适的热处理工艺，可以改善钛合金的性能，降低制造成本，拓宽其应用范围。

首先，通过热处理工艺，可以显著提升钛合金的高温强度。

在高温下，钛合金易于发生晶界滑移和晶格扩散等变形，导致高温下的塑性变形和软化行为。

然而，通过热处理可以调整晶界和晶内的组织结构和相态，提高钛合金的高温强度。

例如，通过时效处理可以在钛合金中形成强度较高的构形硬化相，如精细的析出相。

通过控制时效温度和时间，可以调整析出相的尺寸和分布，进一步提高钛合金的高温强度。

其次，热处理工艺还可以提升钛合金的耐蚀性。

钛合金在大气、酸、碱等环境中表现出良好的耐蚀性能。

然而，在一些特殊环境中，如海水中的腐蚀、酸性环境中的腐蚀等，钛合金容易发生点蚀、应力腐蚀开裂等问题。

通过适当的热处理工艺，可以改善钛合金的耐蚀性。

例如，通过热处理可以调整钛合金中的晶格结构和晶界特征，改变其在腐蚀介质中的电化学行为，提高耐腐蚀能力。

此外，热处理工艺还可以改善钛合金的机械性能。

通过热处理可以消除或减小钢材中的缺陷，如氧化物、夹杂物和析出物等，提高材料的断裂韧性和疲劳寿命。

此外，热处理还可以调整材料的晶界和晶内结构，提高材料的塑性和蠕变能力。

在进行热处理工艺时，需要综合考虑材料的组织和性能之间的关系，选择合适的热处理工艺参数。

通过不同的热处理工艺，可以使钛合金材料达到不同的性能要求。

例如，时效处理可以提高钛合金的高温强度，淬火处理可以提高钛合金的硬度和耐磨性。

总之，热处理工艺是提高钛合金材料高温强度和耐蚀性的有效手段。

热处理可以调整钛合金的晶界和晶内的组织结构和相态，优化材料的性能。

通过选择适当的热处理工艺参数，可以进一步提高钛合金的综合性能，拓宽其应用范围。

钛合金材料热处理工艺研究钛合金作为一种重要的结构材料，具有优异的耐腐蚀性、高比强度和优良的热特性，广泛应用于航空航天、汽车、能源领域等。

而钛合金材料热处理工艺的研究和应用，对于提高钛合金材料的性能和延长其寿命具有重要意义。

本文将从钛合金材料热处理工艺的基本原理、常见工艺方法和的应用进行探讨。

钛合金材料的热处理工艺是通过一系列的操作来改变其微观结构和性能的。

基本原理是通过加热和冷却等过程改变钛合金的晶体结构和化学成分，以获得所需的材料性能。

钛合金的热处理工艺可以分为固溶处理、时效处理和淬火处理等。

固溶处理是将钛合金加热至固溶区的温度，使其中的合金元素均匀溶解在α相中，然后迅速冷却。

这种处理方式可以消除钛合金中的过饱和组元、均匀固溶体，并提高其塑性和可加工性。

此外，固溶处理还可以通过加热和冷却过程中的相变来改变钛合金的晶粒尺寸和晶界结构，从而影响材料的强度和韧性。

时效处理是在固溶处理后，将钛合金加热至较低的温度下保温一定时间，然后再冷却。

这种处理方式主要是使α相内形成细小均匀的析出物，并通过析出物的交互作用来提高钛合金的硬度和强度。

时效处理的温度和时间取决于具体的合金成分和性能要求。

淬火处理是将固溶处理过的钛合金迅速冷却至室温以下，以达到固溶体瞬间固化的处理方式。

淬火处理可以提高钛合金的硬度和强度，但同时也容易导致材料的脆性增加。

因此，在进行淬火处理时需要根据具体材料的使用要求和条件进行控制，以获得理想的材料性能。

在实际应用中，钛合金材料的热处理工艺主要是根据具体的应用要求和性能需求进行选择。

例如，航空航天领域对于钛合金材料的高强度和耐腐蚀性要求较高，因此常采用固溶处理和时效处理的组合工艺。

汽车领域则更注重材料的耐磨损性和抗腐蚀性，因此可以选择固溶处理和表面处理的组合工艺。

能源领域对于钛合金材料的高温性能要求较高，因此可以采用时效处理和高温热处理的组合工艺。

除了基本的固溶处理、时效处理和淬火处理，还存在其他一些特殊的热处理工艺。

钛合金材料的热处理工艺研究钛合金是一种具有广泛应用前景的新型材料，由于其具备低密度、高强度、良好的耐腐蚀性以及优秀的耐高温性能，已经广泛应用于航空、航天、医疗器械和汽车等领域。

然而，钛合金的热处理工艺对其性能发挥起着至关重要的作用，并且随着材料工程学的发展，研究人员对钛合金的热处理工艺进行了深入研究，以提高其力学性能和耐腐蚀性。

钛合金的热处理工艺主要包括退火、固溶处理和时效处理等步骤。

其中，退火工艺是最常用的一种热处理方法。

在高温下，钛合金内部的晶体结构会发生改变，原本的晶界消失，晶粒会长大，从而提高材料的塑性，但也会降低其硬度。

而通过固溶处理，钛合金中的合金元素会溶解到钛基体中，从而提高材料的强度和硬度。

时效处理则是通过控制材料在高温下保持一定时间，使合金元素在固溶处理后形成稳定的析出相，从而进一步提高材料的强度和硬度。

在钛合金的热处理工艺中，温度和时间是两个重要的因素。

合理的温度和时间可以使得材料的晶粒细化、合金元素均匀分布并形成稳定的析出相。

研究人员通过实验和模拟计算等手段，系统地研究了钛合金在不同温度和时间条件下的微观结构演变规律，并提出了一系列优化的热处理工艺。

除了温度和时间外，钛合金的热处理工艺还涉及到气氛控制、冷却速率等因素。

气氛控制可以避免钛合金在热处理过程中与空气中的氧气、水分等发生反应并产生氧化层，从而保证材料的表面光洁度和耐腐蚀性。

冷却速率可以影响材料内部残余应力的分布，过快的冷却速率可能导致材料发生裂纹，而过慢的冷却速率又会影响材料的力学性能。

因此，在热处理工艺中，控制好冷却速率也是非常关键的。

近年来，随着先进材料制备技术的发展，研究人员不断尝试采用新的热处理工艺来改善钛合金的性能。

例如，快速加热-快速冷却工艺（Rapid Heating-Rapid Cooling，RHRC）能够在短时间内实现多相合金的相变，使得材料的晶粒尺寸更为细小，从而显著提高了材料的强度和耐腐蚀性。

钛合金制造中的热处理工艺研究钛合金是一种具有优异性能的金属材料，在航空航天、汽车工业、医疗器械等领域得到广泛应用。

然而，由于钛合金的特殊性质，制造过程中需要进行热处理以调节材料的组织和性能。

下面，我将介绍钛合金制造中的热处理工艺研究。

首先，热处理是指通过加热和冷却来改变材料的组织和性能。

对于钛合金材料来说，热处理主要包括固溶处理、时效处理和退火处理。

固溶处理是指将钛合金材料加热至固溶温度并保持一段时间后进行快速冷却。

这一处理过程能够提高钛合金的强度和硬度，同时消除材料中的溶质元素。

时效处理是指将固溶处理后的钛合金材料再次加热到一定温度并保持一段时间，然后再进行冷却。

这一处理过程能够进一步调节材料的组织和性能，使其达到最佳的力学性能。

退火处理是指将加工后的钛合金材料加热到适当的温度并保持一段时间后缓慢冷却。

这一处理过程能够消除材料中的应力、改善材料的韧性和可塑性。

在钛合金热处理过程中，温度、时间和冷却速度是关键的工艺参数。

不同合金成分和应用领域需要采用不同的热处理工艺。

此外，钛合金材料的冷却速度也是影响组织和性能的重要因素。

快速冷却可以产生细小的晶粒和均匀的组织，从而提高材料的强度和硬度。

除了传统的热处理工艺，还有一些新的热处理方法被应用于钛合金材料的制造中。

例如，等温处理技术可以在一定温度范围内进行固溶处理和时效处理，从而提高材料的性能。

总之，钛合金制造中的热处理工艺研究对于提高材料的性能和使用寿命至关重要。

通过合理选择和控制工艺参数，可以获得具有优异性能的钛合金材料，满足不同领域的需求。

随着科技的不断进步，热处理技术也将得到进一步的改进和应用，为钛合金材料的制造和应用带来更多的机遇和挑战。

钛合金的热处理工艺研究钛合金作为结构材料在航空航天、船舶、化工等领域广泛应用，其高强度、耐腐蚀、高温性能优越。

然而，钛合金在制造过程中易产生裂纹、氧化、变形、内部气泡等质量缺陷，影响材料性能和使用寿命。

热处理是一种有效的方法来改善材料的力学性能和耐腐蚀性能。

本文将介绍钛合金的热处理工艺研究。

一、钛合金的热处理方法热处理是将材料加热到一定温度，并在一定时间内进行保温和冷却，以调整材料的晶粒结构和物理性能的过程。

常用的热处理方法包括固溶处理、时效处理、淬火和回火等。

固溶处理：将钛合金在高温下保温一段时间，使其固溶体中的固溶体元素溶解在钛基体中，形成固溶体。

这样可以改善合金的塑性、延展性和韧性，但会降低强度和硬度。

时效处理：在固溶处理后，经过一段时间的自然时效或加速时效，使溶解在钛基体中的元素析出形成固态沉淀，增加强度和硬度。

时效温度高、时间长可以得到更高的强度和硬度，但也会降低韧性。

淬火和回火：淬火是将材料加热到高温后迅速冷却，使材料达到亚稳态；回火是将亚稳态材料在适当温度下保温一段时间，使其稳定下来。

淬火可以得到高强度和硬度，但会降低韧性和延展性；回火可以恢复合金的韧性和延展性，但会降低硬度和强度。

二、钛合金的参数优化热处理的效果与时间、温度、冷却速率等因素密切相关。

因此，确定合适的热处理参数对于改善合金品质至关重要。

当前常用的方法包括试错法、拟合法和模拟法。

试错法：即通过试验不断调节处理参数来确定最优参数。

这种方法适用于钛合金批量较小的情况，但需要大量数据和试验，效率较低。

拟合法：将变量之间的关系用曲线拟合出来，以此预测最佳处理参数。

这种方法可以快速确定最优参数，但需要充分的数据支撑。

模拟法：利用数值模拟软件仿真出钛合金的热处理过程及其影响因素，预测出最佳处理参数。

这种方法可以快速、准确地评估处理效果和参数，但需要充足的计算资源和软件。

三、钛合金的处理效果测试热处理后的钛合金需要进行材料性能测试以确定处理效果。

机械化工253TC16钛合金紧固件连续冷镦成型技术研究韩珍梅，师俊峰，韩 璐（贵州航天精工制造有限公司，贵州 遵义 563125）摘要：在本研究中阐述了通过快速顶锻实验进一步研究退火态TC16钛合金冷镦成型的技术，使用透射电镜，显微硬度计等多个技术来分析TC16钛合金经过冷墩成型之后的性能以及组织变化。

通过研究发现，对于航空紧固件钛合金TC16其具有良好的塑性变形能力，能够实现无裂纹冷镦变形，并且经过冷镦之后的样品变形明显不均匀，可形成一字双叉剪切带，在剪切带区域硬度值最大，锻压比低于1/4时主要为位错强化为主，在高于1/4时主要为细晶强化，锻压比为1/4时，此时冷墩样品具有最大的硬度梯度，但力学性能整体不稳定，当锻压比高于1/4，此时样品的力学性能趋于稳定状态。

关键词：航天；TC16钛合金；紧固件；连续冷镦成型航空钛合金紧固件具有较高的强度，且质量轻，具有耐腐蚀性，在航空领域得到快速发展，目前常采用热镦方式进行钛合金紧固件成型。

根据现有研究发现，相比欧美热镦产品来说，俄国冷镦钛合金紧固件的制造成本仅是前者的40%左右，目前BT16钛合金是唯一能够实现连续性冷墩加工的航空紧固件钛合金材料，因此针对钛合金冷镦性能的相关研究具有十分重要的意义。

TC16钛合金是一种两相钛合金，是本世纪在俄制BT16钛合金的基础上研发的具有良好工艺塑性的材料。

BT16钛合金其力学性能工艺塑性较好，在航空领域获得广泛应用，使用退火状态BT16钛合金经冷镦制备航空紧固件技术目前已经基本成熟，相对BT16材料来说，TC16钛合金同样具有良好的工艺塑性和力学技能，但由于冷镦技术不成熟，因此最终的成品合格率较低，无法实现批量化生产。

在本研究中使用快速顶锻试验机，能够针对TC16钛合金样品进行自由冷镦实验，与实际生产的冷墩件相比其变形速率基本接近，能够达到每秒75毫米，经过实验之后的样品进行显微组织硬度和相转变检测，进而发现经冷镦变形之后，该材料微结构的变化过程，进一步研究TC16冷镦加工的机制。

1 前言TC16钛合金的名义成分为Ti-3Al-5Mo-4.5V，为α+β型两相高强钛合金，与俄罗斯BT16成分相同。

TC16钛合金的β转变温度为860℃±20℃。

具有良好的工艺塑性，疲劳强度高，通过固溶时效或冷变形强化后抗拉强度可以达到1030～1080MPa，剪切强度为650～700MPa，并且对缺口、扭转等应力集中敏感性较小、能很好地承受偏斜载荷。

TC16钛合金丝材（Φ4mm~Φ8mm）主要用于制造螺钉、螺栓、铆钉、螺母、垫片等飞机用紧固件，包括螺栓、螺钉、螺母和环槽铆钉杆等，主要用在后机身、机翼、尾翼等部位。

TC16钛合金紧固件用丝材，随着温度的不断提高，β晶粒发生明显变化。

在890℃时，呈现明显的魏氏组织，β晶界也在迅速长大，原始β晶粒清晰可见，β晶界上分布少部分断开的晶界α；加热温度增加到1050℃时，原始β晶粒清晰可见，类似β区加工组织，晶界内有明显的次生α相。

这种组织与俄罗斯BT16钛合金紧固件的显微组织类似，但与国内TC16钛合金棒丝材等轴组织的要求有明显差异，为了进一步掌握组织过热后出现的魏氏组织对TC16钛合金丝材热镦性能的影响，同时也对俄罗斯BT16钛合金紧固件试样进行了分析比对，可以根据用途为紧固件后续加工选择不同的加热温度和加热时间，为获得不同的组织与性能以及大批量生产提供更优的理论依据。

2 试验方案实验材料选用某公司生产TC16钛合金Ф6.1丝材，经某厂加工成螺栓，具体工艺如下：车削→硼化处理→热镦→喷砂→退火→固溶时效→酸洗→滚螺纹→冷挤→检测分别选取生产后满足标准要求的正常组织、加热温度为890℃和1050℃时的两种TC16钛合金棒材，加工成螺栓后，标记为1#（正常试样）、2#（中间试样）和3#（过热试样）。

3 分析过程3.1 低倍组织用胶木粉镶嵌在同一个试块上，进行磨制和腐蚀，观察螺栓的纵向组织。

螺栓纵向的低倍组织见图1，1#试样的杆部低倍为细小的清晰晶组织，螺帽部位经镦头制备，大变形区的低倍呈现模糊晶组织；2#试样的低倍为细小的半清晰魏氏组织对TC16钛合金丝材热镦性能影响的分析解文卓1，唐飞龙1，王巧莉1，蔡建明2，陈星宇1（１．宝鸡钛业股份有限公司，陕西　宝鸡　７２１０１４）（２．中国航发北京航空材料研究院，北京　１０００９５）摘 要：本文主要研究了ＴＣ１６钛合金紧固件用丝材，随着加热温度的不断提高，材料组织逐渐发生变化，通过对不同加热温度低倍组织、高倍组织、缺口敏感系数、破坏拉力、高低周疲劳、剪切性能等进行比较分析；同时对这种组织与俄罗斯ＢＴ１６钛合金紧固件试样的显微组织进行了分析比对，进一步掌握组织过热后出现的魏氏组织对ＴＣ１６钛合金丝材热镦性能的影响　。

紧固件用TC16钛合金丝材加热温度对组织性能影响解文卓;张佼;周亮【摘要】本文研究了温拉过程中不同的加热温度和保温时间对丝材组织性能的影响,通过对比不同条件下高、低倍组织、力学性能等,利用金相显微镜分析紧固件用TC16丝材组织演化规律.结果表明:随着保温时间的增加,加热温度的升高,晶粒粗化,晶界明显,棒材的拉伸强度及塑性指标明显下降,剪切性能略低.【期刊名称】《世界有色金属》【年(卷),期】2018(000)023【总页数】3页(P6-8)【关键词】TC16钛合金;加热温度;保温时间;组织性能【作者】解文卓;张佼;周亮【作者单位】西安建筑科技大学,陕西西安 710050;宝鸡钛业股份有限公司,陕西宝鸡 721014;西安建筑科技大学,陕西西安 710050;宝鸡钛业股份有限公司,陕西宝鸡 721014;西安建筑科技大学,陕西西安 710050;宝鸡钛业股份有限公司,陕西宝鸡 721014【正文语种】中文【中图分类】TG146.231 引言TC16钛合金的名义成分为Ti-3Al-5Mo-4.5V，为α+β型两相高强钛合金，与俄罗斯BT16成分相同。

TC16钛合金的β转变温度为860℃±20℃。

具有良好的工艺塑性，疲劳强度高，通过固溶时效或冷变形强化后抗拉强度可以达到1030～1080MPa，剪切强度为650～700MPa，并且对缺口、扭转等应力集中敏感性较小、能很好地承受偏斜载荷。

TC16钛合金丝材（Φ4mm～Φ8mm）主要用于制造螺钉、螺栓、铆钉、螺母、垫片等飞机用紧固件，包括螺栓、螺钉、螺母和环槽铆钉杆等，主要用在后机身、机翼、尾翼等部位，通过对TC16，Φ6.1mm丝材组织、性能的研究，可以根据用途为紧固件后续加工选择不同的加热温度和加热时间，为获得不同的组织与性能以及大批量生产提供更优的理论依据。

为获得加热温度和加热时间在拉拔过程中对组织和性能的影响，选取成品规格Φ6.1mm，温拉工序采用管式炉加热，经不同的加热温度和加热时间，以及相同的热处理制度后分析其组织与性能的变化机理。

热处理对航空紧固件用TC16钛合金棒材组织性能的影响黄帆;海敏娜;孙虎代;张伟;陶海林
【期刊名称】《金属世界》
【年(卷),期】2022()5
【摘要】TC16钛合金因其具有密度小、强度高、比强度大、耐蚀腐蚀、耐高温,无磁性、退火态具有优异的塑性和加工成型性,固溶时效态具有高强、高韧等性能,常被镦制成铆钉、螺钉、螺母等紧固件应用在航空、航天设备上。

文章研究了不同退火工艺、固溶时效工艺对紧固件用TC16合金ϕ8.0 mm棒材组织和力学性能的影响规律,最终确定TC16合金的最佳热处理制度,为紧固件用TC16合金的国产、自主可控化研制及生产奠定数据基础。

【总页数】5页(P46-50)
【作者】黄帆;海敏娜;孙虎代;张伟;陶海林
【作者单位】宝鸡钛业股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG1
【相关文献】
1.热处理对 TC16钛合金棒材显微组织和力学性能的影响
2.紧固件用TC16钛合金丝材加热温度对组织性能影响
3.紧固件用TC16钛合金棒材热处理工艺研究
4.热处理工艺对紧固件用高强钛合金棒材的组织和性能的影响
5.热处理工艺对紧固件用TC16钛合金棒材显微组织与力学性能的影响
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紧固件用TC16和TC4钛合金丝材
佚名
【期刊名称】《军民两用技术与产品》
【年(卷),期】2017(0)11
【摘要】技术开发单位中国科学院金属研究所技术简介
【总页数】2页(P42-43)
【关键词】中国科学院金属研究所;TC4;紧固件;丝材;开发单位;钛;技术
【正文语种】中文
【中图分类】TG142.71
【相关文献】
1.TC4钛合金丝材焊件冲击失效分析 [J], 张飞奇;车伟;孙宝洋;李晗嫣;蒲宣;胡宗式
2.冷连轧对TC16钛合金丝材组织性能的影响 [J], 罗锦华;孙小平;杨辉;侯峰起;李海涛;赖运金
3.紧固件用TC16钛合金丝材加热温度对组织性能影响 [J], 解文卓;张佼;周亮
4.紧固件用TC16钛合金棒材热处理工艺研究 [J], 高文超;冯奇;张智;李维;巨莎莎;吴文琥
5.魏氏组织对TC16钛合金丝材热镦性能影响的分析 [J], 解文卓;唐飞龙;王巧莉;蔡建明;陈星宇
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