Ti-6Al-4V(TC4)钛合金的性能
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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。
钛合金TC4(Ti-6Al-4V)密度:4.44g/cm3熔化温度范围:1630~1650℃Ti-6Al-4V Titanium alloy BarThe density of titanium is 4.506-4.516g/cm^3, melting point is 1668, boiling point is 3535. In the appropriate oxidizing environment also has excellent corrosion resistance. Therefore, products are widely used in aerospace structural materials, such as aircraft, rockets, missiles and spacecraft, ship manufacture, chemical industry, conventional weapons, manufacturing, metallurgical industry, health care, ultra-high vacauum and other fields.钛合金TC4(Ti-6Al-4V)的名义化学成分比热容随温度变化规律:1Cr13密度:7.75g/cm3熔化温度范围:1483~1532℃各类物质的热导率〔W/(m·K)〕的大致范围是:金属为50~415,合金为12~120,绝热材料为0.03~0.17,液体为0.17~0.7,气体为0.007~0.17。
体积自由能G=U+Pv-TS=H-TS;其中,U为内能,S为熵,p为压力,V为体积,H为焓,H=U+pV。
一般计算ΔG;即体积自由能变化;ΔG=ΔH-ΔTS;ΔH为结晶潜热;ΔS为熔化熵铁的熔化潜热为269.55J/g或15.17kJ/mol,蒸发潜热为6343J/g或339.83kJ/mol。
Ti6Al4V(TC4)是一种α+β双相钛合金,具有优异的综合力学性能,使用温度范围较宽(-196~400℃),合金组织和性能稳定,广泛应用于航空、航天、造船、汽车等领域。
随着新一代航天武器装备对其零部件服役性能的要求日益提高,钛合金材料薄壁复杂结构的制备技术成为航天制造业研究的热点之一,因此,需要了解TC4钛合金激光选区熔化技术特点及其应用。
TC4合金粉末的选择表1.粉末质量影响因素TC4增材制造工艺选择:表2.TC4不同增材制造工艺对比TC4激光选区熔化成型工艺TC4成型参数的选择:采用激光选区熔化技术,零件成型过程中由于扫描速度快、熔池小且凝固快。
因此,打印的工艺参数是影响零件组织、孔隙率和表面粗糙度的重要因素。
如下图1所示,在研究过程中由于扫描能量密度不够,导致零件内部形成100μm左右的孔洞缺陷,极大影响成型质量,而煜宸公司工艺人员通过对TC4成型工艺参数进行优化后,对零件进行抛光、腐蚀后,形成如图2所示金相照片,其表面未出现明显的冶金缺陷,并对该组参数打印的TC4零件进行排水法测试,得出其致密度达到98.5%。
图1.不合理的能量密度金相图图2.工艺参数优化后金相图TC4零件成型支撑的选择:SLM是利用金属粉末在激光束的热作用下完全熔化、经冷却凝固而成型的一种技术。
为保证复杂零件的成型质量,SLM工艺一般需要添加支撑结构,其主要作用体现在:1)承接下一层未成型粉末层,防止激光扫描到过厚的金属粉末层,发生塌陷;2)由于成型过程中粉末受热熔化冷却后,内部存在收缩应力,导致零件发生翘曲等,支撑结构连接已成型部分与未成形部分,可有效抑制这种收缩,能使成型件保持应力平衡。
而对于TC4钛合金而言,打印过程中有较高的温度梯度,材料熔化后快速凝固,导致较大的热应力,并且其本身刚性较差,容易发生翘曲变形抑或是开裂,如下图3所示,为支撑结构不合理,打印过程中热应力过大,导致零件变形。
因此,研究悬垂、尖角的支撑方式及如何通过支撑结构降低零件成型过程中热应力,是提高TC4零件成型成功率的重要手段。
ti-6al-4v标准Ti-6Al-4V标准。
Ti-6Al-4V合金是一种广泛应用于航空航天、船舶、汽车、医疗器械、化工等领域的高强度、耐热、耐腐蚀的钛合金材料。
它是由钛(Ti)、铝(Al)、钒(V)三种元素组成的合金,具有优异的综合性能,因此在工程领域得到了广泛的应用。
Ti-6Al-4V合金的标准对其化学成分、机械性能、加工工艺等方面进行了规定,以确保其产品质量和使用安全。
首先,Ti-6Al-4V合金的化学成分是其标准的重要内容之一。
根据标准规定,Ti-6Al-4V合金的成分应符合以下要求,钛(Ti)的含量应不低于90%,铝(Al)的含量应在5.5%~6.75%之间,钒(V)的含量应在3.5%~4.5%之间。
这些化学成分的限制确保了合金的基本组成,从而保证了其基本性能和使用特性。
其次,Ti-6Al-4V合金的机械性能也是标准中需要严格控制的内容。
标准规定了合金在不同状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率、硬度等机械性能指标。
这些性能指标的限制,可以有效地保证合金在使用过程中具有足够的强度和塑性,能够满足不同工程领域的需求。
此外,Ti-6Al-4V合金的加工工艺也是标准需要考虑的重要内容。
由于钛合金的加工难度较大,因此标准对其加工工艺进行了详细的规定,包括热处理工艺、热压成形工艺、焊接工艺等。
这些规定可以帮助生产厂家正确地选择合适的加工工艺,保证产品的质量和稳定性。
总的来说,Ti-6Al-4V标准是针对这种重要的钛合金材料制定的,它涵盖了合金的化学成分、机械性能、加工工艺等方面的要求,旨在保证合金产品的质量和使用安全。
遵循这些标准,可以有效地指导生产厂家的生产活动,确保产品符合用户的需求和行业的要求。
同时,对于使用者来说,选择符合标准的Ti-6Al-4V合金产品,也可以提高工程项目的安全性和可靠性。
因此,遵循Ti-6Al-4V标准是非常重要和必要的。
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15.2x103ksi?贝塔Transus 1800to1850°F? 液相线温度2976to3046°F 固相线温度2900to2940°F 电阻率-418°F902.5ohm-cir-mil/ft? 73.4°F1053ohm-cir-mil/ft? 986°F1143ohm-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(200-300ksi ) 压缩屈服强度825-895兆帕(120-130ksi ) 极限剪切强度480-690兆帕(70-100ksi )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喷气发动机在500℃以下具有高的屈服强度/在500℃以下的部位使用:压气元素 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余量空工业密度比和疲劳强度/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 500-600 15-60680-7230-120——————TA4 550-650 15-60700-7530-120——————TA5 550-650 15-60800-8530-120——————TA6 15-1275030-1—————550-650 0 -8020 —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TC6 550-650 30-12750-8560-120860-9030-6水冷540-5804-12空冷TC9 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。
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。
温度对TC4钛合金的组织和性能的影响房永强,杨军红,郑晓斐(西部金属材料股份有限公司,陕西西安710201)[摘 要]本文研究了温度对TC4钛合金微观组织㊁热学性能及力学性能的变化㊂研究发现随温度的增加,热导率㊁热容㊁线膨胀系数增加㊂并且,研究发现在相同的温度范围内,膨胀系数与热容之间有几乎相同的增长量以及相似的变化趋势㊂同时,研究发现TC4钛合金的抗拉强度Rm 及规定塑性延伸强度Rp 0.2随着温度的升高而降低趋势基本一致㊂并且,本文分析了该变化的原因㊂[关键词]温度;TC4钛合金;微观组织;性能[中图分类号]TG146.23 [文献标志码]B [文章编号]1003-8884(2018)05-0022-040 引言Ti -6Al -4V(TC4)钛合金是一种典型α+β两相钛合金,其在航空航天㊁军事等大型结构领域有着广泛应用㊂在航空航天领域中,TC4钛合金能占到钛材总量的85%以上[1-2]㊂研究表明,当温度超过350℃时,TC4钛合金的塑性㊁韧性等性能会发生较大变化㊂合金的性能很大程度上依赖于合金热处理制度及其所对应的不同微观组织[2-4]㊂因此,研究温度对TC4合金的组织性能的影响具有重要意义㊂1 试验材料及方法试验用材料是牌号TC4钛合金㊂材料规格分别为Φ16mm㊁Φ21mm 和30mm ×80mm ×L ㊂热处理制度为780℃/1.5h ㊃AC㊂热物理性能分别在导热仪㊁耐驰热膨胀仪㊁耐驰DTA 等设备进行测试㊂拉伸试验在Instron 万能试验机上进行㊂试验过程中执行 FWS*材料力学性能数据获取工作质量控制要求”规定的检测标准,完成TC4钛合金的物理性能㊁弹性参数㊁力学性能等测试㊂2 试验结果及分析2.1 温度对热学性能的影响(1)热导率变化表1和图1分别显示的是不同温度下TC4合金棒材的热导率数据及随温度的变化趋势㊂由表1可以看出,随着温度从20℃增加至900℃,合金的热导率从6.2W /m ㊃k℃增加到19.2W /m ㊃k℃,增加了210%㊂对于合金而言,其内部含有大量的自由电子,而大量的自由电子的运动可导致合金导热㊂然而,电子在运动过程中会受到热运动的原子和各种晶格缺陷的阻挡,从而形成热阻㊂对于合金而言,由于异类原子的作用,缺陷热阻占主导地位㊂研究表明,缺陷热阻随着温度的增加依T -1的规律下降㊂因此,随温度的增加,热阻降低,进而致使热导率,见图1㊂表1 不同温度下TC4合金棒材的热导率θ/℃20100200300400500600700800900λ/(W ㊃m -1㊃k℃)6.27.08.29.510.912.414.215.917.719.2[收稿日期]2018-05-26[作者简介]房永强(1984-),男,陕西延长人,工程师,大学本科,主要从事金属材料物理性能检测工作㊂ (2)比热容变化表2和图2分别显示的是不同温度下TC4合金棒材的比热容数值和随温度的变化趋势㊂由图表可以看出,随着温度从100℃增加至900℃时,热容也随之增加,从0.529J /g ㊃℃增加到0.678J /g ㊃℃,增加量为28%㊂从本文的数据可以看出,TC4合金的热容呈现出线性增加的规律㊂TC4合金的熔点约1660℃,可见加热并未导致材料发生熔化㊂然而本试验所得的热容数据并不符合德拜所发现的与温度呈T 3的规律[5],这可能是由于TC4合金在加热过程22图1 不同温度TC4合金棒材的热导率随温度的变化图 中物相比例发生变化的缘故,具体可参见的金相图㊂图2 不同温度TC4合金棒材的比热容随温度的变化图表2 不同温度TC4合金棒材的比热容θ/℃100200300400500600700800900 C/(J㊃g-1㊃℃)0.5290.5480.5660.5850.6040.6220.6410.6600.678 (3)线膨胀系数由表3可知,随着温度从100℃增加至800℃时,线膨胀系数也随之增加,从8.7×10-6/℃增加到10.5×10-6/℃,增加量为21%㊂而由表2可知,当温度从100℃增加至800℃时,比热容增加了25%㊂根据格律乃森定律,膨胀系数对温度的变化趋势与热容对温度的变化趋势相同,即呈现出正比例关系[5]:α=rC V3K0V(1)因此,在相同的温度范围内,膨胀系数与热容之间有几乎相同的增长量以及相似的变化趋势㊂表3 不同温度TC4合金棒材的线膨胀系数θ/℃100200300400500600700800α/10-6/℃8.79.09.39.69.81010.310.5图3 不同温度TC4合金棒材的线膨胀系数随温度的变化图2.2 温度对力学性能的影响(1)抗拉性能为满足航空发动机能在高温下工作的要求,研发具有较强高温性能的合金十分重要㊂一般通过对TC4合金进行单轴拉伸㊁压缩和扭转,是三种研究TC4合金高温塑性变形行为的常用方法㊂其中,高温拉伸试验应用最广泛㊁最简便的方法之一[6]㊂表4显示的是在20℃㊁100℃㊁200℃㊁300℃㊁400℃㊁450℃下得到的TC4合金棒材的拉伸性能,包括抗拉强度Rm㊁规定塑性延伸强度Rp0.2,断后伸长率A 及断面收缩率Z㊂由表可知抗拉强度及规定塑性延伸强度随温度的升高明显降低,抗拉强度从1013 MPa降至682MPa,规定塑性延伸强度则由957MPa 降至553MPa,而断后伸长率未发生较大变化,断面收缩率Z有明显的增长,从室温至450℃增长了14%㊂通过图5可看出,TC4钛合金的抗拉强度Rm 以及规定塑性延伸强度Rp0.2随着温度的升高而降低,二者变化趋势基本一致㊂然而,从图5可直观地看出,两者下降的速度随温度升高而降低㊂主要原因可以归纳为[2-3]:在高温下,TC4钛合金的变形机制是位错滑移是主导型的㊂在常温下,位错在运动过程中会受到来自于位错㊁晶界㊁夹杂等缺陷的阻32碍,如果所提供的外力不是足够的大,则TC4钛合金的变形将会因为位错受阻而无法进行,所以其室温强度很高㊂然而,随着温度的增加,原子之间的结合力降低,即原子的活动能力增强,同时,位错所受到的阻力将会降低,进而开动变形所需要的外加应力也随之降低㊂因此,在外界应力较小的情况下,材料就能发生变形,所以,TC4钛合金的高温强度较低㊂其次,随着温度的升高,TC4钛合金更容易发生动态再结晶㊂研究表明,金属材料的动态回复再结晶能力增强,其软化作用也会增强㊂再次,TC4钛合金是α+β两相钛合金㊂随着温度升高,将会发生α相向β相转变㊂由于较软的β相的含量增多,材料的变形能力降低㊂综上,主要是因为这三种原因导致了材料的强度下降㊂表4 TC4合金棒材室温和高温拉伸性能取样方向品种状态规格(d /mm)θ/℃Rm /MPa Rp 0.2/MPa A /%Z /%20101395715441009058081749纵向棒材退火Φ162008057071853300733610185540070557317564506825531758图4 TC4合金棒材室温和高温的拉伸应力-应变曲线图5 TC4钛合金拉伸性能(Rm ,Rp 0.2)与温度的关系 (2)泊松比表5显示的是不同温度下TC4合金棒材的泊松比值㊂由表可知,随着温度的升高,泊松比μ从0.294增加至0.31㊂一般而言,泊松比μ能够在一定程度上反应材料的强韧性,泊松比越大,材料的韧性越好㊂从表中数据可知,随着温度增加,材料的韧性是有一定提高㊂表5 不同温度TC4合金棒材的泊松比品种棒材规格,d /mm16θ/℃17100200300400450μ0.2940.290.30.30.310.312.3 温度对微观组织的影响研究表明,温度对TC4钛合金微观组织的影响主要有两方面[7]:一是温度对回复再结晶能力的影响㊂研究表明,温度增加导致原子迁移率增加,即导致扩散能力增强,进而使得回复程度变大,而材料内部的畸变能相应减少㊂这种情况下,再结晶所需的驱动力将会降低㊂二是温度对形核率的影响㊂一般而言,温度升高会导致晶界的迁移能力变大,进而发生快速再结晶,即再结晶的形核率及界迁移率变快㊂微观组织是影响材料力学性能的重要因素,因此为了探明TC4钛合金在高温拉伸时微观组织的变化,分别对铸态及退火态的样品进行了金相观察㊂图6左图为铸态TC4合金的金相组织图,右图为退火态42TC4合金的金相组织图㊂可以看出,随着温度的增加,TC4合金从双态组织更加倾向于向等轴组织转变,且组织更加的均匀,晶粒更加细小㊂右图的等轴组织主要特征是转变组织与初生等轴相两者均匀分布㊂该组织具有塑性好,但强度较低,与力学性能测试结果相符合㊂图6 TC4合金的金相组织图[参考文献][1]Vanderhasten M,Rabet L,Verlinden B,Ti -6Al -4V:Deformation map and modelisation of tensile behavior[J].Materials and Design,2008,29(6):1090-1098.[2]周姝.特殊温度环境下合金金属材料的力学性能研究[D].天津:中国民航大学,2016.[3]谭玉全.热处理对TC4钛合金组织㊁性能的影响及残余应力消除方法的研究[D].重庆:重庆大学,2016.[4]Boyer R R.Design properties of a high⁃strength titaniumalloys Ti -10V -2Fe -3Al [J].Journal of Metal,1980,32(3):61-65.[5]田莳.材料物理性能[M].北京:北京航天航空大学出版社,2004.[6]王德尊.金属力学性能[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1993.[7]金明月.细晶TC4钛合金高温拉伸变形行为研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2006.Effect of Temperature on the Microstructure andProperties of TC4Titanium AlloyFANG Yong⁃qiang,YANG Jun⁃hong,ZHENG Xiao⁃feiAbstract :The changes of temperature on microstructure,thermal properties and mechanical properties of TC4titanium alloy are studied in this paper.It is found that the coefficient of thermal conductivity,heat capacity and linear expansion increases with the increase of temperature.Moreover,it is found that in the same temperature range,the expansion coefficient and the heat capacity have almost the same increasing amount and similar changing trend.At the same time,it is found that the tensile strength Rm and the yield strength Rp 0.2of TC4titanium alloy decrease with the increase of temperature,and the trend of the two changes is basically the same.In addition,the paper analyzes the reasons for the change.Key words :temperature;TC4titanium alloy;microstructure;property52。
钛材耐腐蚀数据钛材是一种具有优异耐腐蚀性能的金属材料,广泛应用于航空航天、化工、医疗器械等领域。
为了更好地了解钛材的耐腐蚀性能,以下是一些常见钛材的耐腐蚀数据,供参考。
1. 钛合金Ti-6Al-4V- 耐腐蚀性能:钛合金Ti-6Al-4V具有优异的耐腐蚀性能,能够在酸性和碱性环境中表现出色。
在常见的腐蚀介质中,如硝酸、硫酸、盐酸等,钛合金Ti-6Al-4V都能够保持较好的耐腐蚀性能。
- 腐蚀速率:在常见的腐蚀介质中,钛合金Ti-6Al-4V的腐蚀速率通常较低,能够满足大多数工业应用的要求。
具体的腐蚀速率取决于腐蚀介质的浓度、温度等因素。
- 耐蚀性能测试:常用的测试方法包括电化学测试和浸泡试验。
电化学测试可以通过测量钛合金的电位和电流来评估其耐腐蚀性能。
浸泡试验则是将钛合金样品浸泡在腐蚀介质中,观察其腐蚀情况。
2. 纯钛(TA1)- 耐腐蚀性能:纯钛具有良好的耐腐蚀性能,能够在酸性和碱性环境中表现出色。
在一些强腐蚀性介质中,如硝酸、硫酸、氢氟酸等,纯钛也能够保持较好的耐腐蚀性能。
- 腐蚀速率:纯钛的腐蚀速率通常较低,但在一些特殊环境下,如高温、高压等条件下,其腐蚀速率可能会增加。
因此,在具体应用中需要根据环境条件进行评估。
- 耐蚀性能测试:常用的测试方法包括电化学测试和浸泡试验。
电化学测试可以通过测量纯钛的电位和电流来评估其耐腐蚀性能。
浸泡试验则是将纯钛样品浸泡在腐蚀介质中,观察其腐蚀情况。
3. 钛合金Ti-3Al-2.5V- 耐腐蚀性能:钛合金Ti-3Al-2.5V具有良好的耐腐蚀性能,能够在酸性和碱性环境中表现出色。
在一些强腐蚀性介质中,如盐酸、硫酸、氨水等,钛合金Ti-3Al-2.5V也能够保持较好的耐腐蚀性能。
- 腐蚀速率:钛合金Ti-3Al-2.5V的腐蚀速率通常较低,但在一些特殊环境下,如高温、高压等条件下,其腐蚀速率可能会增加。
因此,在具体应用中需要根据环境条件进行评估。
- 耐蚀性能测试:常用的测试方法包括电化学测试和浸泡试验。
各个牌号钛合金密度钛合金是一种具有良好耐腐蚀性、高强度和较低密度的材料,广泛应用于航空航天、船舶、汽车、医疗和工业领域。
钛合金的密度因其成分和热处理方式不同而有所变化。
下面我将详细介绍几种常见牌号钛合金的密度。
Ti-6Al-4V(TC4)是一种最常用的钛合金,其成分含有6%的铝和4%的钒。
该合金的密度约为4.43克/立方厘米。
由于其较低的密度和卓越的强度,Ti-6Al-4V 是航空航天领域中常用的结构材料。
Ti-3Al-2.5V(TA3)是一种含有3%铝和2.5%钒的钛合金。
该合金的密度略低于TC4,约为4.37克/立方厘米。
TA3合金具有良好的焊接性能和耐腐蚀性,可广泛应用于化工、船舶和医疗设备等领域。
Ti-5Al-2.5Sn(TA7)是一种含有5%铝和2.5%锡的钛合金,其密度约为4.51克/立方厘米。
TA7合金具有良好的耐蚀性和高强度,常用于船舶、航空航天和海洋工程等领域。
Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo(Ti6242)是一种含有6%铝、2%锡、4%锆和2%钼的高强度钛合金。
该合金的密度约为4.51克/立方厘米。
Ti6242合金由于其卓越的强度和热稳定性,常被用于航空航天中高温部件的制造。
Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al(Ti15333)是一种含有15%铝、3%铬、3%锡和3%锡的钛合金。
该合金的密度约为4.51克/立方厘米。
Ti15333合金具有优异的耐热性和抗腐蚀性能,广泛应用于航空发动机和燃气涡轮机等高温环境中。
总而言之,钛合金具有较低的密度和较高的强度,使其成为广泛应用于航空航天、船舶和医疗设备等领域的理想材料。
不同牌号钛合金的密度略有差异,根据具体需求和应用环境的不同,可以选择合适的材料来满足要求。
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。
钛的应用应用领域材料的使用特性应用部位航空喷气发动机在500℃以下具有高的屈服强度/密度比和疲劳强度/密度比,良好在500℃以下的部位使用:压气盘、静叶片、动叶片、机壳、燃工业的热稳定性,优异的抗大气腐蚀性能,可减轻结构质量烧室外壳、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,良好的综合全钛凝汽器、冷凝器、管板、冷油管、蒸力学性能和工艺性能,较高的热稳定性,线胀系数小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 500-600 15-60680-7230-120——————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TC6 550-650 30-12750-8560-120860-9030-6水冷540-5804-12空冷TC9 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。
2.产品使用前的退火可采用:950℃/1h,空冷或水冷;最终退火可采用;870℃/30min+650℃/60min,空冷:TC9最终退火可采用:930℃/30min,空冷+530℃/360min,空冷。
钛的锻造加热温度编号(α+β)/β相变点/℃铸锭变形坯料成品加热温终锻温度/≮加热温终锻温加热温终锻温度/≮℃度/℃℃度/℃度/℃度/℃TA1 890-920 1000-1020750900-95700850-88700TA2 890-920 1000-1020750900-95700850-88700TA3 890-920 1000-1020750900-95700850-88700TA4 960-9801150 8501030-1050800 ——TA5 980-1000 1080-11508501000-1050800 ——TA61000-1020 1150-12009001050-1100850980-1020800TA71000-1020 1150-12009001050-1100850980-1020800TB2 750 1140-11608501090-1100800990-1010800TC1 910-930 1000-1020750900-95750850-88750TC2 920-940 1000-1020800900-95800850-90750TC3 960-9701100-1850950-10800950-97750150 50 0TC4 980-990 1100-1150850960-1100800950-97750TC6 950-980 1150-11808501000-1050800950-98800TC91000-1020 1140-11608501050-1080800950-97800TC10 9351100-11508001000-1050800930-94800钛及钛合金的一般物理性能性能合金牌号TA1TA2TA3TA4TA5TA6TA7TB2TC1TC2TC3TC4TC6 TC9TC120℃密度γ/g/cm3 4.5 —4.434.44.464.814.554.554.434.454.5 4.524.53熔点/℃1668-- ----1538-1649----1570-164--1538-16491620-165----比热容 c/(j/k g·K)20℃544------5454-------- ------ 100℃544----5865454574----678502 544540 200℃628 --65655-56569585- - 70 9 3 - 5 651 6 -- 48300℃670-- --71259569641628628703670 --565400℃712-- --796626366996767741712 --557500℃754-- --879653599729①754712754796 --528600℃837-- --921691862------879------20℃电阻率ρ/10-6Ω·m 0.47--1.261.81.381.55----1.421.601.36 1.621.87热导率λ/W/(m· K)20℃16.331.47--7.548.79--9.639.638.375.447.95 7.54-- 100℃16.3312.14--8.799.6312.14②1.47--8.796.708.79 12.98--热导率λ/W/(m·K)200℃16.33----10.0510.8912.5611.7211.310.058.7910.05 11.30 -- 300℃16.7----11.712.112.912.112.110.810.4711.30 12.14 10.475 2 4 8 4 4 9400℃17.17----13.413.416.3313.413.412.5612.5612.59 12.98 12.14500℃18.0----15.0714.6517.5814.6514.6514.2414.24-- 13.40⑧13.40600℃------16.7515.9118.8416.33--15.4915.49-- 14.65⑨--线胀系统a1/(10-6/k ) 20-100℃8.8.29.288.39.368.538.8.--7.898.60 7.70 9.4520-200℃8.6--9.538.9③9.49.348.68.6--9.01-- 8.90 9.7320-300℃9.1--9.879.5④9.59.529.19.1--9.3-- 9.27 9.9720-400℃9.25--10.0810.4⑤9.549.799.69.6--9.24-- 9.64 10.1520-500℃9.4--10.0910.6⑥9.689.839.69.4--9.3911.60⑥9.85 10.1920-600℃9.8--10.2810.8⑦9.869.99-- -- --9.4-- --10.21①450℃ ②80℃ ③100-200℃ ④200-300℃ ⑤300-400℃ ⑥400-500℃ ⑦500-600℃ ⑧490℃ ⑨575℃。