Ti-6Al-4V(TC4)及钛合金的性能

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/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

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 15-60

680

-72

30-1

20

———

—

——

TA2 500-

600 15-60

680

-72

30-1

20

———

—

——

TA3 15-60 68030-1—————