钛合金机械加工表面质量的故障分析与研究
钛合金紧固件在机械加工中存在的问题及措施
钛合金紧固件在机械加工中存在的问题及措施作者：宋庆华来源：《科技视界》2017年第10期【摘要】钛合金是一种变形系数小、强度较高、抗腐蚀性能好、低温韧性好、热强性好、以及焊接性能好的加工材料，其被广泛地应用于紧固件以及飞机起落架结构承力件的制作中，然而这种材料也有一定的缺点，其弹性模量小、导热系数小、容易燃烧和变形、效率低等各方面因素直接影响了其加工工艺和加工质量。
因而对其在机械加工中存在问题进行分析，提高加工工艺质量水平对促进钛合金材料的运用是非常重要的。
本文主要针对钛合金紧固件使用以及加工中存在的问题进行分析，并探讨提高加工工艺质量的有效措施。
【关键词】钛合金紧固件；机械加工；问题；质量控制；措施0 前言在飞机零件中，钛合金紧固件的运用可以使飞机增强抗腐蚀能力，还可以达到减重的目的，钛合金紧固件是碳纤维复合材料以及钛合金之间的必要连接件。
现阶段，钛合金以及复合材料的运用范围逐渐增大，应用数量也在不断增加。
1 概述1）钛合金紧固件的标准要求。
钛合金紧固件一般需要进行固溶时效热处理，从而保证其满足660MPa的抗剪强度以及1100MPa的抗拉强度性能要求，钛合金制造的紧固件要对其进行详细的检查，除了观察外观是否存在损毁，还要对其进行机械性能以及冶金的检查。
钛合金紧固件具有严格的材料标准以及质量、性能标准和要求，钛合金紧固件的加工技术条件要与AMS4967标准（丝材、退火、锻件和环形件、可热处理的钛合金棒材）中提出的相关要求相符合，该标准在材料的公差、尺寸、金相、外观、缺陷控制、以及机械性能等方面均有明确的标准要求和性能要求。
2 钛合金紧固件使用过程以及机械加工中存在的问题1）腐蚀性能。
在进行钛合金紧固件的安装时容易形成间隙，因而在金属与金属之间或者金属表面涂层裂缝下，一些容易受到影响的金属材料会发生一定的腐蚀。
钛合金材料的抗腐蚀性能的主要原因是其表面有一层防护性氧化膜，如果这层膜受损，在氧气充分的条件下其可以自行进行修补，然而在钛合金紧固件实际使用过程中，由于环境条件的变化（如：某种介质浓度增加、温度升高、或与易腐蚀的金属发生接触），就会导致钛合金发生腐蚀。
ZTC4钛合金铸件表层与内部组织的相关性研究
ZTC4 钛合金铸件表层与内部组织的相关性研究1.前言钛合金是一种轻质高强度的金属材料，因其较高的比强度、优异的抗腐蚀性和热稳定性等特点，被广泛应用于航空航天、海洋工程、医疗假肢等领域。
而钛合金铸件是一种常见的加工方式，具有较好的成形性、经济性和工艺性。
但是，钛合金铸件的表层组织和内部组织的质量对于其性能与应用具有重要影响。
因此，本文将探讨ZTC4 钛合金铸件表层与内部组织的相关性研究，旨在为优化钛合金铸件的生产工艺和加工质量提供技术支持。
2.钛合金铸件的表层组织2.1表层组织的特点钛合金铸件的表层组织直接影响着其表面质量和应力分布。
一般情况下，钛合金铸件的表层组织由残余物质和金属氧化膜构成。
残余物质主要是铸造过程中的非金属颗粒和气孔等，而金属氧化膜则是钛合金在空气中接触氧化后形成的一层氧化膜。
此外，表层组织的厚度和硬度也决定了其耐磨性、抗腐蚀性等性能指标。
2.2表层组织的影响因素表层组织的质量与其制造工艺和原材料质量有着密切的关系。
常见的影响因素有铸造温度、铸型温度、压力和模具形状等。
其中，铸造温度和铸型温度是影响表层组织形成的关键因素，其影响是通过控制钛合金在铸模表面的润湿性、流动性和钛合金与模具表面的接触面积来实现的。
而压力和模具形状等因素则主要影响表层的均匀性和密度。
3.钛合金铸件的内部组织3.1内部组织的特点钛合金铸件的内部组织直接影响着其强度、塑性和韧性等力学性能。
一般情况下，钛合金铸件的内部组织由晶粒、微观组织和非金属夹杂物三部分组成。
其中，晶粒是钛合金铸件中最基本的结构单元，微观组织是指晶粒之间的界面和相，而非金属夹杂物包括气孔、氧化物、夹杂物等，影响着钛合金铸件的塑性和韧性。
3.2内部组织的影响因素钛合金铸件的内部组织是由铸造工艺、成分控制和热处理工艺等多种因素共同作用产生的。
其中，铸造工艺是影响晶粒尺寸和形态分布的重要因素，成分控制则影响着钛合金铸件的相组成和力学性能。
而热处理工艺则主要通过改变钛合金的晶界和相界结构，来调整其强度、塑性和韧性等性能指标。
钛合金切削质量的影响因素与改进措施
钛合金切削质量的影响因素与改进措施从大气、材料性能和含碳量三方面因素对钛合金切削性能进行分析，同时针对以上影响因素提出了相应的改进措施，为飞机制造和修理过程中钛合金结构的切削加工奠定了理论和实践基础。
钛合金材料具备比强度高、耐高温性好、抗腐蚀等优良的物理、化学性能，被广泛应用于航空航天、石油化工、海洋、能源和交通运输等工业领域。
随着现代飞机对隐身性能、抗疲劳性能和高强轻质等性能要求的不断提高，钛合金在飞机制造领域的应用日益广泛，飞机上采用机械加工的零部件所占的比例也相应增加，但基于钛合金本身的物理性质，其切削加工性较差，加工过程中导热性较差，切削时材料黏度较大，导致大量钛合金关键零件、重要零件的切削难度非常大，加工精度不容易保证，因此在飞机制造和修理领域中解决上述钛合金精密切削过程中存在的问题，对突破钛合金机械加工的技术瓶颈至关重要。
1、钛合金零件切削加工的影响因素钛合金不同于铝合金、合金钢和镁合金等金属材料，在高速切削情况下，无法保证其加工精度和加工质量。
造成其加工难度大的影响因素主要有以下两个方面：一是材料的固有属性；二是航空结构件的特殊性能要求。
钛合金材料的固有属性体现在以下三方面：①由于钛合金的导热性差，摩擦因数大，导致切削热不易传出，且集中在切削区和切削刃附近的较小区域内。
高温下切削刃的硬度降低，造成刀具寿命的缩短，严重时会直接影响加工零件的精度。
②钛元素化学性质活泼，在300℃以上，钛原子容易与大气中的氢、氧及氮等非金属元素发生强烈的化学反应，形成表面硬化层，在切削热的作用下，该部位温度升高，更容易与空气中的CO2和油脂中的碳元素发生化学反应，当含碳量＞0.12%时，会形成TiC硬质碳化物，进而加速切削过程中刀具的磨损。
③钛合金对含钛元素的刀具材料具有十分强烈的化学亲合作用。
④弹性模量E数值较小，抗拉强度与屈服强度比值较小，进而导致在机械加工过程中刀具会随着工件的转动发生较大的回弹，从而增加了切削摩擦力，加速刀具磨损，影响加工精度。
钛合金材料的加工工艺研究
钛合金材料的加工工艺研究随着现代工业技术的不断发展，钛合金材料作为一种高性能的金属材料，被广泛应用于航空、航天、汽车、医疗等多个领域。
但是，钛合金的加工难度很大，其强度高、韧性低、易氧化、易热裂和易热变形等特点，使其加工困难度增加，因此钛合金产品的加工工艺研究一直是业内人士关注的热点之一。
一、钛合金材料的性质钛合金材料具有许多优异的特性，包括高比强度、高比刚度、低密度、优良的抗氧化性能、高抗腐蚀性能和优异的生物相容性等。
但是，其加工性能受到限制，如加工难度大，热变形严重，切削力大，容易产生裂纹和变形等。
二、钛合金材料加工工艺1. 机械加工机械加工是一种常用的加工方法，主要包括车削、铣削、钻孔、磨削、抛光等。
然而，机械加工钛合金材料的难度较大，需要使用更硬的切削工具和更高质量的冷却液，减小切削量，而且加工过程要遵循一定的顺序，减少残余应力的影响。
2. 化学加工化学加工是应用化学反应的原理，对钛合金表面进行化学反应，制备出所需要的形态。
常见的化学加工方法有电解氧化、化学镀锌、化学镀铬、化学雾化等。
这种加工方法被广泛应用于消费品和贵金属制品制造领域，可以获得高度均一的表面，提高产品的质量和精度。
3. 热加工钛合金材料的高温强度较高，热加工主要包括热挤压和热轧制等。
热挤压是通过消除材料粗大组织和制造均匀组织来改善钛合金的可塑性。
热轧制是将钛合金材料加热到高温，并通过压制来改善其性质。
这种加工方法可用于生产大尺寸的钛合金板材，用于航空、航天、船舶、化工等领域的制造。
4. 焊接加工钛合金材料的焊接难度大，主要是其焊接接头易产生孔洞和裂纹。
常见可控气体（TPA）、等离子焊接（PAW）、电弧等离子焊接（PAPC）、电弧熔化钨惰性气体（GTAW）等。
其中TPA具有高低速、热能控制、适用于龙骨和复杂形状的零件焊接等特点，是钛合金材料实现自动化焊接的主要途径之一。
三、钛合金材料加工中需要注意的问题1. 刀具选择钛合金材料钻孔时，应选择尖角为150度或135度，称为通用钻头。
浅析机械加工表面质量问题与对策
要，产品与产品之间的微观表面会大大的降低零部件之间的配合质 量， 对产品的使用寿命 ， 自身 陆能都会产生较大的影响。 ２ 产 品表面 质量 问题原 因 ２ ． Ｉ 切削加工。切削加＿ 丁是机械产品生产环节的重要加工手段 ， 顾名
装后的切削角度调整问题 ， 都要严格把关 ， 争取最大限度的在此环节 不影响产品表面＿ 丁艺。 ３ ． ２ 工件材料方面。工件材料 陛质中， 对加工表面粗糙度影响较大的 是材料的塑性和金相组织。 对于塑性大的低碳钢 、 低合金钢材料， 预先 进行正火处理以降低塑陛， 切削加工后能得到较小的粗糙度。工件材 料应 有适 宜 的金 相组 织 （ 包括 状 态 、 晶粒 度大小 及分 布 ） 。
聃枝论 坛
民营 科技２ 工表 面质量 问题 与对策
王 志 友
（ 中 国第 一 重 型股 份 公 司 大型 装 备 制 造 分 厂 ， 黑 龙 江 齐 齐哈 尔 １ ６ １ ０ ４ ２ ）
摘 要： 机械 加工产品的表面质量决定 了产品 自身的使 用价值 ， 对 于产品表面质量的研究与控制不可忽视 ， 这篇 文章主要 介绍 了 机械 生产加 工环 节中保障产品表面质量 的问题 ， 以及如何解 决相应 问题的手段 。 关键词 ： 零件生产 ； 表面质量 ； 问题 ； 手段
３ － ３ 切削条件方面。以较高的切削速度切削塑性材料可抑制积屑瘤 出现， 减小进给量 ， 采用高效切削液 ， 增强Ｔ艺系统刚度 ， 提高机床的 动态稳定性， 都可获得好的表面质量。 ３ － ４ 加工方法方面。主要是采用精密 、 超精密和光整加工。选用较小 工 韧性 较差 的金 属时 ，特别 注意 的是加 工过 程 中产 生 的金属 细屑 ， 这 的径向进给量， 选用较大的砂轮速度和较小的轴向进给速度 ， 工件速 度应该低些 ， 采用细粒度砂轮； 精细修整砂轮工作表面 ， 使砂轮上磨粒 些东西如果存留在金属表面， 自然地也会增加产品的粗糙度。 ２ ． ２ 表 面层 冷作 硬化 。机 械 加工 过程 中 因切削 力作 用产 生 的塑性 变 锋利， 也可达到较好的磨削效果。选择适宜的磨削液能获得低粗糙度 形， 都会使表面层金属的硬度和强度提高 ， 这种现象称为冷作硬化。 经 表 面 。 过不 断 的实践 研究 ， 如下几 个方 面是冷 作硬 化重 要原 因 。切 割工 具 的 ３ ５ 减 少加 Ｔ 表面 层变 形 强 化 和残 余应 力 也 能提 高 加 Ｔ表 面质 量 。 半径 过 大 ， 导致 金属 表面受 力过 强 ， 非 弹性形 变产 生 ， 金 属表 面硬 度 变 合理选择刀具的几何形状 ， 采用较大的前角和后角 ， 并在刃磨时尽量 强。 当 具磨损程度加大时 ， 工具与金属表面急剧摩擦， 也可以导致冷 减小其切削刃刃口半径 ； 使用刀具时， 应合理限制其后刀面的磨损宽 硬增强。 切割时速度过大 ， 产生的热量在金属表面作用时间较短， 也会 度 ； 合理选择切削用量， 采用较高的切削速度和较小的进给量； 加工时 不 同程 度上增 强冷 硬程 度 。 采用有效的切削液等 ， 可减少加Ｔ表面层变形强化。 ２ ． ３ 表 面层材料金 相组 织变化 。在 进行 金属切 削时 ， 金属 表面 温度会 当零件表面存在残余应力时 ， 其疲劳强度会明显下降， 特别是对 急剧升高， 当温度超过规定数值的时候， 金属表面的金相组织就会随 之产生一些不必要的改变。其 中磨削烧伤最为常见， 主要可以分为回 火、 淬火以及退火烧伤三种 。这种烧伤指的是在切割 、 打磨金属时 ， 由 于表面温度过高， 是金属外层 的金属强度和金属硬度变低 ， 同时在金 属表面出现一些肉眼看不见的细纹。其中回火烧伤是说 ， 在淬火过程 中， 磨削部分的温度并没有高出金相组织变相温度 ， 可是却高于了马 有应力集中或在有腐蚀 洼介质中ｌ Ｔ作的零件 ， 影响更为突出。 为此， 应 尽可能在机械加工中减小或避免产生残余应力。 ・ 但是， 影响残余应力 产生的因素较为复杂。总的说来 ， 凡能减小塑性变形和降低切削温度 的因素都能使已加工表面的残余应力减小。 此外 ， 生产中常采用滚压 、 挤（ 胀） 孑 Ｌ 、 喷丸强化 、 金刚石压光等冷
钛-钛合金钝化行为与机理研究
钛-钛合金钝化行为与机理探究摘要：钝化是钛/钛合金在应用中的一个重要问题，本文以探究钛/钛合金的钝化行为和机理为主题，综述了近年来的探究进展。
起首介绍了钛/钛合金的钝化特点和影响因素，对钝化的物理、化学机理进行探讨。
然后详尽介绍了钛/钛合金的表面处理方法和钝化技术，包括机械处理、化学处理和电化学处理等，分析了各种处理方法的优缺点以及应用范围。
最后，介绍了钛/钛合金的钝化膜性质和性能测试方法，包括厚度、成分、结构、耐蚀性等方面，综述了目前钝化膜性能探究的最新进展。
本文旨在为钛/钛合金材料的应用提供参考和借鉴，同时为钛/钛合金钝化膜的探究提供一定的理论依据。
关键词：钛/钛合金，钝化，表面处理，薄膜性能1.引言钛/钛合金具有良好的力学性能、高温强度、耐腐蚀性等优点，在航空、航天、医疗等领域有着广泛的应用。
然而，钛/钛合金与氧气、水等环境接触时容易发生氧化反应，产生“粘附现象”，严峻影响了钛/钛合金材料的性能和应用。
2.钛/钛合金的钝化特性和影响因素(1)钛/钛合金的表面状态(2)环境氧气和水的含量(3)表面处理方法(4)钛/钛合金组织结构3.钛/钛合金的表面处理方法和钝化技术(1)机械处理方法(2)化学处理方法(3)电化学处理方法4.钛/钛合金的钝化膜性质和性能测试方法(1)钝化膜厚度(2)成分和结构(3)耐蚀性和耐磨性5.结论和展望综述了钛/钛合金钝化行为和机理的探究进展，对钛/钛合金材料的应用提供了参考和借鉴，同时为钛/钛合金钝化膜探究提供了一定的理论依据。
将来探究可以在钝化膜的性能优化和钢/钛合金的混合材料探究方面继续深度钝化膜是一层形成在钛/钛合金表面的致密、均质且具有优异性能的薄膜。
它可以有效抑止钛/钛合金与外界环境接触所产生的氧化反应，提高材料的耐腐蚀性和机械性能。
因此，钝化膜已成为钛/钛合金表面处理的重要方法之一。
钝化膜特性的探究表明，钝化膜的厚度、成分、结构和晶体形态等属性与钛/钛合金的钝化性能休戚与共。
钛合金机械加工表面质量的故障分析与研究
性 下 降 ， 加 热 和 锻 造 过 程 中 形 成 的 富 氧 在 钛 或者 硝 酸 浓 度 不 足 均 可导 致 该 缺 陷 出 现 ， 层的 机 械 加 工 困难 。 合 金 的 合 金 成 分 不 另一 个原 就 是 酸 洗 时 间 过 长 ， 般酸 洗 ｔ 同 ， 一 其加 工性 能 也 不 一 样 ， 退 火 状 态 下 ， 在 为 ｌ ｎ～４ ｉ 可 以 根 据 操 作 现 场 调 整 工 ａ型 钛 合金 机 械加 工性 能 较 好 ； 【 ｍｉ ａ ｒ ｎ， Ｇ＋ｐ型 钛 合金次之 ； ｐ型 钛 合 金 强 度 高 ， 透性 好 ， 淬 但机 械加 工性 能 最 差 。 鉴 于 上 述 情 况 ， 了 进 行 钛 合 金 高 效 为 挂 灰 是 指 酸 洗 后 钛 合 金 表 面 附 着 的氧 化物 ， 洗时 由于 钛 合金 和酸 液 进行 化学 反 酸 率 、 精 度 的 机 械 加 工 ， 采 取 相 应 的 措 高 应 应 ， 生 的氧 化 物 积 累 在表 面 ， 止 了 反 应 施 ， 免加 工 中缺 陷 的 产 生 。 产 阻 避
干 民 用 领 域 ， 发 出 的 钛 合 金 产 品 几 乎 渗 铁 的 １ ３ 机 械加 工时 产 生 的 热 量很 难 通 过 并 要给 以重 复 充 分 冷 却 ， 其 是 深 孔钻 削 。 开 ／ ， 尤 透 到 代 生 活衣 食 住 行 各 个 方 面…。 现 工 件释 放 ； 时 由于 钛 合 金 比 热 小 ， 同 加工 时 钻 削 过 程 中钻 头 在 孔 内应 保 持 钻 削状 态 而
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工业技术
钛 合 金 机 械 加 工 表 面 质 量 的 故 障分 析 与研 究
钛合金零件的机械加工工艺和质量控制
钛合金材料在多类型板坯锻造、棒材 的轴承和紧固件中得到应用，板坯锻造、 棒材是首选材料，效率低、易燃烧变形等。 为了进一步保证加工质量．经过研究和实 践，优化了机械加工工艺规程。控制了质 量，从而提高了加工水平和加工效率。
一、材料控制 １确保材料和成型件满足性能要求 为了防止零件的缺陷，需要检测产品 的合格证书、取样测试、标记规格数量、 机械性能。多水溶性冷却剂的主要用途， 在钛合金的机械加工中，锻造的热力学规 范从利用金属塑性的角度出发，尽可能降 低氢对钛锭表面的污染。而钛合金锻造温 度表面的区间比较狭窄，由于该实验使用 的是纯天然气加热炉，这也是检测钛合金 锻造的主要困难原因之一．因此要求炉中 保持微氧化气氛。 ２化学活泼高温剧烈变形的钛合金性 质 在金属流动产生的新鲜表面容易粘 在模具上，锻造前砧子预热温度２００— ３００℃是钛锭的表面润滑。玻璃防护润滑 剂能保护钛合金免受Ｈ２、０２、Ｎ２污染 形成表面ａ脆化层而导致产生锻造裂纹， 工作表面加工粗糙度小，Ｒａ＝３ ２；由于 试验用钛锭去除了表面氧化皮，为本实验 专门设计制造了一件长上砧。因此要提前 ２４ｈ刷涂玻璃防护润滑剂．钛板自由锻工 装，自然风干，同时钛板终锻温度较低然 后装炉。钛合金收缩率比钢小的多，钛板 的收缩率。选用玻璃防护润滑剂可以减少 氧化皮，边缘倒较大圆角。起润滑作用和 防护作用。 二、设备控制 在选择刀具和工件夹紧位置时，以确 保在切削刃上有足够的冷却剂。考虑如何 尽可能地提高工件的刚度。在加工过程中 尽可能地增加冷却剂的压力和流量，以避 免振动和颤动。 １切削刀具钛合金零件化学亲和力要 求 为了减少切削温度。切割时容易变形。 减少刀具和雪崩，因此在硬质合金刀具和 高速钢刀具的切削速度的基础上，根据零
钛合金TC4电解加工表面质量的试验研究
某些应用场合 ， 人们设想通过电解加工来解决钛合
金加 工难 的问题 。
１ 试 验装 置
系统 如 图 １所示 。阳极 为 直 径 １ ５ｍｍ 的 钛合
金 Ｔ ４ 阴极为直 径 ５ｍｍ（ 工 面积 ２ 的不 Ｃ， ￣ｌ ０ ｍｍ ）
钛合 金 电解 加 工 的原理及 工艺 规律虽 然 和一般 合金 的 电解加 工 有 共 性 之处 ， 也 有其 特殊 性 。例 但 如， 钛是 自钝 化 金 属 ， 面易 形 成 钝 化 膜 使 加 工 困 表
钛具有重量轻 、 强度高及耐腐蚀等优点 ， 因此钛 及其 合 金 在 航 空 和 宇 航 工 业 得 到 了广 泛 应 用 。然
而 ， 合金 较难加 工 ， 钛 其切 削加工 性能介 于难 切 削的
键点 在于如何 获 得好 的表 面质 量 。 本文从 电解 液 及 电参 数 角 度 研 究 钛 合 金 Ｔ ４ Ｃ 的电 解 加 工 。采 用 不 同浓 度 的 Ｎａ １ 行 加 工 试 Ｃ进 验。 并选 择 出较好 的 电解 液 ； 此基础 上研究 、 在 分析 、
ａ ｌ ，ｔ ｅｐ ｓｉａｉｇｆｌ ｔｎ ｓｔ ｏ ｍ ｎｔ ｅｍａ ｈｎｎ ｕｆｃ ，ｗｈｃ ｋ ｓｔ ｅｍａ ｈｎｎ ｉ ｉ ｍｐｅ ｈ ａｓｖ ｔ ｉ ｅ ｄ ｆｒ ｏ ｈ ｃ ｉｉ ｇｓ ｒａｅ ｎ ｍ ｏ ｉ ｍａ ｅ ｈ ｃ ｉｉｇｄｆ ． ｈ ｆ
ｃ ｌ ｔ ｒ ｃｅ ｕｔ ｏｐ ｏ ｅ ｄ，ａ ｄｓ ｍｅｃ ｒｏ ｉｅｐｔｉｇ ｓ ａｌ ｐ ｅ ｒｏ ｈ ｕｆｃ ，ｌａ ｉｇ ｔ ｈ ｏ ｒｓ ｒａ ｅ ｎ ｏ ｏ ｒｓｖ ｉ ｎ ｓｕ ｕ ｌ ａ ｐ ａ ｎ ｔ ｅｓ ｒａ ｅ ｅｄｎ ｏ ｔｅｐ ｏ ｕ ｆｃ电加工与模具）０７ ２０ 年第 １ 期
钛合金材料的机械加工工艺分析
钛合金材料的机械加工工艺分析摘要：因钛合金材料具有质量轻、比强度高、耐腐蚀性好等优点，被广泛应用到越来越多的行业，但钛合金材料的成形性不好及焊接性能差等不足，制约着钛合金材料的发展。
本文通过对钛合金材料的特性、加工特点和注意事项进行论述，对钛合金材料的机械加工工艺进行分析，希望对钛合金的机械加工有所帮助。
关键词：钛合金材料；机械加工；加工工艺钛合金材料具有质量轻、强度高、密度小，机械性能好、韧性好和抗腐蚀性能好等优点，被应用到航空航天、汽车制造、航海及日常用品等领域。
钛合金是航空航天工业中使用的一种新的重要结构材料，比重、强度和使用温度介于铝和钢之间。
利用钛合金强度大、超级耐腐蚀的特点制成的高强度弹簧，已经广泛运用于床垫等民用领域。
但钛合金材料的工艺性能较差，抗磨性差，生产工艺复杂，切削加工困难，尤其在热加工中，非常容易吸收碳、氮、氢、氧等元素杂质，而降低其性能。
钛合金材料的机械加工及成形性能制约着钛合金材料的应用。
1钛合金材料的特性钛合金材料的热强度高使用温度比铝合金高几百度，在中等温度下仍能保持所要求的强度。
抗腐蚀性好，钛合金材料运用在潮湿的环境和海水环境中，其抗腐蚀性能远优于不锈钢。
钛合金材料具有特别强的点蚀、酸蚀、应力腐蚀的特性，在酸、碱、氯化物等环境中具备优良的抗腐蚀特性。
低温性能好，钛合金材料在低温和超低温环境中，仍能保持其力学性能。
钛合金材料的比重、强度及使用温度范围介于铝和钢之间，其质量轻、强度高并具有优异的抗腐蚀性能和超低温性能，特别适合应用于航空航天、航海、汽车制造等领域的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等。
随着对钛合金材料的不断研究及科学技术手段的不断进步，其在很多领域的运用也逐渐成熟，并发挥了其优越性，但在实际加工、生产及应用方面，钛合金材料在进行机械加工时还存在着需要解决的问题。
钛合金材料与其他金属材料相比，因其钛合金本身的导热性较差和较强的化学活性，对具有还原性氧及铬盐介质的抗腐蚀性能较差，导致钛合金材料的成形性不好及焊接性能差等问题。
钛金属表面处理技术及其对材料性能影响的研究
2024年 2月上 世界有色金属11冶金冶炼M etallurgical smelting钛金属表面处理技术及其对材料性能影响的研究车宇峰，高俊豪，周小虎西安钛斗金属制品科技有限公司，陕西 西安 ７１００１８摘 要：钛金属因其具有良好的耐腐蚀性能，在航空航天、能源、核工业等领域应用广泛，但钛金属具有的高硬度和高弹性模量特性，使其在加工和使用过程中容易产生裂纹等缺陷，降低其使用寿命。
近年来，表面处理技术在钛金属应用中受到广泛关注，通过表面改性能够改善钛金属的表面性能，提高钛金属的耐腐蚀性、耐磨性及抗疲劳性能，从而延长其使用寿命。
本文概述了目前钛金属的表面处理技术，总结了常见的表面处理方法对材料性能的影响。
关键词：钛金属；表面处理技术；材料性能中图分类号：ＴＧ１７４．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２４）０３－００１１－３Research on Surface Treatment Technology of Titanium Metal and Its Impact on Material PropertiesCHE Yu-feng, GAO Jun-hao, ZHOU Xiao-huＸｉ＇ａｎ Ｔｉｄｏｕ Ｍｅｔａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ，Ｘｉ’ａｎ ７１００１８，ＣｈｉｎａAbstract: Ｔｉｔａｎｉｕｍ ｍｅｔａｌ ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ａｅｒｏｓｐａｃｅ， ｅｎｅｒｇｙ， ｎｕｃｌｅａｒ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｆｉｅｌｄｓ ｄｕｅ ｔｏ ｉｔｓ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｉｔｓ ｈｉｇｈ ｈａｒｄｎｅｓｓ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓ ｍａｋｅ ｉｔ ｐｒｏｎｅ ｔｏ ｄｅｆｅｃｔｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｃｒａｃｋｓ ｄｕｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｕｓｅ， ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｉｔｓ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ． Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ， ｓｕｒｆａｃｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｈａｓ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｗｉｄｅｓｐｒｅａｄ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｍｅｔａｌ． Ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｍｅｔａｌ， ｅｎｈａｎｃｅ ｉｔｓ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ， ｗｅａｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ， ａｎｄ ｆａｔｉｇｕｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ， ｔｈｅｒｅｂｙ ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ ｉｔｓ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ． Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａｎ ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｍｅｔａｌ ａｎｄ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｃｏｍｍｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Keywords: ｔｉｔａｎｉｕｍ ｍｅｔａｌ； Ｓｕｒｆａｃｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ； Ｍａｔｅｒｉａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ收稿日期：２０２３－１２作者简介：车宇峰，男，生于１９８４年，汉族，陕西西安人，本科，工程师，研究方向：金属材料加工。
钛合金表面质量分析
钛合金表面质量分析钛合金是一种高强度、高耐腐蚀性和轻量的金属材料，被广泛应用于航空航天、医疗、汽车及船舶等领域。
因为其优越的物理性能，它已经成为许多重要工程领域的首选材料之一。
在制造过程中，表面质量是评价钛合金零件质量的重要指标之一，因此，钛合金表面的质量分析是至关重要的。
1. 表面缺陷钛合金的表面缺陷通常包括氧化皮、气孔、异物夹杂、裂纹、锈斑、变形等。
氧化皮是由于钛合金的化学性质，在空气中被氧化而形成的一层氧化层。
但是，长时间暴露在空气中的钛合金表面可能会发生严重的氧化。
因此，在制造过程中，必须采取措施控制氧化层的形成。
气孔和异物夹杂通常是由于铸造或加工过程中的铁、铜等金属材料夹杂在钛合金中，在制造过程中必须尽可能地避免这种情况。
同时，裂纹和变形也会影响钛合金零件的表面质量。
因此，在制造过程中，必须采取措施防止这些缺陷的出现。
2. 表面清洁度钛合金表面的清洁度对于材料的质量是至关重要的。
表面污染会对钛合金零件的物理和机械性能造成影响。
没有充分的清洁可能导致金属表面的氧化、生锈等问题，因此在制造过程中必须严格控制表面的清洁度。
3. 表面粗糙度钛合金表面的粗糙度是评价表面质量的另一个重要指标。
因为过高或过低的表面粗糙度将影响钛合金零件的性能和使用寿命。
例如，过高的表面粗糙度会导致零件疲劳破坏，过低的表面粗糙度会影响其润滑和气密性能。
4. 表面处理钛合金表面的处理常用的方法包括电化学抛光、机械抛光、化学抛光、喷砂以及阳极氧化等。
其中，阳极氧化是一种常用的表面处理方法，可以使钛合金表面形成一层致密、透明、无色的氧化层，提高其耐腐蚀性和耐磨性。
综上所述，钛合金表面质量分析是制造过程中必不可少的一环。
钛合金零件的表面质量直接影响其物理性能、机械性能等方面的使用寿命。
因此，必须采取一系列的措施保证钛合金表面的质量，如加强制造中的各个环节的控制和管理，充分清洁表面污染物，减轻氧化皮的形成等等。
这样，钛合金零件的表面质量才能满足各种性能要求，高效、安全地运行。
钛合金紧固件在机械加工中存在的问题及措施
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钛合金紧固件在机械加工中存在的问题及措施
宋庆 华 （ 贵 州航 天精 工 制造 有 限公 司 ， 贵州 遵义 ５ ６ ３ ０ ０ ６）
【 摘 要】 钛合金是一种 变形 系 数小、 强度较 高、 抗 腐蚀性 能好 、 低 温韧性好 、 热强性好 、 以及焊接性能好 的加工材料 ， 其被广泛地应 用于紧
【 关键词 】 钛合金紧固件； 机械加工 ： 问题 ； 质量控 制； 措 施 Ｏ 前 言
Ｉ ） 没 衙控 ： 削
（ Ｉ ） 没备 婴求 汀毙 控制＂进给运动． 确俅 精确性和 【 Ｉ Ｊ ’ 靠性 存 机零什 ．钛合 金紧 什的运Ｊ ｔ 】 ‘ 以使 机增 强执懈蚀 能 次 进 仃 ｌ 什 装 炎位 置 以 及 切 削 ｒ 的 选扦 时 ． 虑加 ｌ ｌ － ｌ： ｆ 的 力． 还ｎ Ｊ ’ 以达到减 霞的 ｎ ｎ ｑ ． 钛ｌ ＾ 金 紧 什 址 碳 纤 维 复 合 材 料 以 及 蚀 刚 Ｊ 望ｌ ｜ Ｉ 最后 ． Ｊ Ｊ ｎ ｌ 过程 Ｉ ｔ Ｉ 要湖 意增Ｊ Ｊ Ｉ １ 冷却液的流皱和¨ ｛ ， Ｊ 俞 金之 Ｊ １ Ｉ Ｊ ￣ １ ９ 必 要连 接 什 阶 段 ． 铁 介 金 以 及 复 俞 材 料 的 运 川 ｆ １ 爿 逐 （ ２ ） 具 求 “ ｛ 丁铁合金紧 什化学 亲和 Ｉ 件 比较 幽． 此 』 Ｊ ｆ ｉ ｆ ： 渐增大 ． Ｉ ， Ｚ ； Ｊ Ｉ Ｊ 数 艟Ⅱ 三 存 断 增 加 过 ｌ １ １ Ｊ 亡 是 削过 棒易 导致 温度过 离． 降低 刀具的１ ； ： （ Ｉ 性 以及Ⅲ 腓 ． 此 ， Ｊ 具的选扦 卜受尽 避 免选用 ｔ 瞍质合金刀 埘其进 １ 概 述 行Ｊ Ｊ ｉ ｌ 川 ｆ ＇ 要 虑到零 件的结 构 、 ｔ 坯 表面的硬 化 度 、 以及余 分 ｎ １ ） 钵 合金 紧ｌ 州什的标准 耍求 钛 金紧 件一 ｛ ＝ Ｉ ｊ ｝ 前 进 行…溶 【 Ｉ 、 ｆ 等 素． 《 ｌ ｆ 涂胺 刀具类型进仃合州选择 ． 同时将 加 ｌ ‘ 分成 加 ｌ 、 效热处州 。 从而ｆ 征 满 越 ６ ６ ０ ＭＰ ａ 的机 剪强度以 技 １ １ Ｏ Ｏ ＭＰ ａ的抗托 Ｔ￣ ￣ ｉ ｌ ｆ ｔ ｌ ｈ ｌ Ｉ 以 及精ｆ ｉ ｌ ｌ ｈ ｉ ｌ Ｉ 等几个阶段 ． 以便 丁降 低匕 Ｕ 削Ｉ Ｉ ， ｒ 的ｆ ６ 】 ｌ 度， 强慢性能 ‘ 耍 求． 钛合 金制造的 紧 件要 对 进 行｛ 细 的愉查 ． 除 ｊ ’ 观 刀刃锋利 ． 捉高刀具的他川性 能 察外观是 仔 损毁 ． 还耍 时其进行 机械性能 以及冶金的愉 钛 合 （ ３ ） 烬具 求 ｆ ｛ ｔ 丁 钛合金材料具 订易 变形以及惮 Ｍ － 馍 ｝ 小等缺 金紧 什 具有严格的 卡 于 料怀准 以歧质 、 性能 怀『 ｆ １ ｊ 和要求 ， 钛介 金紧 此 对 什 训 削 【 Ｉ ｌ ｆ 的 必力 过 大 ． ［ Ｔ Ｊ 以 采 川 芰承 进 仃辅 Ｉ １ Ｊ Ｊ ． 同ｒ Ｉ ： 的Ｊ Ｊ ｌ ｌ Ｉ ： 技 术 条 什 与 ＡＭＳ ４ ９ ６ ７际 准 （ 丝材、 进火、 锻什 和 ｌ 环 形件 、 对１ 火 进行设汁制作Ｉ 『 ｌ ｆ 要 芎虑到零 件的实际 【 Ｊ Ｊ 削， Ｊ ． 从而避免他零什 ｎ ＿ ］ 热处 的钛 合金棒 材 ） Ｉ ｌ ｔ 抛¨ ｛ 的卡 “＿ 父要求 中 ¨ 符介 ． 该怀 准存 材料 的 发 ｑ ｜ 变 形 公差 、 尺寸、 金中 ¨、 外观 、 缺 控制 、 以及机械 能等 厅而均仃 明确 的标 ２ ） 材 料 浦 ０ 准 要 求 陛能 要 求 钛合金原材料 他川前受对』 进 仃检验 ． 俅 Ｉ 材料的各项性 能符 合标准． 主要埘其进 行产 ｆ Ｉ 合格 证 、 锻什取样 部位 、 标识 、 规格 、 试验 类 ２ 钛 合 金 紧 固 件 使 用 过 程 以 及 机械 加 工 中存 在 的 问题 型、 ｔ坯 状态 、 数 、 以及』 寸和 力学性能 等ｌ ， 『 面的｛ ＝ ： ； ＝ 查 １ ） 懵触性能 ！ 进行钛合金 紧【 嗣什的安装 ｌ ｌ １ ｆ 动形成问隙 ． 而 ３ ） Ｊ 】 Ｊ Ｉ １ ： 环 境 的 制 存 金属 ‘ 金属之 或 抒金腻 表面涂层 裂缝下 ， 一 奔埸受到 影Ｉ ｊ 的 金 允要 证钛合金 紧 件 『 Ｊ ｌ 】 ｌ 环境ｆ ｌ ｇ ｉ ＇ ｔ ￣ ． 度以及 度 符合标 准和 属材料会发生 ・ 定的惜蚀 钛 合金材料 的抗懵 倒 ｛ 性能 的主要原ｌ 是ｊ 要求 ． Ｈ 门： 零什 的化 、 亲 和力比较 高 ， 此在 ｊ 进 行接触 的必具ｌ ｌ １ 表Ｉ 斫仃 ・ 层 防护性 氧 化膜 ． ｛ ｕ １ 果这层 膜受损 ． 在氧 充分的条什下 能选川锵 、 钾 ； 、 锌等材料 ， 以免 ＿ 二 者发， 】 化 、 反应 存 对零 件进 行 可以 ｒ １ 行进 行修补 ． 然 而 钛合 金紧川什实际使 川过程 ｉ Ｉ Ｉ ． 冉 丁环境 放或周转 的过 ｔ ｆ １ 世 采收必 要的防护措施 避免零什与Ｊ Ｃ 他金 粉术 条 ： 的 变化（ 红 ｌ １ ： 某种 介质浓度增 加 、 温度升 “ 、 或‘ 』 易腾 蚀的 金 发 等进行接触而发生反应 ． ｘ ， ｌ － ］ ｔ ￣造成污染 ， Ｅ 接触 ） ． 就 会 导致 钛 合 金 发 蚀 钛 合金 面 订 一层 钝 化 腆 ， 如 果 ４） 删造控 长 供瓴 不址的环境 ｉ ｆ Ｉ ． ｊ 饨 化作川 会降低 ． 时・ 盯 能发 Ｉ 此 （ Ｉ ） 结｛ ： 勾 设汁 ｎ ｒ 钛合金零 件进 行半径 没 ’ ｔ ｉ 、 ｆ ． 要 ｊ 结构 祭什 外． 钛合 金紧嗣什 对 一 些 氧氟酸 、 非 氰化酸 、 以及岛温稀疏髓 缺乏 允Ｆ Ｆ １ ｆ ９ 条什下选Ｊ ｊ ｊ 较 久的仳 ． 钛 合金零什 丽的相 【 糙 程度要小 １ 或等 定的而 ’ ｊ 惜 蚀 ］ ３ ． ２ ｍ． 赴 ｌ ｌ 果 硅采川 镗 、 铰 等方法 ｎ ｎ ｌ 的孑 Ｌ ， 需 要ｆ ￣ｉ ｉ Ｅ Ｊ 表面ｌ ｆ １ Ｉ 糙 度 ２ ） ｊ 削加 ｌ Ｉ ¨ｆ ｆ １ ９ Ｉ ＂ ￣ Ｊ 题 对钛合 金进 加 Ｉ ： 过 私 『 １ ． 在１ ． ６ ｎ 以下 『 』 【 １ 果 什 需 要 承受 的 负救 比较 夫 ， 需 在 受 札 力 ｌ 域 减 要ｎ 问题ｆ 『 刀 孵 拟 ， 重 、 ｝ Ｊ ］ ｉ Ｅ ｉ ｌ ｊ 度过“ 、 以搜Ｕ Ｊ Ｉ ｊ ＇ ｌ …ｌ 忡 人 等ｌ ２ Ｉ一般 少”孔 ． 此外还 避 免磨 削加丁 方法 ， 从 你ｉ 机糙度的要求 来说 ． 合理的机械加 ｌ ： 条什 ｌ 『 １ ． １ 消『 ｊ Ｉ 序 井 『 木 Ｉ 椎， 如粜是对 ］ ： 大｛ Ｉ ｔ （ ２ 沸《 扎通 川技 术 函 ‘ 兜是钻孔 ． Ｉ ｉ 进行钻孔¨ 寸 采川硕质介金钻 量生产 、 连续切削 、 以 熳金Ｊ ｆ １ ｊ 支除 比较大的 削 ． 前 要采川硬质 合金 或 采ｆ ｆ ｛ 氨 销 化 钛 涂 钻 孔 刀具 以 及高 速 钢 钻 失等 ． 证４ ｂ Ｆ ｉ ９ 柑 媳： 而 成型切削或 切断ｌ Ｉ １ ｆ 需 ｘ ， Ｉ ＂ ｒ Ｂ Ｉ 刀县进 行合朋 渊 螺， 必 ｌ １ Ｉ ｆ 采 头 ． 确 Ｃ Ｆ ． 他川高速钢铺 义ｌ ｌ １ Ｉ ． 要保讧 Ｅ 后 刀呵 损 ０ ． ６ ｍ ｔ ｎ以 Ｆ＋ … Ｊ ＿ ｆ ｊ 金 属 陶 瓷 刀 时 耍保征 结构符 合标准 ． 禁 止钻头不进给而存 Ｊ ｊ ； 地 打转 ， 避 ｒ 兜加 Ｉ ‘ ３ ） 镗削加 １ 『 ｌ １ 仃 的Ｍ题 钝削 丁精 加 Ｉ ， 对钛合 金， ｉ ｌ ￣ ｌ ｌ ｌ Ｉ 叮 以采川修孵锋 利的钻头 米减 少螺纹 Ｊ Ｉ ￣ ４ Ｌ＆ｉ ￣ｆ ｌ ＇ Ｊ ， 加Ｔ 硬 进行镗削 的加 ｌ 过 Ｉ ｛ １ ． 对钛 金进行铣 削加 ｌ 叫 ． ｆ ｌ １ 了 刀 具饵 ‘ 硬化 此外 ． 转过程ｑｉ 只是部分处 ｒ铣削状态 ． 而 易 导致 刀 ｆ ｆ Ｉ 观 损或破拍ｉ 化 深 度 ５ ） ｌ ｆ ｌ ￣ ｝ ｒ ｌ 以 及 质 量 挖 圳 观象 ． 存进行下 一 个铣削行 鞋时 ． 严 重影响 了铣削 面的料 １ 糙程度 （ ｆ 】 维护 制 ’ 先要 汪 生产 以及７ Ｊ ｆ Ｊ ｊ ： 过程巾所他『 ｆ Ｊ 的］ 具、 而为 ｒ 减 少上述刖象的 发， ｆ ． 需要刈’ 镗『 Ｉ 『 ｆ ｊ 加１ ： ｆ ： 进行改进 和完蒋， 离钛合金紧同什的机｝ ｝ ６ ｝ 加 ｌ 质 戬 和水 甲 没 、 以 及量 等无 他用障碍 ． Ｊ ｉ ： 且无污染 ． 保持 良好的他１ 【 ＿ ｝ ｊ 状念 。 规定的『 ｉ问 Ｉ Ｉ ｆ 内． 需 要 埘 进 行定 期的 合 格 榆 此
钛合金紧固件在机械加工中存在的问题及措施
产品，这种产品的连接性能更佳。
图1钛合金紧固件工艺产品图2提升钛合金紧固件加工质量有效改进措施2.1加强机械加工生产设备调控工作钛合金紧固件在机械生产加工过程当中，对于设备的要求以及设备的调控相对来说更高，确保设备在加工过程当中的精准度，在这样的基础之上进行程序的加工，Internal Combustion Engine&Parts够让紧固件在误差范围之内进行加工和生产。
在加工的时候选择切割刀具需要进行材料的考虑，要考虑加工刀具的耐损程度以及加工刀具的密度，加工刀具的刚度是怎么样的，是否能够切割钛合金相关的材料，在加工过程当中对于机械的冷却液也需要进行及时的把控，如果机械冷却液太少，会影响加工过程当中的精密度，发现冷却液太少，要及时的添加冷却液。
在选择钛合金紧固件加工刀具的时候，因为钛合金材料相对来说刚度和密度会更高一点，选择刀具的时候，尽可能选择密度更高的刀具，在加工的过程当中，因为刀具的切割会造成高温，在高温条件之下，要保证钛合金紧固件以及刀具两者材料不会受到影响，所以选择材料的时候需要选择耐高温的材料。
在机械加工的过程当中也需要考虑到钛合金紧固件的密封程度以及表面的粗糙程度，在加工的时候就需要进行表面的打磨处理，要保证紧固件能够精准的连接好钛合金材料以及其它材料，所以在紧固件表面的涂层材料选择时候需要进行分析选择。
由于钛合金材料在机械加工生产过程当中容易变形，而且钛合金材料它的弹性模量会比较小，所以在加工的过程当中，对于夹具的要求也比较高。
在机械生产加工的过程当中，夹具的夹力不应该过大，在夹钛合金材料生产的时候，可以选择辅助的夹具，在夹具设计当中也需要考虑到这些加工过程当中的问题，从而能够避免紧固件在加工过程当中变形的相关难题。
2.2把控机械加工原材料选择工作钛合金紧固件在机械加工生产过程当中，钛合金原材料的选择一定要把控到位，对于钛合金紧固件的材料选择要求更高，在选择的时候一定要对于材料进行相关的检测标准严格按照紧固件的标准执行，在检测的过程当中，一定要保证紧固件材料的各项性能符合要求。
钛合金材料加工工艺研究与应用分析
钛合金材料加工工艺研究与应用分析第一章：钛合金材料的特性及应用领域钛合金是一种重要的结构材料，具有优异的强度、硬度和耐腐蚀性能，因此广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械等领域。
本章将介绍钛合金材料的主要特性以及其在不同领域的应用。
第二章：钛合金材料的加工工艺研究2.1 钛合金材料的加工过程钛合金材料的加工过程主要包括原料制备、熔炼、铸造、锻造、热处理和机械加工等环节。
本节将详细介绍每个环节的加工工艺。
2.2 钛合金材料加工中的问题与挑战钛合金材料加工过程中常常面临着高温容易氧化、易破裂、加工难度大等问题。
钛合金材料的性能决定了其加工的难度较大，因此需要针对这些问题进行相应的研究与解决。
第三章：钛合金材料加工工艺的改进与优化3.1 加工工艺的改进方法针对钛合金材料加工中遇到的问题，可以采用多种方法进行改进与优化。
本节将介绍常用的加工工艺改进方法，如合金设计、工艺参数优化、改进设备等。
3.2 加工工艺改进的效果评估改进加工工艺后，需要对其效果进行评估，以确定改进的效果是否达到预期。
本节将介绍常用的评估方法和指标。
第四章：钛合金材料加工工艺的应用分析4.1 钛合金材料在航空航天领域的应用钛合金材料因其轻质、高强度和耐腐蚀性能，在航空航天领域得到广泛应用。
本节将分析钛合金材料在航空航天领域的应用现状及趋势。
4.2 钛合金材料在汽车领域的应用随着汽车工业的快速发展，钛合金材料在汽车领域的应用也日益增多。
本节将分析钛合金材料在汽车领域的应用现状及发展前景。
4.3 钛合金材料在医疗器械领域的应用由于钛合金材料具有良好的生物相容性和生物稳定性，被广泛应用于医疗器械领域。
本节将介绍钛合金材料在医疗器械领域的应用情况及相关技术要求。
第五章：未来发展方向与展望钛合金材料加工工艺的研究和应用在不断推进中，未来还有许多发展的方向和潜力。
本章将对钛合金材料加工工艺的未来发展进行展望，并提出相应的建议。
结语钛合金材料作为一种重要的结构材料，在多个领域都有广泛的应用。
TC4钛合金腐蚀加工速度和表面质量影响因素研究
第28卷 第5期2008年10月 航 空 材 料 学 报JOURNAL OF AERONAUTI CA L MATER I ALSVol 128,No 15 Oct obe r 2008TC4钛合金腐蚀加工速度和表面质量影响因素研究林 翠1,2, 刘 枫2, 赵 晴1,2, 文庆杰3, 杜 楠1,2(1.南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室,南昌330063;2.南昌航空大学材料科学与工程学院,南昌330063;3.成都飞机工业(集团)公司工程制造部,成都610092)摘要:研究了腐蚀溶液成分和工艺参数对T C4钛合金腐蚀加工速度、表面粗糙度和平整度的影响,利用扫描电镜观察了腐蚀加工前后的表面形貌。
研究结果表明:氢氟酸浓度和溶液温度直接决定着腐蚀加工速度,随HF 浓度和温度的增加,腐蚀加工速度升高。
硝酸具有显著降低表面粗糙度的作用。
溶液中的钛离子对腐蚀加工速度以及钛合金零件腐蚀后的表面质量有一定的影响,溶液中钛离子含量较低时,腐蚀加工速度较快,表面平整度较好,随钛离子含量的增加,腐蚀加工速度下降,表面不平整度增加。
试样垂直吊挂时,定时翻转并搅拌可以得到均匀腐蚀的表面。
关键词:钛合金;腐蚀加工;影响因素中图分类号:T G14612+3 文献标识码:A 文章编号:100525053(2008)0520050205收稿日期:2007212204;修订日期:2008203211基金项目:国家自然科学基金资助项目(50601012)作者简介:林翠(1976—),女,博士,副教授,研究方向为材料的腐蚀行为和机理研究,(E 2mail )linc wi@s ohu .com 钛及其合金密度低,使用温度范围宽,比强度高,具有抗拉裂,无磁、透声、耐蚀等良好的综合性能,已大量应用于航空、航天及舰船等军事工业上。
如阿波罗飞船上用钛量高达1180kg,美国第四代战斗机F 222上的钛合金用量也已达到41%,S R 271高空高速侦察机其用钛量超过90%,被称作为“全钛飞机”,在2013年前,C 217军用运输机每架用钛11.3吨,空中客车的A 2400用钛将达618吨,前苏联制造的“阿尔法”级(705型)攻击型核潜艇钛用量高达650吨,钛已被誉为“太空金属”和“海洋金属”,并成为重要的战略材料[1～4]。
数控加工钛合金TC18的铣削参数优化研究
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、 ： 。
１２ ． 目标 函 数
而 且 大 大 降 低 了 数 控 加 工 的 效 率 ， 接 影 响 了企 业 的 直
效益。
优 化 切 削 参 数 ， 为 了在 保 证 加 工 质 量 的 前 提 下 ， 是
提 高 加 工 效 率 。 面 粗 糙 度 是 衡 量 表 面 质 量 的 一 个 重 表 要 指 标 。 材 料 去 除 率 常 用 来 作 为 衡 量 加 工 效 率 的 标 而 准 。 此 ， 出 了 以 表 面 粗 糙 度 总 和 材 料 去 除 率 ｐ 作 因 提
钛 合 金 被 称 为 继 铁 、 之 后 的 第 三 金 属 材 料 ， 航 铝 在 空 航 天 、 工 业 、 油 ５ 业 等 领 域 被 广 泛 地 使 用 。 是 核 石 １ ２ 但 其 硬 度 高 、 性 模 量 低 、 热 性 差 等 特 点 使 铣 削 加 工 质 弹 导 量差 、 率 低 。 效
（ ）＝Ｒ ） （ ／ ＋１ ｚ ） ／［ Ｑ（ ］ （ ５）
收 期五 １ 月 一 、 稿日 ００ ～ 年３
温 度 研究 ［】机 械 科 学 与技 术 ，０ ６ ２ （ ）３ ９— ３ ． Ｊ． ２０ ，５ ７ ：２ ３ ２
技术［】航空制造技术 ，０ ７ ７ ：６— ８ Ｊ． ２ ０ （ ）４ ４ ． ［ ］ 韩荣第 ， ４ 张悦． 采用气体射流冷却润滑绿色切削技术的研
佳 平衡 关 系。
关键 词 ： 面 粗 糙 度 材 料 去 除 率 铣 削 参数 优 化 加 工 质 量 加 工 效 率 表 中 图 分 类 号 ：Ｈ１ １Ｔ ５ ７ Ｔ ６ ；Ｇ ４ 文 献标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ０— ９ ８ ２ １ ）８— ０ ５— ２ １０ ４ ９ （０ ０ ０ ０ ５ ０
钛合金机械加工表面质量的故障分析与研究
钛合金机械加工表面质量的故障分析与研究作者：陈玺媛曾凡华来源：《科技资讯》 2012年第3期陈玺媛曾凡华(遵义市梅岭化工厂贵州遵义 563003)摘要:钛合金因其优越的性能,在工业中的应用越来越多,就其表面质量加工过程中遇到的种种问题进行分析与研究。
分析了影响钛合金机械加工性能的主要因素,旨在通过对各种机械加工的研究,提出解决钛合金机械加工表面质量故障的方法。
关键词:钛合金机械加工表面质量故障分析研究中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)01(c)-0094-01钛合金是一种20世纪50年代兴起的重要金属结构材料,近年,钛合金正广泛应用于民用领域,开发出的钛合金产品几乎渗透到现代生活衣食住行各个方面[1]。
1 常见故障分析在生产中发现,钛合金机械加工表面质量常见故障有过腐蚀、挂灰、氧化皮未除尽及条纹状花斑几种。
1.1 过腐蚀过腐蚀是指酸洗后钛合金表面出现麻坑或凹凸不平等缺陷,和材料组织显露有所区别。
一般导致过腐蚀缺陷的原因是氢氟酸和硝酸的比例失调,氢氟酸浓度过高或者硝酸浓度不足均可导致该缺陷出现,另一个原因就是酸洗时间过长,一般酸洗t为1min～4min,可以根据操作现场调整工艺参数,适当缩短酸洗时间。
1.2 挂灰挂灰是指酸洗后钛合金表面附着的氧化物,酸洗时由于钛合金和酸液进行化学反应,产生的氧化物积累在表面,阻止了反应的进一步发生。
挂灰的缺陷一般是由酸洗时挂灰沉积过多和酸洗后冲洗不够。
酸洗时应不断晃动零件,使反应后的产物从钛合金表面脱落,酸洗后应加强喷淋或冲洗的办法去除挂灰。
国内一般采取压缩空气和自来水混合的高速水流冲洗零件,效果良好。
1.3 氧化皮未除尽导致该缺陷的原因比较多,各个工序均有可能。
有可能除油不良,或者熔融盐处理时间不够,或者酸洗溶液失效。
出现该缺陷时,应该逐一排除各种可能因素,在必要的时候,可以在前处理增加喷砂工序。
1.4 条纹状花斑导致该缺陷的原因一般是由于反应不均匀造成的。
影响机械加工表面质量的因素及改进措施_1
影响机械加工表面质量的因素及改进措施发布时间：2022-08-12T01:48:30.055Z 来源：《中国建设信息化》2022年7期作者：张凯[导读] 现如今，经济在快速发展，社会在不断进步，加工制造的机械设备由不同的模块组成，并配备不同的计算机加工模块。
机械零件的质量是影响机械加工性能的主要因素。
张凯身份证号码：******************摘要：现如今，经济在快速发展，社会在不断进步，加工制造的机械设备由不同的模块组成，并配备不同的计算机加工模块。
机械零件的质量是影响机械加工性能的主要因素。
机械零件表面质量的好坏，直接决定着加工机械所使用的不同零件的合格率、产品质量和性能。
机械零件的表面质量情况，是指在机械设备加工制造各种零件的时候，由于不同的物理性质、生化和热力学条件而引起的外观质量变化。
从微观的角度来看，是表面微观平整度出现变化，从宏观的层面看，即机械零件的表面粗糙程度发生有不同程度的变化。
本文重点探讨了加工流程中的不同加工因素、环境因素等，对加工零部件外观品质的影响规律，通过对其中的规律进行分析，提升表面加工工艺水平，提高机加工零件的表面质量，最终整体提升机加工行业的综合管理水平。
关键词：机械加工；表面质量；因素；改进措施引言社会生产环境的变化，使得当前各行各业都在逐步向着自动化、机械化、信息化的方向发展，各类交通运输工具、设备等都需要大量的金属材料和零件进行生产加工。
所以要保证机械设备的质量，就需要以加工合格的材料零件作为基础保障。
现阶段重要的材料零件加工办法都是通过机床切削加工的方法，来消除材料多余的部分获得设计好的零件形状，而加工时对于表面质量和精度的控制对于零件加工的整体质量都会有十分重要的影响，所以下文就主要分析关于材料零件加工中的表面质量控制问题。
1影响机械加工质量的因素1.1表面质量的影响每一个机械加工零部件的表面都是由切削加工得到的，这里会用到很多涉及到切削加工技术的机床及工具等等。
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钛合金机械加工表面质量的故障分析与研究摘要:钛合金因其优越的性能,在工业中的应用越来越多,就其表面质量加工过程中遇到的种种问题进行分析与研究。
分析了影响钛合金机械加工性能的主要因素,旨在通过对各种机械加工的研究,提出解决钛合金机械加工表面质量故障的方法。
关键词:钛合金机械加工表面质量故障分析研究
钛合金是一种20世纪50年代兴起的重要金属结构材料,近年,钛合金正广泛应用于民用领域,开发出的钛合金产品几乎渗透到现代生活衣食住行各个方面[1]。
1 常见故障分析
在生产中发现,钛合金机械加工表面质量常见故障有过腐蚀、挂灰、氧化皮未除尽及条纹状花斑几种。
1.1 过腐蚀
过腐蚀是指酸洗后钛合金表面出现麻坑或凹凸不平等缺陷,和材料组织显露有所区别。
一般导致过腐蚀缺陷的原因是氢氟酸和硝酸的比例失调,氢氟酸浓度过高或者硝酸浓度不足均可导致该缺陷出现,另一个原因就是酸洗时间过长,一般酸洗t为1min～4min,可以根据操作现场调整工艺参数,适当缩短酸洗时间。
1.2 挂灰
挂灰是指酸洗后钛合金表面附着的氧化物,酸洗时由于钛合金和酸液进行化学反应,产生的氧化物积累在表面,阻止了反应的进一步发生。
挂灰的缺陷一般是由酸洗时挂灰沉积过多和酸洗后冲洗不够。
酸洗时应不断晃动零件,使反应后的产物从钛合金表面脱落,酸洗后应加强喷淋或冲洗的办法去除挂灰。
国内一般采取压缩空气和自来水混合的高速水流冲洗零件,效果良好。
1.3 氧化皮未除尽
导致该缺陷的原因比较多,各个工序均有可能。
有可能除油不良,或者熔融盐处理时间不够,或者酸洗溶液失效。
出现该缺陷时,应该逐一排除各种可能因素,在必要的时候,可以在前处理增加喷砂工序。
1.4 条纹状花斑
导致该缺陷的原因一般是由于反应不均匀造成的。
可以通过酸洗时晃动零件和降低酸洗液温度来排除。
除了以上几种缺陷,有时还会发现酸洗后检验合格的产品,经过一段时间后,表面出现花斑的现象。
对于此种现象,现在研究比较少,可能是由于酸洗后表面有残留酸液或后续生产带入的腐蚀性介质存在,在应力的共同作用下产生的,在微观检测下与一般腐蚀形态有所区别,一般来说不影响其使用性能,可通过再次酸洗的方法去除,但是受力件要加强二次酸洗后的除氢处理。
2 影响钛合金机械加工性能的因素
导热系数、弹性模量、化学活性及合金类型和显微组织是影响钛合金机械加工性能的主要因素。
钛合金的导热系数小,约为铁的1/3,机械加工时产生的热量很难通过工件释放;同时由于钛合金比热小,加工时局部温度上升快,因此,容易造成刀具温度很高,使刀尖急剧磨损,使用寿命降低。
实验证明,切削钛合金的刀具前端温度比切削钢的温度高2～3倍。
钛合金弹性模量低,使已加工表面容易产生回弹,特别是薄壁零件的加工回弹更为严重,易引起后刀面与已加工表面产生强烈摩擦,从而磨损刀具和崩刃。
钛合金化学活性很强,高温下极易与氧、氢、氮发生作用,使其硬度增加,塑性下降,在加热和锻造过程中形成的富氧层的机械加工困难。
钛合金的合金成分不同,其加工性能也不一样,在退火状态下,α型钛合金机械加工性能较好;α+β型钛合金次之;β型钛合金强度高,淬透性好,但机械加工性能最差。
鉴于上述情况,为了进行钛合金高效率、高精度的机械加工,应采取相应的措施,避免加工中缺陷的产生。
3 钛合金各种机械加工的研究
钛合金机械加工的方法很多,主要包括:车削、铣削、镗孔、钻削、
磨削、攻丝、锯削、电火花加工等。
3.1 钛合金的车削加工及镗孔
车削钛合金的主要问题是:切削温度高;刀具磨损较严重;切削回弹大。
在合适的机械加工条件下,车削和镗孔并不是特别困难的工序[2]。
对于连续切削、大批量生产或金属去除量大的切削,一般都采用硬质合金刀具;当进行成型切削、车槽或切断时,适合用调整钢刀具,金属陶瓷刀具也得到应用。
同其他机械加工操作一样,始终采用恒定的强制进刀,可以避免切削中断。
切削过程中不要停止或减速。
一般不要进行切削,而应进行充分冷却;冷却剂可采用5%硝酸钠水溶液或1/20可溶性油乳状水溶液。
锻造前,车削原始棒料表面富氧层采用硬质合金刀具,其切削深度应大于富氧层厚度,切削速度为20～30m/min,进给量为0.1～0.2mm/r。
镗削是精加工,特别是对薄壁钛合金产品在镗削加工中,应防止烧伤和零件装夹变形。
3.2 钛合金的钻削加工
钻削钛合金时容易生成长而薄的卷曲切屑,同时钻削热量大,容易使切屑过分堆积或粘附在钻削刃上,这是造成钻削钛合金困难的主要原因。
钻孔要采用短而锋利的钻头和低速强制进给,支撑支架要紧固,并要给以重复充分冷却,尤其是深孔钻削。
钻削过程中钻头在孔内应保持钻削状态而不允许在钻孔内空转,并应保持低而恒速的钻削速度[3]。
钻通孔要仔细,当快要钻通时,为了清理钻头和钻孔,及去除钻屑,
最好退回钻头,最终破孔时采用强制进给,这样可以获得光滑的孔。
3.3 钛合金的攻丝
钛合金的攻丝可能是最困难的机械加工工序。
攻丝时,钛屑排除受限制及严重的咬合倾向将导致螺纹配合不好,致使丝锥卡住或断裂。
在攻丝完成时,钛合金倾向于紧缩在丝锥上。
因此,应尽量避免加工盲孔或过长的通孔,以防止内螺纹表面粗糙度变大或断锥现象的产生。
同时,在攻丝方法上要不断改进,如可以磨去丝锥后缘,沿齿刃长度在齿顶磨制轴向的排屑沟等。
另一方面采用表面经过氧化、氧化或镀铬处理的丝锥,以降低咬合及磨损。
3.4 钛合金的锯割加工
锯割钛合金时,要采用低的表面速度和连续强制进料。
实验证明,齿距为4.2mm～8.5mm的粗齿高速钢锯条适用于锯钛合金。
若用带锯锯钛合金,其锯条齿距由工件厚度决定,一般为 2.5mm～25.4mm,材料厚度愈厚,齿距愈大。
同时必须保持强制进料能力和所需的冷却剂。
3.5 钛合金的电火花加工
钛合金的电火花加工要求工具与工件间有一个操作间隙。
间隙范围最好取在0.005mm～0.4mm,较小的间隙常用于要求表面光滑的精加工,较大间隙则用于要求迅速去除金属的粗加工。
电极材料最好选用铜和锌。
通过上述分析与研究,得出了钛合金机械加工表面质量的故障原因,并对加工过程中的多种方法进行分析,从而为解决钛合金机械加工表面质量问题找出了切实可行的办法。
参考文献
[1] 何利舰,张小农.钛及钛合金的表面处理技术新进展[J].上海金属,2005(3).
[2] 徐秀茹.钛及钛合金的热处理[J].稀有金属快报,2003(6).
[3] 鲍秀森.钛及钛合金的切削加工[J].机械制造,2000(2).。