Ti-6Al-4V(TC4)钛合金的性能

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 15-60
680
-72
30-1
20
———
—
——
TA2 500-
600 15-60
680
-72
30-1
20
———
—
——
TA3 500-
600 15-60
680
-72
30-1
20
———
—
——
TA4 550-
650 15-60
700
-75
30-1
20
———
—
——
TA5 550-
650 15-60
800
-85
30-1
20
———
—
——
TA6 550-
650 15-12
750
-80
30-1
20
———
—
——
TA7 550-
650 15-12
750
-80
30-1
20
———
—
——
TB2 480-
650 15-24
800 30 800 30 水或空
500
8
空
冷
TC1 550-
650 30-60
700
-75
30-1
20
———
—
——
TC2 550-
650 30-60
700
-75
30-1
20
———
—
——
TC3 550-
650 30-24
700
-80
60-1
20
820
-92
25-6
水冷
480-560
4-8
空
冷
TC4 550-
650 30-24
700
-80
60-1
20
850
-95
30-6
水冷
480-560
4-8
空
冷
TC6 550-
650 30-12
750
-85
60-1
20
860
-90
30-6
水冷
540-580
4-12
空
冷
TC9 550-
650 30-24
600 60
900
-95
60-9
水冷
500-600
2-6
空
冷
TC1
550-
650 30-24
760 120
850
-90
60-9
水冷
500-600
4-12
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 890-920 100
0-1
020
750
900
-95
700
850
-88
700
TA2 890-920 100
0-1
020
750
900
-95
700
850
-88
700
TA3 890-920 100
0-1
020
750
900
-95
700
850
-88
700
TA4 960-980
115
0 850
103
0-1
050
800 ——
TA5 980-1000 108
0-1
150
850
100
0-1
050
800 ——
TA6
1000-102
0 115
0-1
200
900
105
0-1
100
850
980
-10
20
800
TA7
1000-102
0 115
0-1
200
900
105
0-1
100
850
980
-10
20
800
TB2 750 114
0-1
160
850
109
0-1
100
800
990
-10
10
800
TC1 910-930 100
0-1
020
750
900
-95
750
850
-88
750
TC2 920-940 100
0-1
020
800
900
-95
800
850
-90
750
TC3 960-970
110
0-1850
950
-10
800
950
-97
750
150 50 0
TC4 980-990 110
0-1
150
850
960
-11
00
800
950
-97
750
TC6 950-980 115
0-1
180
850
100
0-1
050
800
950
-98
800
TC9
1000-102
0 114
0-1
160
850
105
0-1
080
800
950
-97
800
TC1
0 935
110
0-1
150
800
100
0-1
050
800
930
-94
800
钛及钛合金的一般物理性能
性能合金牌号
TA1TA2
TA3
T
A
4
T
A
5
T
A
6
TA
7
TB
2
T
C
1
TC
2
T
C
3
TC
4
TC
6 TC9
T
C
1
20℃密度γ/g/cm3 4.5 —4
.
4
3
4
.
4
4.
46
4.
81
4
.
5
5
4.
55
4
.
4
3
4.
45
4.
5 4.52
4
.
5
3
熔点/℃1668
-
- -
-
-
-
15
38
-1
64
9
--
-
-
15
70
-1
64
-
-
15
38
-1
64
9
16
20
-1
65
--
-
-
比热容 c/（j/k g·K）20℃544
-
-
-
-
-
-
54
54
-
-
--
-
-
-- --
--
-
- 100℃544
-
-
-
-
5
8
6
54
54
5
7
4
--
-
-
67
8
50
2 544
5
4
0 200℃628 --65655-56569585
- - 7
0 9 3 - 5 6
5
1 6 -- 4
8
300℃670
-
- -
-
7
1
2
59
56
9
6
4
1
62
8
6
2
8
70
3
67
0 --
5
6
5
400℃712
-
- -
-
7
9
6
62
63
6
6
9
9
67
6
7
74
1
71
2 --
5
5
7
500℃754
-
- -
-
8
7
9
65
3
59
9
7
2
9
①
75
4
7
1
2
75
4
79
6 --
5
2
8
600℃837
-
- -
-
9
2
1
69
1
86
2
-
-
--
-
-
87
9
--
--
-
-
20℃电阻率
ρ/10-6Ω·m 0.47
-
-
1
.
2
6
1
.
8
1.
38
1.
55
-
-
--
1
.
4
2
1.
60
1.
36 1.62
1
.
8
7
热导率
λ/W/（m· K）20℃16.33
1
.
4
7
-
-
7
.
5
4
8.
79
--
9
.
6
3
9.
63
8
.
3
7
5.
44
7.
95 7.54
-
- 100℃16.33
1
2
.
1
4
-
-
8
.
7
9
9.
63
12
.1
4
②
1
.
4
7
--
8
.
7
9
6.
70
8.
79 12.98
-
-
热导率λ/W/（m·K）200
℃
16
.3
3
-
-
--
10
.0
5
10
.8
9
12
.5
6
11
.7
2
11
.3
10
.0
5
8.7
9
10.05 11.30 -- 300
℃
16
.7
-
-
--
11
.7
12
.1
12
.9
12
.1
12
.1
10
.8
10.
47
11.30 12.14 10.47
5 2 4 8 4 4 9
400℃17
.1
7
-
-
--
13
.4
13
.4
16
.3
3
13
.4
13
.4
12
.5
6
12.
56
12.59 12.98 12.14
500℃18
.0
-
-
--
15
.0
7
14
.6
5
17
.5
8
14
.6
5
14
.6
5
14
.2
4
14.
24
-- 13.40⑧13.40
600
℃--
-
-
--
16
.7
5
15
.9
1
18
.8
4
16
.3
3
--
15
.4
9
15.
49
-- 14.65⑨--
线胀系统
a1/(10-6/k ) 20-1
00℃
8.
8
.
2
9.
28
8.
3
9.
36
8.
53
8.
8.
--
7.8
9
8.60 7.70 9.45
20-2
00℃
8.
6
-
-
9.
53
8.
9
③
9.
4
9.
34
8.
6
8.
6
--
9.0
1
-- 8.90 9.73
20-3
00℃
9.
1
-
-
9.
87
9.
5
④
9.
5
9.
52
9.
1
9.
1
--
9.3
-- 9.27 9.97
20-4
00℃
9.
25
-
-
10
.0
8
10
.4
⑤
9.
54
9.
79
9.
6
9.
6
--
9.2
4
-- 9.64 10.15
20-5
00℃
9.
4
-
-
10
.0
9
10
.6
⑥
9.
68
9.
83
9.
6
9.
4
--
9.3
9
11.60
⑥
9.85 10.19
20-6
00℃
9.
8
-
-
10
.2
8
10
.8
⑦
9.
86
9.
99
-- -- --
9.4
-- --
10.21
①450℃ ②80℃ ③100-200℃ ④200-300℃ ⑤300-400℃ ⑥400-500℃ ⑦500-600℃ ⑧490℃ ⑨575℃。