1、材料簡介
TC4鈦合金是一種典型的α-β型兩相鈦合金，含有6%α穩定元素AI和4%β穩定元素Ⅴ。該合金具有優異的綜合性能，在航空和航天工業中獲得了最廣泛的應用。TC4合金長時間工作溫度可達400℃，在航空工業中主要用于制造發動機的風扇和壓氣機盤及葉片，以及飛機結構中的梁、接頭和隔框等重要承力構件。
TC4鈦合金的主要半成品是棒材、鍛件、厚板、薄板、型材和絲材等。合金主要在退火狀態下使用，也可以采用固溶時效處理進行一定的強化，淬透截面一般不超過25mm。
該合金具有良好的工藝塑性和超塑性，適合于各種壓力加工成形。該合金還可采用各種方式進行焊接和機械加工。GB/T 3620.1等標準規定的TC4鈦合金化學成分見表1。TC4鈦合金的α+β+p轉變溫度為990℃±20℃。
表1 TC4鈦合金化學成分 %（質量分數）
| 主要成分 | 雜質，不大于 | ||||||||
| AI | V | Ti | Fe | C | N | H | O | 其他元素 | |
| 單個 | 總和 | ||||||||
| 5.5~6.8 | 3.5~4.5 | 余量 | 0.30 | 0.10 | 0.05 | 0.015 | 0.20 | 0.10 | 0.40 |
2、應用技術
1）成形性能
表2 TC4鈦合金不同溫度下的變形抗力
| 變形溫度/℃ | 以下變形速率的最大變形抗力/MPa | |||
| 10-2/s-1 | 1/s-1 | 10/s-1 | 10-2/s-1 | |
| 700 | 354 | 476 | 514 | 556 |
| 800 | 171 | 323 | 357 | 384 |
| 900 | 75 | 184 | 204 | 243 |
| 1000 | 28 | 61 | 85 | 108 |
| 1100 | 14 | 35 | 60 | 68 |
2）典型鍛造工藝見表3
表3 典型鍛造工藝規范
| 鍛造類型 | 加熱溫度/℃ | 終鍛溫度/℃ | 一火變形量/% | |
| 鑄錠開坯 | 1050~1200 | ≥850 | 30~60 | |
| 坯料鍛造 | ≤100mm | 950~1000 | ≥800 | 40~70 |
| >100mm | ||||
| 950~1050 | ≥800 | 40~70 | ||
| 壓力機模鍛 | 920~950 | ≥800 | 40~70 | |
| 鍛錘模鍛 | 950~980 | ≥800 | 40~70 | |
3）板材成形工藝性能見表4
表4 板材成形工藝性能
| θ/℃ | 極限拉深系數 | 極限翻邊系數 | 極限壓窩系數 | 最小彎曲半徑 |
| 20 | 1.2~1.5 | 1.3~1.5 | 5~7 | (3.5~5.0)δ |
| 650~800 | 1.4~1.7 | 1.45~1.75 | 10~14 | (2.3~4.0)δ |
4）板材超塑性能見表5
表5 板材超塑性能
| 平均晶粒尺寸/μm | ASTM級別 | 流變應力/MPa | 應變速率敏感指數m值 |
| 4 | 13 | 69 | 0.8 |
| 9 | 11 | 103 | 0.6 |
| 11 | 10 | 138 | 0.5 |
| 20 | 8 | 172 | 0.4 |
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