航空工业发展的需要,使钛工业以平均每年约 8%的增长速度发展。世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合号近30种。
总结,钛合金的热处理工艺可以归纳为:
(1)消除应力退火:目的是为消除或减少加工过程中产生的残余应力。防止在一些腐蚀环境中的化学侵蚀和减少变形。
(2)完全退火:目的是为了获得好的韧性,改善加工性能,有利于再加工以及提高尺寸和组织的稳定性。
(3)固溶处理和时效:目的是为了提高其强度,α钛合金和稳定的β钛合金不能进行强化热处理,在生产中只进行退火。α+β钛合金和含有少量α相的亚稳β钛合金可以通过固溶处理和时效使合金进一步强化。
此外,为了满足工件的要求,工业上还采用双重退火、等温退火、β热处理、形变热处理等金属热处理工艺。
切削
切削特点
钛合金的硬度大于HB350时切削加工特别困难,小于HB300时则容易出现粘刀现象,也难于切削。但钛合金的硬度只是难于切削加工的一个方面,关键在于钛合金本身化学、物理、力学性能间的综合对其切削加工性的影响。钛合金有如下切削特点:
(1)变形系数小:这是钛合金切削加工的显著特点,变形系数小于或接近于1。切屑在前刀面上滑动摩擦的路程大大,加速磨损。
(2)切削温度高:由于钛合金的导热系数很小(只相当于45号钢的1/5~1/7),切屑与前刀面的接触长度较短,切削时产生的热不易传出,集中在切削区和切削刃附近的较小范围内,切削温度很高。在相同的切削条件下,切削温度可比切削45号钢时高出一倍以上。
(3)单位面积上的切削力大:主切削力比切钢时约小20%,由于切屑与前刀面的接触长度较短,单位接触面积上的切削力大大增加,容易造成崩刃。同时,由于钛合金的弹性模量小,加工时在径向力作用下容易产生弯曲变形,引起振动,加大磨损并影响零件的精度。因此,要求工艺系统应具有较好的刚性。
(4)冷硬现象严重:由于钛的化学活性大,在高的切削温度下,很容易吸收空气中的氧和氮形成硬而脆的外皮;同时切削过程中的塑性变形也会造成表面硬化。冷硬现象不仅会降低零件的疲劳强度,而且能加剧磨损,是切削钛合金时的一个很重要特点。
(5)易磨损:毛坯经过冲压、锻造、热轧等方法加工后,形成硬而脆的不均匀外皮,较易造成崩刃现象,使得切除硬皮成为钛合金加工中困难的工序。另外,由于钛合金对材料的化学亲和性强,在切削温度高和单位面积上切削力大的条件下,很容易产生粘结磨损。车削钛合金时,有时前刀面的磨损甚至比后刀面较为严重;进给量f<0.1 mm/r时,磨损主要发生在后刀面上;当f>0.2 mm/r时,前刀面将出现磨损;用硬质合金精车和半精车时,后刀面的磨损以VBmax<0.4 mm较合适。
在铣削加工中,由于钛合金材料的导热系数低,而且切屑与前刀面的接触长度较短,切削时产生的热不易传出,集中在切削变形区和切削刃附近的较小范围内,加工时切削刃刃口处会产生较高的切削温度,将大大缩具寿命。对于钛合金Ti6Al4V来说,在强度和机床功率允许的条件下,切削温度的高低是影响寿命的关键因素,而并非切削力的大小。
材料
切削加工钛合金应从降低切削温度和减少粘结两方面出发,选用红硬性好、抗弯强度高、导热性能好、与钛合金亲和性差的材料,YG类硬质合金比较合适。由于高速钢的耐热性差,因此应尽量采用硬质合金制作的。常用的硬质合金材料有YG8、YG3、YG6X、YG6A、813、643、YS2T和YD15等。
涂层刀片和YT类硬质合金会与钛合金产生剧烈的亲和作用,加剧的粘结磨损,不宜用来切削钛合金;对于复杂、多刃,可选用高钒高速钢(如W12Cr4V4Mo)、高钴高速钢(如W2Mo9Cr4VCo8)或铝高速钢(如W6Mo5Cr4V2Al、M10Mo4Cr4V3Al)等材料,适于制作切削钛合金的钻头、铰刀、立铣刀、拉刀、丝锥等。
采用金刚石和立方氮化硼作切削钛合金,可**显著效果。如用**金刚石在乳化液冷却的条件下,切削速度可达200 m/min;若不用切削液,在同等磨损量时,允许的切削速度仅为100m/min。
注意事项
在切削钛合金的过程中,应注意的事项有:
(1)由于钛合金的弹性模量小,工件在加工中的夹紧变形和受力变形大,会降低工件的加工精度;工件安装时夹紧力不宜过大,必要时可增加支承。
(2)如果使用含氢的切削液,切削过程中在高温下将分解释放出氢气,被钛吸收引起氢脆;也可能引起钛合金高温应力腐蚀开裂。
(3)切削液中的氯化物使用时还可能分解或挥发有毒气体,使用时宜采取安全防护措施,否则不应使用;切削后应及时用不含氯的清洗剂彻底清洗零件,清除含氯残留物。
(4)禁止使用铅或锌基合金制作的工、夹具与钛合金接触,铜、锡、镉及其合金也同样禁止使用。
(5)与钛合金接触的所有工、夹具或其他装置都必须洁净;经清洗过的钛合金零件,要防止油脂或指印污染,否则以后可能造成盐()的应力腐蚀。
(6)一般情况下切削加工钛合金时,没有发火危险,只有在微量切削时,切下的细小切屑才有发火燃烧现象。为了避免火灾,除大量浇注切削液之外,还应防止切屑在机床上堆积,用钝后立即进行更换,或降低切削速度,加大进给量以加大切屑厚度。若一旦着火,应采用滑石粉、石灰石粉末、干砂等*材进行扑灭,严禁使用、二氧化碳*,也不能浇水,因为水能加速燃烧,甚至导致氢爆炸。
脱氧化及酸洗
在热处理中间及热处理之后大多要求进行表面处理,以便去除金属表面氧化皮及各种污染物,减少金属裸餺表面的活性,以及在钛及其合金表卤涂敷保护层及各种功能涂层之前和涂敷过程中也要进行表面处理,涂敷这种涂层的是改善金属表面的性能,例如,防止腐蚀、氧化及磨损等。
钛及其合金的酸洗条件决定于氧化层及现存反应层的种类(特征),而这种层的种类又受到高温加热过程及加工过程温度增高(例如,锻造、铸造、焊接等)的影响。在较低的加工温度或者大约在600X:以下的髙温加热温度条件下仅仅生成薄的氧化层,高温条件下对着某种氧化层附近形成一种富氧扩散区,也必须通过酸洗脱除这个富氧扩散层。可以采用各种不同的脱除氧化皮方法:脱除厚氧化层及硬表面层的机械方法,在熔融盐浴中脱除氧化皮以及在酸溶液中进行酸洗脱除氧化皮的方法。
在很多种情况下可以采用若干方法相结合的方法,例如,先机械方式脱除氧化皮及接着进行酸洗相结合,或者先盐浴及接着进行酸洗相结合的脱除氧化皮方法^遇到在较高的温度下形成的氧化层及扩散层的情况下要采用的方法但是在高温加热到600X:的情况下形成的氧化层大多通过一般的酸洗就可将其溶解掉。
存在的问题
钛合金具有质量轻、比强度高、耐腐蚀性好等优点,故被广泛应用在汽车工业中,应用钛合金多的是汽车发动机系统。利用钛合金制造发动机零件有很多好处。 [1]
钛合金的密度低,可以降低运动零件的惯性质量,同时钛气门弹簧可以增加自由振动,减弱车身的振颤,提高发动机的转速及输出功率。
减小运动零件的惯性质量,从而使摩擦力减小,提高发动机的燃油效率。选择钛合金可以减轻相关零件的负载应力,缩小零件的尺寸,从而使发动机及整车的质量减轻。零部件惯性质量的降低,使得振动和噪声减弱,改善发动机的性能。 钛合金在其他部件上的应用可提高人员的舒适度和汽车的美观等。在汽车工业上的应用,钛合金在节能降耗方面起到了不可估量的作用。
钛合金零部件尽管具有如此优越的性能,但距钛及其合金普遍应用在汽车工业中还有很大的距离,原因包括价格昂贵、成形性不好及焊接性能差等问题。
阻碍钛合金普遍应用于汽车工业的主要原因还是成本过高。
无论是金属初的冶炼还是后续的加工,钛合金的价格都远远**其他金属。汽车工业能够接受的钛制零件成本,用连杆钛材8~13美元/kg,气阀用钛材13~20美元/kg,弹簧、发动机排气系统及紧固件用钛材希望在8美元/kg以下。是铝板材的6~15倍,钢板材的45~83倍。
缺点
钛及钛合金主要限制是在高温与其它材料的化学反应性差。此性质迫使钛合金与一般传统的精炼、熔融和铸造技术不同,甚至经常造成模具的损坏;结果,使的钛合金的价格变的十分昂贵。因此它们刚开始大多用在飞机结构、,以及用在石油和化学工业等高科技工业。不过由于太空科技的发达、生活质量的提升,所以钛合金也渐渐地用来制成民生用品,造福的生活,只是这些产品价格仍然偏高,多属于高价位的产品,这是钛合金无法发扬光大的的致命伤。
新进展
各国都在开发低成本和高性能的新型钛合金,努力使钛合金进入具有巨大市场潜力的民用工业领域。国内外钛合金材料的研究新进展主要体现在以下几方面。
高温钛合金
世界上个研制成功的高温钛合金是Ti-6Al-4V,使用温度为300-350℃
部分产品新建产能受到控制,落后产能也将逐步淘汰的境地。受此影响,其对钛加工材用量的萎缩也变得顺理成章。在此之前,便有业内人士预测化工行业用钛量在2013~2015年间达到峰值。以当前市场表现看来,2012年整体经济的疲软有可能使得化工用钛的衰退期提前。
钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金。钛有两种同质异晶体:882℃以下为密排六方结构α钛,882℃以上为体心立方的β钛。
钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属,钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。20世纪50~60年代,主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金。
70年发出一批耐蚀钛合金,80年代以来,耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件,其次为火箭、和高速飞机的结构件。
扩展资料:
钛及钛合金主要限制是在高温与其它材料的化学反应性差。此性质迫使钛合金与一般传统的精炼、熔融和铸造技术不同,甚至经常造成模具的损坏;结果,使的钛合金的价格变的十分昂贵。因此它们刚开始大多用在飞机结构、,以及用在石油和化学工业等高科技工业。
不过由于太空科技的发达、生活质量的提升,所以钛合金也渐渐地用来制成民生用品,造福的生活,只是这些产品价格仍然偏高,多属于高价位的产品,这是钛合金无法发扬光大的的致命伤。
参考资料来源:百度百科-钛合金
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钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属,钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。20世纪50~60年代,主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金。
70年发出一批耐蚀钛合金,80年代以来,耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件,其次为火箭、和高速飞机的结构件
发展历史
钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属,钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性,相继对其进行研究开发,并得到了实际应用。
个实用的钛合金是1954年美国研制成功的Ti-6Al-4V合金,由于它的耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好,而成为钛合金工业中的合金,该合金使用量已占全部钛合金的75%~85%。其他许多钛合金都可以看作是Ti-6Al-4V合金的改型。
20世纪50~60年代,主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金,70年发出一批耐蚀钛合金,80年代以来,耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。耐热钛合金的使用温度已从50年代的400℃提高到90年代的600~650℃。A2(Ti3Al)和r(TiAl)基合金的出现,使钛在发动机的使用部位正由发动机的冷端(风扇和压气机)向发动机的热端(涡轮)方向推进。结构钛合金向高强、高塑、高强高韧、高模量和高损伤容限方向发展。
另外,20世纪70年代以来,还出现了Ti-Ni、Ti-Ni-Fe、Ti-Ni-Nb等形状记忆合金,并在工程上获得日益广泛的应用。
世界上已研制出的钛合金有数百种,的合金有20~30种,如Ti-6Al-4V、Ti-5Al-2.5Sn、Ti-2Al-2.5Zr、Ti-32Mo、Ti-Mo-Ni、Ti-Pd、SP-700、Ti-6242、Ti-10-5-3、Ti-1023、BT9、BT20、IMI829、IMI834等[2,4]。
据相关统计数据,2012年我国化工行业用钛量达2.5万吨,比2011年有所减少。这是自2009年以来,我国化工用钛市场出现负增长。近些年来,化工行业一直是钛加工材的用户,其用量在钛材总用量的占比一直保持在50%以上,2011年占比高达55%。但随着经济陷入低迷期,化工行业不但新建项目明显减少,同时还将面临产业结构调整,部分产品新建产能受到控制,落后产能也将逐步淘汰的境地。受此影响,其对钛加工材用量的萎缩也变得顺理成章。在此之前,便有业内人士预测化工行业用钛量在2013~2015年间达到峰值。以当前市场表现看来,2012年整体经济的疲软有可能使得化工用钛的衰退期提前。
原理
钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金。钛有两种同质异晶体:882℃以下为密排六方结构α钛,882℃以上为体心立方的β钛。
合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类:
①稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素,它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。
②稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素,
深圳市绿兴金属有限公司是的铜合金生产服务企业,现拥有员工300多人,占地20多亩,总部在广东深圳。公司长期研发各类铜合金新材料,主要生产铬铜,铬锆铜,锡青铜,磷青铜,铝青铜,钨铜,铍青铜,铍钴铜,铍镍铜等。
深圳市绿兴金属有限公司集铜熔炼、光谱分析、铸造/挤压、拉伸/车加工、涡流探伤于一体。严格按照中国或**标准生产铬铜、钨铜、锡青铜、磷青铜、铅青铜、铝青铜、硅青铜、锰青铜、铍青铜、铍钴铜等材质的青铜管材、棒材、板材、锭材。的合金铜生产厂家。严格控制产品的材质、硬度及各项机械性能。产品主要用于铜套、轴套、齿轮、蜗轮、阀门、泵体、轴瓦、耐磨零件、锻件、紧固件、仪表、弹性元件、汽车配件、电力、翻沙铸造等方面。
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