1、材料简介
TC4钛合金是一种典型的α-β型两相钛合金，含有6%α稳定元素AI和4%β稳定元素Ⅴ。该合金具有优异的综合性能，在航空和航天工业中获得了最广泛的应用。TC4合金长时间工作温度可达400℃，在航空工业中主要用于制造发动机的风扇和压气机盘及叶片，以及飞机结构中的梁、接头和隔框等重要承力构件。
TC4钛合金的主要半成品是棒材、锻件、厚板、薄板、型材和丝材等。合金主要在退火状态下使用，也可以采用固溶时效处理进行一定的强化，淬透截面一般不超过25mm。
该合金具有良好的工艺塑性和超塑性，适合于各种压力加工成形。该合金还可采用各种方式进行焊接和机械加工。GB/T 3620.1等标准规定的TC4钛合金化学成分见表1。TC4钛合金的α+β+p转变温度为990℃±20℃。
表1 TC4钛合金化学成分 %（质量分数）
| 主要成分 | 杂质，不大于 | ||||||||
| AI | V | Ti | Fe | C | N | H | O | 其他元素 | |
| 单个 | 总和 | ||||||||
| 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、应用技术
1）成形性能
表2 TC4钛合金不同温度下的变形抗力
| 变形温度/℃ | 以下变形速率的最大变形抗力/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）典型锻造工艺见表3
表3 典型锻造工艺规范
| 锻造类型 | 加热温度/℃ | 终锻温度/℃ | 一火变形量/% | |
| 铸锭开坯 | 1050~1200 | ≥850 | 30~60 | |
| 坯料锻造 | ≤100mm | 950~1000 | ≥800 | 40~70 |
| >100mm | ||||
| 950~1050 | ≥800 | 40~70 | ||
| 压力机模锻 | 920~950 | ≥800 | 40~70 | |
| 锻锤模锻 | 950~980 | ≥800 | 40~70 | |
3）板材成形工艺性能见表4
表4 板材成形工艺性能
| θ/℃ | 极限拉深系数 | 极限翻边系数 | 极限压窝系数 | 最小弯曲半径 |
| 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）板材超塑性能见表5
表5 板材超塑性能
| 平均晶粒尺寸/μm | ASTM级别 | 流变应力/MPa | 应变速率敏感指数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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