鈦棒、TC4鈦合金棒在制造加工中的應(yīng)用工藝

鈦在常溫下的空氣中十分穩(wěn)定，當(dāng)加熱到400～550℃時，則在表面生成一層牢固的氧化膜，起防止進(jìn)一步氧化的保護(hù)作用。鈦吸收氧、氮、氫的能力很強(qiáng)，這類氣體是對金屬鈦十分有害的雜質(zhì)，即使含量甚微(0.01％～0.005％)也能嚴(yán)重影響它的力學(xué)性能。在鈦的化合物中以二氧化鈦(TiO2)最有實(shí)用價值。Ti02對人體呈惰性，無毒害，它具有一系列優(yōu)良的光學(xué)性質(zhì)。Ti02不透明，光澤度與白度高，折射率與散射力大，遮蓋力強(qiáng)、分散性好，制成的顏料為白色粉末，俗稱鈦白，應(yīng)用甚廣。鈦棒的外觀與鋼極為相似，密度為4.51克／厘米3，不足鋼的60％，是難熔金屬中密度最低的金屬元素。鈦的力學(xué)性質(zhì)即通稱的機(jī)械性能與純度十分相關(guān)。高純鈦具有優(yōu)良的機(jī)加工性能，延伸率、斷面收縮率均佳，但強(qiáng)度低，不適合作結(jié)構(gòu)材料。工業(yè)純鈦含有適量的雜質(zhì)，具有較高的強(qiáng)度和可塑性，適宜制作結(jié)構(gòu)材料。

鈦合金有低強(qiáng)高塑性、中強(qiáng)和高強(qiáng)之分，為200(低強(qiáng))～1300(高強(qiáng))兆帕，但大體上可以把鈦合金看作是高強(qiáng)合金。它們比被認(rèn)為是中強(qiáng)的鋁合金的強(qiáng)度為高，在強(qiáng)度上已完全可以取代某些型號的鋼材。與鋁合金在150℃以上的溫度下強(qiáng)度迅速下降相比，某些鈦合金在600℃仍能保持良好的強(qiáng)度。 致密金屬鈦由于質(zhì)量輕，比鋁合金強(qiáng)度高，能在高溫下保持比鋁為高的強(qiáng)度而受到航空工業(yè)的高度重視。鑒于鈦的密度為鋼的57％，其比強(qiáng)度(強(qiáng)度／重量比或強(qiáng)度／密度比皆稱比強(qiáng)度)高，抗腐蝕、抗氧化、抗疲勞能力均強(qiáng)，鈦合金的3／4用作以航空結(jié)構(gòu)合金為代表的結(jié)構(gòu)材料，1／4主要用作耐蝕合金。鈦合金具有強(qiáng)度高而密度又小，機(jī)械性能好，韌性和抗蝕性能很好。另外，鈦合金的工藝性能差，切削加工困難，在熱加工中，非常容易吸收氫氧氮碳等雜質(zhì)。還有抗磨性差，生產(chǎn)工藝復(fù)雜。鈦的工業(yè)化生產(chǎn)是1948年開始的。航空工業(yè)發(fā)展的需要，使鈦工業(yè)以平均每年約 8％的增長速度發(fā)展。目前世界鈦合金加工材年產(chǎn)量已達(dá)4萬余噸'鈦合金牌號近30種。使用最廣泛的鈦合金是Ti-6Al-4V(TC4)'Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工業(yè)純鈦（TA1、TA2和TA3）。

鈦棒及鈦合金棒的熱處理工藝有以下3種：

1、固溶處理和時效：

目的是為了提高其強(qiáng)度，α鈦合金和穩(wěn)定的β鈦合金不能進(jìn)行強(qiáng)化熱處理，在生產(chǎn)中只進(jìn)行退火。α+β鈦合金和含有少量α相的亞穩(wěn)β鈦合金可以通過固溶處理和時效使合金進(jìn)一步強(qiáng)化。

2、消除應(yīng)力退火：

目的是為消除或減少加工過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。防止在一些腐蝕環(huán)境中的化學(xué)侵蝕和減少變形。

3、完全退火：

目的是為了獲得好的韌性，改善加工性能，有利于再加工以及提高尺寸和組織的穩(wěn)定性。