TC6鈦合金耐腐蝕性能

TC6合金是一種綜合性能良好的馬氏體型 α-β 兩相鈦合金，其名義成分為Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-0.3Si，含有 α 穩(wěn)定元素AI、同晶型 β 穩(wěn)定元素Mo和共析型 β 穩(wěn)定元素Cr、Fe和Si，β穩(wěn)定系數(shù) Kp=0.6。該合金的使用狀態(tài)一般為退火狀態(tài)，也可進(jìn)行適當(dāng)?shù)膹?qiáng)化熱處理。TC6合金具有較高的室溫強(qiáng)度，比TC4合金高85MPa，而且在450℃以下有良好的熱強(qiáng)性能。該合金還具有優(yōu)良的熱加工工藝性能，變形抗力小，塑性高；可以進(jìn)行焊接和各種方式的機(jī)械加工。

TC6合金主要用來制造航空發(fā)動機(jī)的壓氣機(jī)盤和葉片等零件，能在400℃以下長時間工作6000h 以上和在450℃工作2000h以下。該合金還可作為中強(qiáng)合金用來制造飛機(jī)的隔框、接頭等承力結(jié)構(gòu)件及不同用途的緊固件。生產(chǎn)的半成品主要有棒材、鍛件及模鍛件等。

TC6熱處理制度

1）普通退火

800-850℃，1-2h，空冷。

2）等溫退火

在870-950℃范圍內(nèi)選定退火溫度，典型的等溫退火制度是870℃，1-2h，爐冷到550-650℃或轉(zhuǎn)移到爐溫為550-650℃的另一爐中，保溫2h，空冷。一般用于截面≤50mm。

3）雙重退火

在870-950℃范圍內(nèi)選定退火溫度，典型的雙重退火制度是880℃，1-2h，空冷+550-600℃，2-5h，空冷。一般用于截面大于50mm。

4）固溶處理

在840-900℃范圍內(nèi)選定固溶處理溫度，典型的固溶處理制度是850℃，lh，水淬。

5）時效

時效在500-620℃范圍內(nèi)選定時效溫度，典型的時效制度是550℃，1-4h，空冷。

TC6熔煉與鑄造工藝

制造棒材和鍛件用的鑄錠應(yīng)經(jīng)過兩次以上真空自耗電極電弧爐熔煉。選用 氧含量不大于0.08%的0-1級小顆粒海綿鈦，含鉬量為50%的Al-Mo中間合金和含硅量為10%的 Al-Si中間合金以及工業(yè)級鐵絲或鐵粒。

應(yīng)特別注意電極塊的布料方式，保證各種合金元素在電極塊中的分布均勻性。自耗電極的焊接采用氬氣保護(hù)等離子焊接方法，嚴(yán)禁使用鎢極氬弧焊。一次真空熔煉時的絕對壓強(qiáng)應(yīng)不大于1.3Pa。最后一次重熔可以在真空中或氬氣氣氛中進(jìn)行。熔煉結(jié)束前必須進(jìn)行熱封頂操作。

TC6應(yīng)用概況與特殊要求

該合金是俄羅斯較成熟和應(yīng)用廣泛的鈦合金。我國早已在航空發(fā)動機(jī)上批量使用該合金制造承力卡箍、作動筒筒體、尾桿等航空零件，并在殲擊機(jī)上開始用于制造承力結(jié)構(gòu)件。

TC6抗氧化性能

TC6合金在400℃下長時間熱暴露后，表面生成很薄的金黃色氧化膜，能對 金屬起保護(hù)作用。當(dāng)溫度升高時，此氧化膜變厚。溫度高于550℃后氧化嚴(yán)重，氧向金屬內(nèi)部擴(kuò)散使表面形成硬化層（α層）。

TC6耐腐蝕性能

TC6合金具有較高的耐腐蝕能力，優(yōu)于不銹鋼。只有在濃度較高的硫酸、鹽 酸和正磷酸中才能發(fā)生反應(yīng)；在硝酸中反應(yīng)很微弱；在海水中不受腐蝕；即使?jié)舛群艿鸵惨子诜磻?yīng)受腐蝕。

TC6焊接性能

TC6合金可應(yīng)用于焊接結(jié)構(gòu)，一般采用鎢極氬弧焊和電子束焊。但由于該合金屬于髙合金化的 α-β 型鈦合金，對于焊接中的熱循環(huán)反應(yīng)較大，所以焊縫及其鄰近區(qū)，可能發(fā)生不利的組織與性能變化，需要采用專門的熱處理來消除或減小這種變化的影響。

TC6零件熱處理工藝

1）保溫時間

零件進(jìn)行熱處理時，保溫時間按最大截面來確定：小于10mm時保溫時間不超過 30min;10-50mm為 30-60min;大于 50mm 為 1-2h。

2）零件的放置

當(dāng)進(jìn)行多個大零件熱處理時，零件不允許堆放，相互之間應(yīng)留有一定的間隙，并保證整個零件都處在爐膛的均熱區(qū)。

3）零件的冷卻

進(jìn)行等溫退火時，如果零件太大，應(yīng)采用轉(zhuǎn)爐或幵爐門冷卻，以免由于冷卻速度過慢使金相組織粗大。進(jìn)行雙重退火時，第一次加熱后的空冷，零件必須分散冷卻，以免由于冷卻速度太慢而影響組織性能（特別是降低抗拉強(qiáng)度）。

4）淬透性

零件截面尺寸為40-60mm時，可通過固溶時效處理達(dá)到有效的強(qiáng)化。

5）零件的清理

在空氣爐中加熱，溫度超過550℃時，熱處理后的零件均應(yīng)進(jìn)行噴砂、酸洗或機(jī)械加工以清除表面氧化皮。

TC6切削加工

該合金能夠順利進(jìn)行切削加工。但由于鈦合金的導(dǎo)熱率低，切削時從零件上帶走的熱量較少，使刀頭溫度升高，加快了刀具的磨損；另外，切削時剪切角比較大，刀尖上的單位面積壓力增大，也促使刀具磨損。因此，在切削過程中必須注意幾點(diǎn)：切削速度低，比一般鋼要低50%；切削深度和走刀量應(yīng)適當(dāng)加大；充分使用冷卻液；合理地選用刀具材料和幾何參數(shù)，并及時更換刀具。

TC6磨削加工

該合金能夠進(jìn)行磨削加工，但由于磨面硬化性強(qiáng)，加工性差，容易產(chǎn)生燒傷和擠裂現(xiàn)象，砂輪極易磨損。采用Q7S-1切削液使加工性有所改善，并能進(jìn)行內(nèi)孔磨加工，其表面粗糙度值為 0.8μm。