鈦合金根據(jù)相的組成可分為三類:α合金,(α+β)合金和β合金,中國分別以TA、TC、TB表示。
α合金含一定量的穩(wěn)定α相的元素,平衡狀態(tài)下主要由α相組成。α合金比重小,熱強性好、具有良好的焊接性和優(yōu)異的耐蝕性,缺點是室溫強度低,通常用作耐熱材料和耐蝕材料。α合金通常又可分為全α合金(TA7)、近α合金 (Ti-8Al-1Mo-1V)和有少量化合物的α合金(Ti-2.5Cu)。
(α+β)合金含一定量的穩(wěn)定α相和β相的元素,平衡狀態(tài)下合金的***為α相和β相。(α+β)合金有中等強度、并可熱處理強化,但焊接性能較差。(α+β)合金應(yīng)用廣泛,其中Ti-6Al-4V合金的產(chǎn)量在全部鈦材中占一半以上。
β合金含大量穩(wěn)定β相的元素,可將高溫β相全部保留到室溫。β合金通常又可分為可熱處理β合金(亞穩(wěn)定β合金和近亞穩(wěn)定β合金)和熱穩(wěn)定β合金??蔁崽幚?beta;合金在淬火狀態(tài)下有優(yōu)異的塑性,并能通過時效處理使抗拉強度達到130~140kgf/mm2。β合金通常作高強度高韌性材料使用。缺點是比重大,成本高,焊接性能差,切削加工困難。
鈦是一種新型金屬,鈦的性能與所含碳、氮、氫、氧等雜質(zhì)含量有關(guān),***純的碘化鈦雜質(zhì)含量不超過0.1%,但其強度低、塑性高。99.5%工業(yè)純鈦的性能為:密度ρ=4.5g/立方厘米,熔點為1725℃,導熱系數(shù)λ=15.24W/(m.K),抗拉強度σb=539MPa,伸長率δ=25%,斷面收縮率ψ=25%,彈性模量E=1.078×105MPa,硬度HB195。
鈦合金的優(yōu)點:
1.重量輕;2.比強度高;3.耐金屬疲勞;4.化學性能穩(wěn)定。
鈦合金的缺點:
1.切削加工性差;2.溫度超過400℃則強度降低(因此用于發(fā)動機的低溫部分)。
鈦合金難切削的主要原因:
1.熱傳導率低,dao尖易聚熱;
2.切削熱引起的高溫造成粘結(jié),導致dao具壽命降低;
3.與鋼相比,鈦合金彈性模量小,回彈效應(yīng)可能引起高頻顫振、擦痕和加工誤差等問題。
鈦合金在切削時應(yīng)注意的事項有:
(1)由于鈦合金的彈性模量小,工件在加工中的夾緊變形和受力變形大,會降低工件的加工精度;工件安裝時夾緊力不宜過大,必要時可增加輔助支承。
(2)如果使用含氫的切削液,切削過程中在高溫下將分解釋放出氫氣,被鈦吸收引起氫脆;也可能引起鈦合金高溫應(yīng)力腐蝕開裂。
(3)切削液中的氯化物使用時還可能分解或揮發(fā)有***體,使用時宜采取安全防護措施,否則不應(yīng)使用;切削后應(yīng)及時用不含氯的清洗劑徹底清洗零件,清除含氯殘留物。
(4)禁止使用鉛或鋅基合金制作的工、夾具與鈦合金接觸,銅、錫、鎘及其合金也同樣禁止使用。
(5)與鈦合金接觸的所有工、夾具或其他裝置都必須潔凈;經(jīng)清洗過的鈦合金零件,要防止油脂或指印污染,否則以后可能造成鹽(氯化鈉)的應(yīng)力腐蝕。
(6)一般情況下切削加工鈦合金時,沒有發(fā)火***,只有在微量切削時,切下的細小切屑才有發(fā)火燃燒現(xiàn)象。為了避免火災,除大量澆注切削液之外,還應(yīng)防止切屑在機床上堆積,dao具用鈍后立即進行更換,或降低切削速度,加大進給量以加大切屑厚度。若一旦著火,應(yīng)采用滑石粉、石灰石粉末、干砂等滅火器材進行撲滅,嚴禁使用***、二氧化碳滅火器,也不能澆水,因為水能加速燃燒,甚至引爆氫。