欢迎访问宝鸡市程锦钛业股份有限公司官网,公司主营:M2钛合金螺母、M2钛合金螺丝、高精度钛棒、钛合金螺母、钛合金螺丝

咨询热线:18700760774

TC4的前世今生

2020-08-11 09:55:01 176



TC4的前世今生(图1)

钛合金TC4材料的组成为Ti-6Al-4V,属于(α+β)型钛合金,具有良好的综合力学机械性能。比强度大。TC4的强度sb=1.012GPa,密度g=4.51g/cm3,比强度sb/g=23.5,而合金钢的比强度sb/g小于18。钛合金热导率低。钛合金的热导率为铁的1/5、铝的1/10,TC4的热导率l=7.955W/m·K。

中文名:TC4

组    成:Ti-6Al-4V

强    度:1.012GPa

比    热:0.612j/g·℃

热导率:7.955W/m·K

密    度:4.51g/cm3

TC4的前世今生(图2)

线膨胀系数=8.6*10-6℃(0-100℃),比热=0.612j/g·℃。钛合金的弹性模量较低。TC4的弹性模量E=110GPa,约为钢的1/2,故钛合金加工时容易产生变形。其泊松比为0.34。TC4(Ti-6Al-4V)和TA7(Ti-5Al-2.5Sn)钛合金,采用两种注入方案进行表面改性,试验表明,钛合金经离子注入后,提高了显微硬度,显著地降低了滑动摩擦系数,有效地提高了耐磨性.为探明其改性机理,对注入与未注入样品进行了X射线光电子能谱(XPS)分析,获得满意的结果.

TC4的前世今生(图3)

试件制备

选航空用的TC4、TA7钛合金,试件制成圆盘状,尺寸为40*5mm,所有试件表面均抛光至镜面.


离子注入条件

两种钛合金都分别采用两种注入方案:
① 在TC4及TA7钛合金试件上溅射镀Ti,Ti膜总厚度为540nm(5400A).在镀Ti膜过程中,同时用(N+ +N+2)进行动态反冲注入,束流能量为50keV,束流密度为45μA/cm2,剂量为7*1017/cm2,靶室真空度为1.33*10-2Pa;
② 在①的基础上,再注入C+,束流能量为40keV,剂量为3*1017/cm2.

TC4的前世今生(图4)

硬度测量

用HXD-1000数字式显微硬度计测量了注入与未注入试件的显微硬度,测量载荷为4.9×10-2N,测量结果列于表1.
表1 显微硬度测量结果
材料 表面状态 显微硬度/MPa 硬度提高倍数
未注入 2690 0
TC4 注入(N+ +N+2) 6399 1.38
注入(N+ +N+2)+C+ 3436 0.28
未注入 3133 0
TA7 注入(N+ +N+2) 4276 0.36
注入(N+ +N+2)+C+ 4073 0.30
从表1看出,离子注入后,试件的显微硬度都有不同程度的提高,其中TC4钛合金注入(N+ +N+2)混合束后硬度约提高1.4倍. [1]
●TC4 热膨胀系数:
TC4钛合金具有优良的耐蚀性、小的密度、高的比强度及较好的韧性和焊接性等一系列优点,在航空航天、石油化工、造船、汽车,医药等部门都得到成功的应用。
●TC4钛合金力学性能:
抗拉强度σb/MPa≥895,规定残余伸长应力σr0.2/MPa≥825,伸长率δ5(%)≥10,断面收缩率ψ(%)≥25
●TC4钛合金密度:
4.5(g/cm3)工作温度-100~550(℃)
●TC4钛合金化学成分:
TC4含钛(Ti) 余量,铁(Fe)≤0.30,碳(C)≤0.10,氮(N)≤0.05,氢(H)≤0.015,氧(O)≤0.20,铝(Al)5.5~6.8,钒(V)3.5~4.5