鈦合金TC4材料的組成為Ti-6Al-4V，屬于(α+β)型鈦合金，具有良好的綜合力學(xué)機械性能。比強度大。TC4的強度sb=1.012GPa，密度g=4.51g/cm3，比強度sb/g=23.5，而合金鋼的比強度sb/g小于18。 鈦合金熱導(dǎo)率低。 鈦合金的熱導(dǎo)率為鐵的1/5、鋁的1/10，TC4的熱導(dǎo)率l=7.955W/m·K。
TC4合金是一種中等強度的 α-β 型兩相鈦合金，含有6% α 穩(wěn)定元素AI和4% β 穩(wěn)定元素V。該合金具有優(yōu)的綜合性能，在航空和航天工業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用。合金長時間工作溫度可達400℃，在航空工業(yè)中主要用于制造發(fā)動機的風(fēng)扇和壓氣機盤及葉片，以及飛機結(jié)構(gòu)中的梁、接頭和隔框等重要承力構(gòu)件。
TC4鈦合金的主要半成品是棒材、鍛件、厚板、薄板、型材和絲材等。合金主要在退火狀態(tài)下使用，也可以采用固溶時效處理進行一定的強化，然而淬透截面一般不超過25mm。
該合金具有良好的工藝塑性和超塑性，適合于各種壓力加工成形。該合金還可采用各種方式進行焊接和機械加工。
1）退火
板材：700-850℃，0.5-2h，空冷；棒材和鍛件：700-800℃，1-2h，空冷。
2）真空退火
700-800℃，0.5-2h，爐冷至200°C以下允許出爐空冷。爐內(nèi)絕對壓強應(yīng)不大于0.09Pa。
3）固溶處理
910-940℃，0.5-2h，水淬。
4）時效
520-550°C，2-4h，空冷。
5）去應(yīng)力退火
完全去應(yīng)力退火：600-650℃，1-4h,空冷；不完全去應(yīng)力退火：500-600℃，0.5-3h，空冷。去應(yīng)力退火可以在空氣爐或真空爐中進行。
鑄錠應(yīng)該經(jīng)過兩次以上真空自耗電極電弧爐熔煉。發(fā)動機轉(zhuǎn)子零件用料應(yīng)經(jīng)過三次熔煉。合金元素V以A1-V中間合金方式加入。自耗電極的焊接嚴禁使用鎢極氬弧焊，采用氬氣保護等離子焊接方法。
TC4鈦合金在國內(nèi)是20世紀60年代初期開始研制生產(chǎn)的，現(xiàn)已廣泛用于制造航空發(fā)動機風(fēng)扇和壓氣機的盤與葉片，以及飛機結(jié)構(gòu)中的各種承力梁、框、接頭和緊固件等。
1）初生α相數(shù)量
TC4合金的力學(xué)性能與初生 α 相數(shù)量和形態(tài)有密切關(guān)系，一般講，初生 α 相含量越多，室溫拉伸塑性和疲勞性能越好；初生 α 相數(shù)量越少，則高溫持久、蠕變和斷裂韌度越好。為了獲得優(yōu)異的綜合性能，初生 α 相含量通常希望控制在15%-50%范圍內(nèi)。如果初生 α 相含量超過這個范圍，允許在正常退火之前增加一次高溫固溶處理，即在 β 轉(zhuǎn)變溫度以下30-60℃保溫lh，隨后空冷或水冷。當(dāng)初生 α 相含量過少時，只能通過在兩相區(qū)的重新熱變形來提高初生 α 相含量。
2）氧含量影響
隨著氧含量的增加，TC4合金的抗拉強度明顯提高，拉伸塑性和斷裂韌度急劇下降。氧含量過高還會導(dǎo)至焊接性能變差。因此，在保證強度水平的前提下，應(yīng)將氧含量控制在較低的范圍內(nèi)。特別是用于低溫下工作的各種容器，應(yīng)該選用w(o)≤0.13%的TC4合金材料。
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