一般認(rèn)為鈦6鋁-4釩是鈦工業(yè)的“基層”，因?yàn)樗悄壳盀橹箲?yīng)用廣泛的鈦合金，超過鈦的總用量的50％。它是一種α+β合金，可通過熱處理來達(dá)到適中的強(qiáng)度。鈦6鋁-4釩建議在不超過350℃/660℉的溫度下使用。鈦6鋁-4釩具有硬度好、重量輕、可鍛造和耐腐蝕的特點(diǎn)，廣泛運(yùn)用于航空工業(yè)。

成份分析：

描述

純鈦在882.5℃/1620℉的溫度下經(jīng)歷了從擁擠的六角α相到立體的個(gè)體中心的β象的轉(zhuǎn)換。合金元素通過作用可穩(wěn)定為α相或β相。通過運(yùn)用其它合金，β相在室溫內(nèi)可穩(wěn)定地與α相共存。這就是生產(chǎn)可通過熱處理來增加強(qiáng)度的鈦合金的基礎(chǔ)原理。

鈦合金一般可分為三大類：

α合金：含有中性合金元素如錫，和/或只有α穩(wěn)定素如鋁、氧，不能做熱處理；

α+β合金：一般含有一種α和β結(jié)合的穩(wěn)定素，可做不同水平的熱處理。

β合金：亞穩(wěn)定的，含有大量的β穩(wěn)定素如鉬，釩，當(dāng)淬火時(shí)能完整地保持β相，可通過溶液處理和時(shí)效處理來明顯提高硬度。

一般認(rèn)為鈦6鋁-4釩是鈦工業(yè)的“基層”，因?yàn)樗悄壳盀橹箲?yīng)用最廣泛的鈦合金，超過鈦的總用量的50％。它是一種α+β合金，可通過熱處理來達(dá)到適中的強(qiáng)度。鈦6鋁-4釩建議在不超過350℃/660℉的溫度下使用。鈦6鋁-4釩具有硬度好、重量輕、可鍛造和耐腐蝕的特點(diǎn)，廣泛運(yùn)用于航空工業(yè)。

應(yīng)用

鈦6鋁-4釩可用于在低溫至中溫，要求高強(qiáng)度、重量輕和極好的防腐蝕的環(huán)境中。如飛機(jī)汽輪機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件，飛機(jī)的結(jié)構(gòu)部件，航空緊固件，高性能自動(dòng)部件，船舶，醫(yī)療器械和體育裝備。

強(qiáng)度系數(shù)

鈦6鋁-4釩能如此廣泛應(yīng)用的一個(gè)原因是它的重量輕而相對(duì)硬度高。它與其它材料相比較的強(qiáng)度系數(shù)如下：

物理性能

密度：4.428g/cm3(0.160lb/in3)

彈性模數(shù)：105-116Gpa (15.2-16.8 psi x 106)

β?lián)Q相點(diǎn)：955+/-15℃(1825+/-25℉)

液相點(diǎn)：1655+/-20℃(3011+/-35℉)

固相點(diǎn)：1605+/-10℃(2920+/-20℉)

電阻系數(shù)：~1.5μΩ*m(-250℃)

~1.75μΩ*m(室溫)

~1.9μΩ*m(530℃)

磁性：鈦6鋁-4釩沒有磁性

熱膨脹圖表

耐腐蝕性

當(dāng)接觸到空氣或水中的氧氣時(shí)，鈦6鋁-4釩立即自然地形成一層穩(wěn)定、連續(xù)和緊密的附著氧化膜。這歸功于它在不同媒介中的良好的耐腐蝕性。鈦6鋁-4釩在一般的腐蝕性溶液如海水、氧化酸、氯（存在水中）、火箭推進(jìn)劑和堿中具有極好的耐腐蝕性。但在弱酸或干氯氣中鈦6鋁-4釩易受一般腐蝕的影響。由于在含氯或其它鹵離子的環(huán)境中會(huì)出現(xiàn)壓力腐蝕裂縫和腐蝕裂縫，在鈦加工過程中通常避免使用氯溶劑和切削油等。

鈦和鈦合金包括鈦6鋁-4釩容易受氫脆作用影響。氣態(tài)或負(fù)氫能擴(kuò)散到金屬中，形成易脆氫。所以在加工過程中，特別是熱處理和酸洗過程，必須盡量把氫元素的含量降至最低。鈦6鋁-4釩的產(chǎn)品規(guī)格一般規(guī)定氫含量不超過150ppm。

鈦6鋁-4釩在不同媒介中的一般腐蝕率

熱處理

鈦6鋁-4釩的加工產(chǎn)品一般使用工廠退火或溶液處理和過火狀態(tài)。溶液處理后必須盡快淬火（水淬或同等）以便α馬氏體相達(dá)到最大，也就是時(shí)效效果達(dá)到最大。其它用于鈦6鋁-4釩的熱處理包括鍛造或焊接部份的壓力釋放，和用來提高損害公差的β退火。與其它鈦合金一樣，鈦6鋁-4釩對(duì)氣體包括氧氣、氮?dú)夂蜌錃庥泻芨叩挠H和力。對(duì)氧氣的吸收導(dǎo)致當(dāng)在空氣中加熱時(shí)，形成一層非常堅(jiān)硬、易脆的氧化α相層，即α殼。

鈦6鋁-4釩的中間和最后退火一般在真空或惰性氣體中進(jìn)行以避免α殼的形成和相關(guān)物質(zhì)的流失。真空退火可以用來去除多余的氫氣，這就是真空除氣。真空熱處理部份必須徹底清潔。

抗拉強(qiáng)度對(duì)比表

清潔與修整

在空氣熱處理后，完全去除表面和內(nèi)部的α殼是極為重要的?？梢酝ㄟ^機(jī)械方法去除，如打磨或加工，或在用硝酸/氫氟酸混合液酸洗后，用熔鹽或研磨去銹法。

鈦合金易受氫脆作用影響，所以在熱處理或酸洗的過程中必須小心避免吸入過多的氫元素。如果不想加工或酸洗，成品部份的最后熱處理必須在真空中進(jìn)行。

真空熱處理材料的清潔是首要的。油跡、指紋或污跡就算在真空下也會(huì)導(dǎo)致α殼的形成，還有一些清潔劑中的氯會(huì)帶來鈦的SCC。所以真空熱處理的加工必須符合以下程序：先用無氯溶劑或水溶液徹底清潔，再用大量的脫離子或蒸餾水（不是自來水）洗去殘留的清潔劑，最后烘干。清潔后，必須帶手套操作防止再次污染。

選擇加工性能

退火的鈦6鋁-4釩在一般室溫下的強(qiáng)度：

最大抗拉強(qiáng)度：1380-2070Mpa (200-300ksi)

壓縮屈服強(qiáng)度：825-895Mpa (120-130ksi)

最大切變強(qiáng)度：480-690Mpa (70-100ksi)

溫度提高的加工性能：溫度越高，強(qiáng)度越低。

疲勞極限：鈦6鋁-4釩的疲勞極限主要受微觀結(jié)構(gòu)和表面狀態(tài)影響。退火加工材料的一般疲勞極限指數(shù)如下。

鈦6鋁-4釩的疲勞極限范圍(軸疲勞R=0.06-1)

光亮：400-700Mpa (60-100ksi)

凹口：140-270Mpa (20-40 ksi)

斷裂韌度

鈦6鋁-4釩的斷斷裂韌度介于鋁合金和鋼之間。具有較高韌度的微觀結(jié)構(gòu)通常是較多的薄層和較粗糙的結(jié)構(gòu)。鈦6鋁-4釩的ELI級(jí)比普通級(jí)具有更高的韌度。

磨損性能：

一般來說，鈦6鋁-4釩和鈦合金有磨傷的傾向，一般不適合磨損用途。

焊接

鈦6鋁-4釩可以用鈦6鋁-4釩補(bǔ)充焊接。在焊接中必須采用惰性氣體防護(hù)技術(shù)以避免氧的攝取和焊接部位的易脆現(xiàn)象。鈦6鋁-4釩最常見的焊接工藝是熔化極鎢氣體保弧焊法。熔化極氣體保護(hù)焊用于較厚的部份。等離子電弧焊、點(diǎn)接焊、電子束、激光束、電阻焊和漫射焊等已成功用于鈦6鋁-4釩焊接。

鍛造性

熱作：鈦6鋁-4釩可以用一般的方法進(jìn)行熱加工如熱拉、鍛和熱壓。一般熱作的溫度在α/β的高溫范圍內(nèi)，約870-980℃(1600-1800℉)。小心防止多余的α殼的形成，而且α殼在加工后必須去除。薄片的熱加工一般為650℃(1200℉)。鈦6鋁-4釩在850℃(1560℉)的范圍內(nèi)可成功進(jìn)行超塑性加工。

“暖”作：無論是退火或溶液處理退火狀態(tài)的鈦6鋁-4釩，它的屈服強(qiáng)度會(huì)隨著溫度迅速下降。這使得它在適中溫度下可進(jìn)行鍛造。舉例來說，427℃(800℉)的加熱導(dǎo)致屈服強(qiáng)度下降大約40％。暖作廣泛用于許多產(chǎn)品上，包括緊固件、航空零部件、和醫(yī)療設(shè)備等。

冷作：鈦6鋁-4釩的冷加工性能雖然有限，但也可以進(jìn)行冷拉和模壓。冷作主要用于支架和夾子。由于鈦的低系數(shù)，室溫下的加工會(huì)了出現(xiàn)反彈現(xiàn)象。理論上這可以用過彎來補(bǔ)償，但實(shí)際操作中經(jīng)常用熱加工來修正差異。

機(jī)加工性能

用以AISI B1112鋼為基礎(chǔ)的比率系統(tǒng)計(jì)算，鈦6鋁-4釩的機(jī)加工性能是AISI B1112的22％。一般來說，建議使用低切削速度，深進(jìn)料和大量的切削劑。而且因?yàn)殁伜苋菀妆荒p和污染，當(dāng)工具和機(jī)件將要接觸時(shí)千萬不要停止進(jìn)料，用無氯切削劑以防止氯可能吸入。請(qǐng)注意鈦片是具有極高的可燃性，必須采取適當(dāng)?shù)陌踩雷o(hù)措施。

規(guī)格

AMS(Aerospace Material Specification) 4928…………………… 棒、線、鍛、環(huán)、退火

AMS(Aerospace Material Specification) 4965…………………… 棒、線、鍛、環(huán)、溶液處理退火

AMS(Aerospace Material Specification) 4967…………………… 棒、線、鍛、環(huán)、溶液處理退火

AMS(Aerospace Material Specification) 4963…………………… 棒、線、鍛、環(huán)、可熱處理

ASTM(American Standard of Testing Materials)B348…………… 棒、坯

ASTM(American Standard of Testing Materials)F1472 ………… 所有形狀，退火

A5.16(ERTI-5)………………………………………………………焊線

Dynamet生產(chǎn)的形狀

庫(kù)存棒材 精磨棒材 焊線 Dynalube卷 SMART Coil鈦卷

無縫卷 細(xì)線 型棒 型線

其它工廠的生產(chǎn)形狀

錠材、片材、板材、管材、鑄件、粉末