TC4鈦合金介紹

• 中(zhong)文名稱：TC4；組成：Ti-6Al-4V；強度：1.012GPa；比(bi)熱：0.612j/g·℃；熱導率：7.955W/m·K；密度：4.51g/cm3；硬度：HRC30左右

  材料簡介

線膨脹系數=8.6*10-6℃(0-100℃)，比熱=0.612j/g·℃。鈦合金的彈性模量較低。TC4的彈性模量E=110GPa，約為鋼的1/2，故鈦合金加工時容易產生變形。其泊松比為0.34。 TC4(Ti-6Al-4V)和TA7(Ti-5Al-2.5Sn)鈦合金，采用兩種注入方案進行表面改性，試驗表明，鈦合金經離子注入后，提高了顯微硬度，顯著地降低了滑動摩擦系數，有效地提高了耐磨性.為探明其改性機理，對注入與未注入樣品進行了X射線光電子能譜(XPS)分析，獲得滿意的結果.

試件制備

選航空用的TC4、TA7鈦合金，試件制成圓盤狀，尺寸為40*5mm，所有試件表面均拋光至鏡面.

離子注入條件

兩(liang)種鈦合(he)金都分別(bie)采用兩(liang)種注(zhu)入方案:

① 在TC4及TA7鈦(tai)合金試件(jian)上濺射鍍Ti，Ti膜總厚度為540nm(5400A).在鍍Ti膜過程(cheng)中，同時用(N+ +N+2)進行(xing)動態反沖注入(ru)，束(shu)流能量(liang)為50keV，束(shu)流密度為45μA/cm2，劑量(liang)為7*1017/cm2，靶(ba)室真空度為1.33*10-2Pa;

② 在①的基礎上，再注入C+，束流能量為40keV，劑量為3*1017/cm2.

硬度測量

用HXD-1000數(shu)字式顯(xian)微(wei)硬(ying)度計測量(liang)(liang)了(le)注入與未注入試件的(de)顯(xian)微(wei)硬(ying)度，測量(liang)(liang)載荷為4.9×10-2N，測量(liang)(liang)結果列于表(biao)1.

表1 顯微硬度測(ce)量結果

材料 表面狀態 顯(xian)微硬(ying)(ying)度(du)/MPa 硬(ying)(ying)度(du)提高(gao)倍數

未注入 2690 0

TC4 注入(N+ +N+2) 6399 1.38

注入(ru)(N+ +N+2)+C+ 3436 0.28

未注入 3133 0

TA7 注入(N+ +N+2) 4276 0.36

注入(ru)(N+ +N+2)+C+ 4073 0.30

從表1看出，離子注入后(hou)，試件的顯微硬(ying)度都(dou)有不同(tong)程度的提高，其中TC4鈦合(he)金注入(N+ +N+2)混合(he)束后(hou)硬(ying)度約提高1.4倍.

TC4 熱膨(peng)脹系(xi)數(shu):

TC4鈦合金具有優良的耐蝕性(xing)、小的密(mi)度(du)、高的比強度(du)及(ji)較好的韌性(xing)和焊接性(xing)等(deng)一系列優點，在航(hang)空航(hang)天、石油化工(gong)、造船、汽車，醫藥等(deng)部門都得到成功的應用。

TC4鈦合(he)金(jin)力學性能:

抗拉(la)強(qiang)度σb/MPa≥895,規定殘余伸(shen)長(chang)應力(li)σr0.2/MPa≥825,伸(shen)長(chang)率(lv)δ5(%)≥10,斷面收縮率(lv)ψ(%)≥25

TC4鈦合(he)金(jin)密度(du):

4.5(g/cm3)工作溫度-100~550(℃)

TC4鈦合(he)金化學成分:

TC4含鈦(Ti) 余量(liang),鐵(Fe)≤0.30,碳(C)≤0.10,氮(N)≤0.05,氫(H)≤0.015,氧(O)≤0.20,鋁(Al)5.5~6.75,釩(V)3.5~4.5

TC4鈦合金熱(re)處理(li)：TC4材(cai)料固溶強(qiang)化處理(li)后，強(qiang)度增加(jia)不(bu)大，也就(jiu)到1100MPa，退火(huo)狀態下強(qiang)度一般在900MPa

TC4 熱膨脹系數： TC4鈦合金具有優良(liang)的(de)耐蝕性、小(xiao)的(de)密度、高的(de)比強度及較好的(de)韌性和焊接(jie)性等一系列(lie)優點，在(zai)航空航天、石油(you)化工、造船、汽車，醫藥等部門都得(de)到成功的(de)應(ying)用(yong)。

TC4鈦(tai)合金(jin)力學性能：

抗拉(la)強度σb/MPa≥895,規定(ding)殘余伸長應力σr0.2/MPa≥825,伸長率δ5(%)≥10,斷(duan)面收縮率ψ(%)≥25