相近牌號 Ti-6A1-4V(美國),BT6(俄羅斯),IMI318(英國),TiAl6V4(德國)
TC4鈦合金是一種中等強度的型兩相鈦合金,含有6%a穩定元素A1和4%(3穩定元素V。該合 金具有優異的綜合性能,在航空和航天工業中獲得了最廣泛的應用。合金長時間工作溫度可達40(TC, 在航空工業中主要用于制造發動機的風扇和壓氣機盤及葉片,以及飛機結構中的梁、接頭和隔框等重要 承力構件。
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。
鈦的工業生產最先用于 1948 年在航空發動機中得到應用,然后用于機身、導彈、衛星等,接著在冶金、能源、化工等行業得到了廣泛應用,到 20 世紀 90 年代,鈦走近人們生活當中。鈦工程技術研究往往分為民用與軍用或航空與非航空兩大領域,它們有著完全不同的發展方向。在軍用領域主要目的是提高鈦合金的綜合力學性能,主要以比強度、比剛度和疲勞壽命、耐熱性、韌性等作為主要技術指標;民用領域則主要以成本、腐蝕性和加工性作為主要技術目標,成分較簡單、工業純鈦或低合金化的通用鈦合金是他的主要選擇。世界各國由于經濟及工業水平和軍事發展的不同,鈦合金應用情況有很大不同。從消費結構方面看,總體說航空航天和非航空航天各占 50%左右,俄羅斯和美國以軍用為主要消費,航空航天分別占 60%和 70%,民用工業分別占 40%和30%;日本和中國主要民用消費為主,軍工及航空占 10%~20%,其他占 90%~80%,大多數的發展中國家沒有建立完整的鈦工業,其所用的鈦制設備和化工裝備基本全靠進口成套鈦設備。鈦及鈦合金的應用及研發水平,已經成為國家或地區的新材料的應用開發研究水平和綜合國力的評價標準.
鈦及鈦合金的熱處理性能,化學、物理性質具有顯著特點,這些顯著的特點決定了鈦及鈦合金的焊接性特點。要想制定正確合理的焊接工藝進而得到滿意的焊接接頭質量,必須要首先了解鈦及鈦合金的焊接特性。
焊接接頭區脆化常溫下,由于表面氧化膜的保護作用,鈦及鈦合金能保持高的穩定性和耐腐蝕性。但鈦在 300℃以上的高溫條件下,特別是達到熔融狀態時對于某些常見氣體有很大的化學活性。特別是達到 540℃以上時,鈦及鈦合金表面生成較疏松的氧化膜,隨著溫度的繼續升高,鈦及鈦合金還可以吸收空氣、水分、油脂等污染物,使得接接頭的塑性和韌性顯著降低。在無保護的條件下鈦及鈦合金 300℃開始吸氫,600℃開始吸氧,700℃開始吸氮。鈦及鈦合金吸收少量的氫、氧、氮后,便會顯著的引起焊接接頭的脆化.
氧和氮的影響:600℃鈦與氧發生強烈的反應,700℃氮會與鈦發生強烈的化學反應生成硬而脆的 TiN,800℃氧化膜會擴展溶解到鈦中,會使鈦及鈦合金的晶格強度發生畸變,使強度和硬度得到提高,但是鈦材的塑性和韌性顯著降低。氮和氧在高溫下與鈦及鈦合金相互作用生成的固溶態化合物能顯著的使焊接接頭的塑性下降硬度提升,在這個過程中氮的作用更加明顯。
氫的影響:氫與鈦作用生成的細片狀或針狀的 TiH2,其抗拉能力很低,很易斷裂即使很少量存在也能使焊接接頭的塑性和韌性顯著降低,TiH2還是焊接接頭中常見的裂紋源的發生地。所以需要嚴格控制氫在接頭中的含量,不能超過 15mg/100g。主要是通過來源來控制氫的含量,對焊材的清理工作要做好,控制好焊材的干燥度和清潔度,對特別重要的零部件需要進行脫氫處理。
碳的影響:高溫下,來源于母材及其表面油污、焊絲、焊劑等中的碳會與鈦及鈦合金發生作用生成硬而脆的 TiC。TiC 網狀分布在焊接接頭中,使焊接的塑性顯著下降,而且容易在接頭處產生裂紋。碳在鈦中含量應該不超過 0.1%,焊縫中的含量要低于母材的含量。