钛合金为什么加工硬化能力差

❶ 钛和钛合金为什么被认为是21世纪的重要金属材料

钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。
钛是一种新型金属，
矽钛合金耐磨地坪
钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关，最纯的碘化钛杂质含量不超过0.1%，但其强度低、塑性高。99.5%工业纯钛的性能为：密度ρ=4.5g/立方厘米，熔点为1725℃，导热系数λ=15.24W/(m.K)，抗拉强度σb=539MPa，伸长率δ=25%，断面收缩率ψ=25%，弹性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。

强度高
钛合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右，

仅为钢的60%，纯钛的密度才接近普通钢的密度，一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料，见表7-1，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零部件。飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。

热强度高
使用温度比铝合金高几网络，在中等温度下仍能保持所要求的强度,可在450～500℃的温度下长期工作这两类钛合金在150℃～500℃范围内仍有很高的比强度，而铝合金在150℃时比强度明显下降。钛合金的工作温度可达500℃，铝合金则在200℃以下。

抗蚀性好
钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。

低温性能好
钛合金在低温和超低温下，仍能保持其力学性能。低温性能好，间隙元素极低的钛合金，如TA7，在-253℃下还能保持一定的塑性。因此，钛合金也是一种重要的低温结构材料。

化学活性大
钛的化学活性大，与大气中O、N、H
钛合金制品
、CO、CO2、水蒸气、氨气等产生强烈的化学反应。含碳量大于0.2%时，会在钛合金中形成硬质TiC；温度较高时，与N作用也会形成TiN硬质表层；在600℃以上时，钛吸收氧形成硬度很高的硬化层；氢含量上升，也会形成脆化层。吸收气体而产生的硬脆表层深度可达0.1～0.15 mm，硬化程度为20%～30%。钛的化学亲和性也大，易与摩擦表面产生粘附现象。

导热弹性小
钛的导热系数λ=15.24W/（m.K）约为镍的1/4，铁的1/5，铝的1/14，而各种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降50%。钛合金的弹性模量约为钢的1/2，故其刚性差、易变形，不宜制作细长杆和薄壁件，切削时加工表面的回弹量很大，约为不锈钢的2～3倍，造成刀具后刀面的剧烈摩擦、粘附、粘结磨损。
钛合金具有强度高而密度又小，机械性能好，韧性和抗蚀性能很好。另外，钛合金的工艺性能差，切削加工困难，在热加工中，非常容易吸收氢氧氮碳等杂质。还有抗磨性差，生产工艺复杂。钛的工业化生产是1948年开始的。航空工业发展的需要，使钛工业以平均每年约 8%的增长速度发展。世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合金牌号近30种。使用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯钛（TA1、TA2和TA3）。
钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。60年代中期，钛及其合金已在一般工业中应用，用于制作电解工业的电极，发电站的冷凝器，石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等。钛及其合金已成为一种耐蚀结构材料。此外还用于生产贮氢材料和形状记忆合金等。
中国于1956年开始钛和钛合金研究；60年代中期开始钛材的工业化生产并研制成TB2合金。
钛合金是航空航天工业中使用的一种新的重要结构材料，比重、强度和使用温度介于铝和钢之间，但比铝、钢强度高并具有优异的抗海水腐蚀性能和超低温性能。1950年美国首次在F-84战斗轰炸机上用作后机身隔热板、导风罩、机尾罩等非承力构件。60年代开始钛合金的使用部位从后机身移向中机身、部分地代替结构钢制造隔框、梁、襟翼滑轨等重要承力构件。钛合金在军用飞机中的用量迅速增加，达到飞机结构重量的20%～25%。70年代起，民用机开始大量使用钛合金，如波音747客机用钛量达3640公斤以上。马赫数大于 2.5的飞机用钛主要是为了代替钢，以减轻结构重量。又如，美国SR-71 高空高速侦察机(飞行马赫数为3，飞行高度26212米)，钛占飞机结构重量的93%，号称“全钛”飞机。当航空发动机的推重比从4～6提高到8～10，压气机出口温度相应地从200～300°C增加到500～600°C时，原来用铝制造的低压压气机盘和叶片就必须改用钛合金，或用钛合金代替不锈钢制造高压压气机盘和叶片，以减轻结构重量。70年代，钛合金在航空发动机中的用量一般占结构总重量的20%～30%，主要用于制造压气机部件，如锻造钛风扇、压气机盘和叶片、铸钛压气机机匣、中介机匣、轴承壳体等。航天器主要利用钛合金的高比强度，耐腐蚀和耐低温性能来制造各种压力容器、燃料贮箱、紧固件、仪器绑带、构架和火箭壳体。人造地球卫星、登月舱、载人飞船和航天飞机 也都使用钛合金板材焊接件。

❷ 一个关于机械加工的问题，为什么钛合金难加工

钛合金的难切削加工性，影响材料切削加工性的主要因素，一般引起难加工材料切削加工性差的原因主要有以下几种可能因素：材料中含有硬度很高的质点；硬度或高温硬度高；加工硬化大；导热性差，切削温度高；材料强度大，特别是高温强度大；易与刀具粘接；化学活性大；被子加工材料可能由于上述一种或几种因素的影响，造成其切削加工性差。

❸ 钛合金的缺点

钛合金的缺点：

钛及钛合金主要限制是在高温与其它材料的化学反应性差。此性质迫使钛合金与一般传统的精炼、熔融和铸造技术不同，甚至经常造成模具的损坏；结果，使的钛合金的价格变的十分昂贵。因此它们刚开始大多用在飞机结构、航空器，以及用在石油和化学工业等高科技工业。

不过由于太空科技的发达、人民生活质量的提升，所以钛合金也渐渐地用来制成民生用品，造福人民的生活，只是这些产品价格仍然偏高，多属于高价位的产品，这是钛合金无法发扬光大的最大的致命伤。

(3)钛合金为什么加工硬化能力差扩展阅读：

钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金。钛有两种同质异晶体：882℃以下为密排六方结构α钛，882℃以上为体心立方的β钛。合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类：

1、稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素，它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。

2、稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素，又可分同晶型和共析型二种。前者有钼、铌、钒等；后者有铬、锰、铜、铁、硅等。

3、对相变温度影响不大的元素为中性元素，有锆、锡等。

氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。氧和氮在α相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,但却使塑性下降。通常规定钛中氧和氮的含量分别在0.15～0.2%和0.04～0.05%以下。

氢在α相中溶解度很小,钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物，使合金变脆。通常钛合金中氢含量控制在 0.015%以下。氢在钛中的溶解是可逆的，可以用真空退火除去。

❹ 钛合金为什么难加工

原因如下：
1.
气体杂质（氧、氮和氢等）对钛合金的可切削性有很大影响，因为钛的化学活泼性高，很容易与气体杂质化合。当温度超过600度，钛被氧化，形成脆化层，即所谓“组织α化层”；与氢产生氢脆性；与氮在高温下形成硬而脆的TiN。
2.
钛合金塑性小，明显影响其切削时的塑性变形。钛合金的变形系数仅为1甚至小于1，而普通碳钢的变形系数为3左右。切削时切屑与前刀面有极小的接触面，使接触区压力和局部温度高，刀具磨损快
3.
钛合金加工时会产生严重的加工硬化。
4.
当C>0.2%，钛合金会形成硬的碳化物，使刀具产生磨粒磨损，使切削性下降。
拓展资料：
钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。20世纪50～60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金。
70年代开发出一批耐蚀钛合金，80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。
参考资料：搜狗网络-钛合金

❺ 软态和硬态镍钛合金丝之间差了些什么工序是拉拔还是热处理

当然是热处理了，材料经过冷拔后会产生所谓的加工硬化，也叫作形变强化，材料的强度硬度会提高，塑性韧性会下降，并产生内应力，如果经过冷拔后，经过热处理的去应力退火，只消除应力，保持高硬度、高强度，这个就是所谓的硬态，如果经过热处理的再结晶退火，则加工硬化消失强度硬度下降，恢复原来的材料本身特性，也就是说变软了，这个就是所谓的软态。

❻ 如何消除tc4钛合金材料因冷轧引起的加工硬化现象

我推荐你使用CBN刀具，
1）对于钛合金钛合金具有高的强度?质量比，更好的强度、韧性、延展性．另外，钛合金还具有较好抗氧化性与耐腐蚀性，并且在高温下还能保持良好的强度．这些性能优点使得钛合金在航空航天、汽车、化工和医疗器械等领域得到广泛应用［1］．然而，钛合金除了上述优点外，其难加工性是生产中较为棘手的难题．钛合金的难加工性主要体现在以下几点［2，3］：（1）热导率低．钛合金低的热导率，使得加工过程产生大量的切削热，且大部分残留在刀具内，使刀具迅速磨损［4］，在极个别的情况下，切削热甚至会引起火花；（2）加工硬化严重．在切削过程中，钛合金零件表面会产生加工硬化现象，影响抗疲劳强度和零件几何尺寸精度；（3）弹性模量低．在重载切削加工中，钛合金的低弹性模量，会导致变形与振动；（4）化学活性高．钛合金的化学活性很高，在高温下，钛具有与刀具材料发生化学反应的趋向，会加速刀具磨损［4］，缩短刀具寿命T．钛合金的难加工性直接影响到它的加工效率．因此，通过选择合理的刀具材料改善钛合金的切削加工性能是提高钛合金加工效率的有效途径．在钛合金的切削加工中，切削刀具材料多数选用硬质合金，但是由于寿命较短，使得切削速度常在50m?min以下．由于立方氮化硼（cubicboronnitride，CBN）刀具材料具有高的硬度、耐磨性，很高的热稳定性，优良的化学稳定性，较好的导热性及较低的摩擦因数，这些性能特点正是加工钛合金刀具材料所应该具备的，研究人员和工程技术人员已开始尝试用CBN刀具来切削钛合金．Nabhani发现采用PCBN刀具切削钛合金TA48时具有较低的磨损率，可获得较好的加工表面质量［5］．Z．A．Zoya和R．Krishnamurthy研究了CBN刀具高速切削钛合金时的切削加工性，证明钛合金的切削加工性主要受切削热的影响，刀—屑接触面及刀—工接触面摩擦热的增加会导致刀具磨损加剧，CBN刀具的磨损原因取决于钛合金与刀具材料的性能、切削介质等［6］．E．O．Ezugwu等人研究了不同CBN刀具在不同的冷却液条件下切削钛合金TC4时的切削加工性［7］．Bhaumik等人用CBN复合刀片切削钛合金TC4，X射线分析表明刀具月牙洼区域存在钛元素，粘结层也包含钛的一些化合物，如硼化钛、氮化钛［8］．钛合金TC4是工业上应用最多的一类钛合金，针对PCBN刀具加工钛合金TC4的切削加工性，分别在切削力、表面质量、刀具损坏形态和损坏机理以及刀具寿命等方面进行实验研究和理论分析，为钛合金加工提供合理的切削参数，
2）对于高温合金的话，整体CBN刀具是最理想的刀具了，我们现在有很多事客户都在用效果非常好，
个人资料有我的联系方式，可以的话一个沟通

❼ 钛合金的优缺点是什么

一、优点

1、强度高，钛合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右，仅为钢的60%，纯钛的密度才接近普通钢的密度，一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。

2、热强度高，使用温度比铝合金高几网络，在中等温度下仍能保持所要求的强度,可在450～500℃的温度下长期工作这两类钛合金在150℃～500℃范围内仍有很高的比强度，而铝合金在150℃时比强度明显下降。钛合金的工作温度可达500℃，铝合金则在200℃以下。

3、抗蚀性好，钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。

4、低温性能好，钛合金在低温和超低温下，仍能保持其力学性能。低温性能好，间隙元素极低的钛合金，如TA7，在-253℃下还能保持一定的塑性。因此，钛合金也是一种重要的低温结构材料。

5、化学活性大，钛的化学活性大，与大气中O、N、H、CO、CO2、水蒸气、氨气等产生强烈的化学反应。

6、导热弹性小，钛的导热系数λ=15.24W/（m.K）约为镍的1/4，铁的1/5，铝的1/14，而各种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降50%。

二、缺点

1、钛及钛合金主要限制是在高温与其它材料的化学反应性差。此性质迫使钛合金与一般传统的精炼、熔融和铸造技术不同，甚至经常造成模具的损坏。

2、钛合金的价格变的十分昂贵。因此它们刚开始大多用在飞机结构、航空器，以及用在石油和化学工业等高科技工业。

❽ 为什么钛合金的强度高比钢高而弹性模量却比钢低作为外压容器材料有何影响

钛合金的强度高比钢高？ 怎么可能。。你少看了一个‘比’字，钛合金的比强度比钢高，就是强度与密度的比值

弹性模量是衡量物体抵抗弹性变形能力，一般硬度，强度高的，弹性模量会高点

压力容器肯定强度越高越好憋，但钛合金轻啊 耐腐蚀啊，这自然是钢不能比的

❾ 钛合金的超精度切削工艺的难点有哪些

钛合金以其比强度高、机械性能及抗蚀性良好而成为飞机及发动机理想的制造材料，但由于其切削性差，长期以来在很大程度上制约了它的使用。随着工艺技术的发展，近年来钛合金已广泛使用于飞机发动机的压气机段、发动机罩、排气装置等零件的制造以及飞机的大梁隔框等结构框架件的制造。但是钛合金导热性差致使切削温度很高，在切削过程中的这些特点使其变得十分困难，下面简单介绍下钛合金的超精度切削工艺的难点有哪些：
一、钛合金的特性分析
（1）比强度高钛合金密度小重量轻，但其比强度却大于超高强度钢。
（2）热强性高钛合金的热稳定性好，在高温条件下其强度约比铝合金高数倍。
（3）化学活性大钛可与空气中的氧、氮、一氧化碳、水蒸气等物质产生强烈的化学反应，在表面形成硬化层。
（4）导热性差钛合金导热性差，是常规金属的几十分之一。
二、钛合金机特性分析
（1）钛合金导热系数低因切削区散热慢不利于热平衡，在切削过程中散热和冷却效果很差，易于在切削区形成高温零件变形回弹大，造成切削刀具扭矩增大、刃口磨损快耐用度降低。
（2）钛合金的导热系数低使切削热积于切削刀附近的小面积区域内不易散发，前刀面摩擦力加大不易排屑，切削热不易散发，加速刀具磨损。
（3）钛合金化学活性高在高温下易与刀具材料起反应，形成溶敷、扩散，造成粘刀、烧刀、断刀等现象。
三、刀具材料的选择
（1）足够的硬度刀具的硬度必须要远大于钛合金硬度。
（2）足够的强度和韧性由于刀具切削钛合金时承受很大的扭矩和切削力，因此必须有足够的强度和韧性。
（3）足够的耐磨性由于钛合金韧性好切削刃要锋利，因此刀具材料必须有足够的抗磨损能力，这样才能减少硬化，这是选择钛合金刀具最重要的参数。
（4）刀具材料与钛合金亲合能力要差由于钛合金化学活性高，因此要避免刀具材料和钛合金形成溶敷、扩散而成合金，造成粘刀、烧刀现象。
四、钛合金切削油的选用
（1）如果使用含氢的切削油，切削过程中在高温下将分解释放出氢气，被钛吸收引起氢脆；也可能引起钛合金高温应力腐蚀开裂。
（2）部分以氯系添加剂为主要成分的切削油中在使用时还可能分解或挥发有毒气体，使用时宜采取安全防护措施；切削后应及时用清洗剂彻底清洗零件，清除含氯残留物。
（3）使用以硫化脂肪酸酯为主剂的钛合金切削油能很好的解决刀具磨损的问题，同时有利于排屑，避免积屑瘤的产生。

❿ 加工钛合金用什么刀好

钛合金硬复度比钢要低，用普通制刀具即可。

切削加工钛合金应从降低切削温度和减少粘结两方面出发，选用红硬性好、抗弯强度高、导热性能好、与钛合金亲和性差的刀具材料，YG类硬质合金比较合适。由于高速钢的耐热性差，因此应尽量采用硬质合金制作的刀具。

常用的硬质合金刀具材料有YG8、YG3、YG6X、YG6A、813、643、YS2T和YD15等。

涂层刀片和YT类硬质合金会与钛合金产生剧烈的亲和作用，加剧刀具的粘结磨损，不宜用来切削钛合金；对于复杂、多刃刀具，可选用高钒高速钢等刀具材料，适于制作切削钛合金的钻头、铰刀、立铣刀、拉刀、丝锥等刀具。

(10)钛合金为什么加工硬化能力差扩展阅读：

1、热强度高

使用温度比铝合金高几网络，在中等温度下仍能保持所要求的强度,可在450～500℃的温度下长期工作这两类钛合金在150℃～500℃范围内仍有很高的比强度，而铝合金在150℃时比强度明显下降。钛合金的工作温度可达500℃，铝合金则在200℃以下。

2、抗蚀性好

钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。