钛合金范文10篇

钛合金范文篇1

钛及钛合金具有许多优良特性，主要体现在如下几个方面：

1.强度高。钛合金具有很高的强度，其抗拉强度为686—1176MPa，而密度仅为钢的60%左右，所以比强度很高。

2.硬度较高。钛合金(退火态)的硬度HRC为32—38。

3.弹性模量低。钛合金(退火态)的弹性模量为1.078×10－1.176×10MPa，约为钢和不锈钢的一半。

4.高温和低温性能优良。在高温下，钛合金仍能保持良好的机械性能，其耐热性远高于铝合金，且工作温度范围较宽，目前新型耐热钛合金的工作温度可达550—600℃；在低温下，钛合金的强度反而比在常温时增加，且具有良好的韧性，低温钛合金在－253℃时还能保持良好的韧性。

5.钛的抗腐蚀性强。钛在550℃以下的空气中，表面会迅速形成薄而致密的氧化钛膜，故在大气、海水、硝酸和硫酸等氧化性介质及强碱中，其耐蚀性优于大多数不锈钢。

二、钛及钛合金的加工性能

1.切削加工性能

钛合金强度高、硬度大，所以要求加工设备功率大，模具、刀具应有较高的强度和硬度。切削加工时，切屑与前刀面接触面积小，刀尖应力大。与45钢相比，钛合金的切削力虽然只有其2/3—3/4，可是切屑与前刀面的接触面积却更小(只有45钢的1/2—2/3)，所以刀具切削刃承受的应力反而更大，刀尖或切削刃容易磨损；钛合金摩擦因数大，而热导率低(分别仅为铁和铝的1/4和1/16)；刀具与切屑的接触长度短，切削热积聚于切削刃附近的小面积内而不易散发，这些因素使得钛合金的切削温度很高，造成刀具磨损加快并影响加工质量。由于钛合金弹性模量低，切削加工时工件回弹大，容易造成刀具后刀面磨损的加剧和工件变形；钛合金高温时化学活性很高，容易与空气中的氢、氧等气体杂质发生化学反应，生成硬化层，同时进一步加剧了刀具的磨损；钛合金切削加工中，工件材料极易与刀具表面粘结，加上很高的切削温度，所以刀具易于产生扩散磨损和粘结磨损。

2.磨削加工性能

钛合金化学性质活泼、在高温下易与磨料亲和并粘附，堵塞砂轮，导致砂轮磨损加剧，磨削性能降低，磨削精度不易保证。砂轮磨损同时也增大了砂轮与工件之间的接触面积，致使散热条件恶化，磨削区温度急剧升高，在磨削表面层形成较大的热应力，造成工件的局部烧伤，产生磨削裂纹。钛合金强度高、韧性大，使磨削时磨屑不易分离、磨削力增大、磨削功耗相应增加。钛合金热导率低、比热小、磨削时热传导慢，致使热量积聚在磨削弧区，造成磨削区温度急剧升高。

3.挤压加工性能

对钛及钛合金进行挤压加工时，要求挤压温度高，挤压速度快，以防温降过快，同时应尽量缩短高\温坯锭与模具的接触时间。因此挤压模具应选用新型耐热模具材料，坯锭由加热炉到挤压筒的输送速度也要快。鉴于在加热和挤压过程中金属易被气体污染，故还应采用适当的保护措施。挤压时应选择合适的润滑剂，以防粘结模具，如采用包套挤压和玻璃润滑挤压。因钛及钛合金的变形热效应较大，导热性较差，故在挤压变形时还要特别注意防止过热现象。钛合金的挤压过程比铝合金、铜合金、甚至钢的挤压过程更为复杂，这是由钛合金特殊物理化学性能所决定的。钛合金在常规热反挤成形时，模具温度低，与模具接触的坯料表面温度迅速下降，而坯料内部因变形热而温度升高。由于钛合金热导率低，表层温度下降后，内层坯料热量不能及时传输到表层补充，会出现表面硬化层，而使得变形难以继续进行。同时，表层与内层会产生很大的温度梯度，即使能成形，也容易造成变形和组织不均匀。

4.锻压加工性能

钛合金对锻造工艺参数非常敏感，锻造温度、变形量、变形及冷却速度的改变都会引起钛合金组织性能的变化。为更好地控制锻件的组织性能，近几年，热模锻造、等温锻造等先进的锻造技术在钛合金的锻造生产中得到了广泛应用。

钛合金的塑性随温度升高而增大，在1000—1200℃温度范围内，塑性达到最大值，允许变形程度达70%—80%。钛合金锻造温度范围较窄，应严格按(α+β)/β转变温度进行掌握(铸锭开坯除外)，否则β晶粒会剧烈长大，降低室温塑性；α钛合金通常在(α+β)两相区锻造，因(α+β)/β相变线以上锻造温度过高，将导致β脆相，β钛合金其始锻和终锻都必须高于(α+β)/β转变温度。钛合金的变形抗力随变形速度的增加提高较快，锻造温度对钛合金变形抗力影响更大，因此常规锻造必须在锻模内冷却最少的情况下完成。间隙元素(如O、N、C)的含量对钛合金的锻造性也有显著影响。

5.铸造工艺性能

由于钛和钛合金的化学活性高，易与空气中的N、O、N发生剧烈化学反应，且易与铸造中常用的耐火材料发生化学反应。钛和钛合金的铸造，特别是熔模精铸要比铝和钢的熔模精铸难度大得多，需借助特殊手段才能实现。铸钛发展初期，由于铸造工艺的发展落后于压力加工工艺，因此，先选用已有一定变形的中强钛合金，如TiΟ6AlΟ4V，TiΟ5AlΟ2.5Sn等作为铸造合金材料。这些合金至今还在广泛应用。但随着铸钛工艺的发展和应用领域对铸造钛合金各方面性能要求的提高，以及铸件结构复杂程度的加大，过去那种认为“所有的变形钛合金都适合用作铸造合金”的论点应加以修正。随着合金使用温度和工作强度的提高，合金中所添加元素的数量和加入量也相应增加，但同时必须考虑到合金的铸造性能、流动性凝固区间结晶组织、力学性能等等，即合金的化学成分必须根据铸造工艺的要求进行调整。

三、结论

综上所述，钛合金因其优良的性能在航空航天和其他领域有着广泛的应用前景，但也受其加工效率和生产成本的制约。钛的冶炼技术一旦有所突破，其价格也将明显降低。随着钛合金的开发研制、钛材品种的增多及价格的降低，钛在民用工业中的应用将成倍增加，特别是在造船、汽车制造、化工、电子、海洋开发、海水淡化、地热发电、排污防腐等民用领域将获得广泛的应用。与此同时，市场的需求也将加速钛工业与钛材加工技术的发展。

［参考文献］

［1］中国航空材料手册编辑委员会：《中国航空材料手册》，中国标准出版社2001年版。

［2］任敬心、康仁科：《难加工材料的磨削》，国防工业出版社1999年版。

［3］杨冠军：《钛合金研究和加工技术的新进展》，《钛工业进展》2001年。

［4］李明怡：《航空用钛合金结构材料》，《世界有色金属》2000年第6期。

［5］曹春晓：《我国航空用钛合金面临的21世纪的挑战》，《钛工业进展》1995年第5期。

［6］张喜燕、赵永庆、白晨光：《钛合金及应用》，化学工业出版社2005年版。

钛合金范文篇2

钛及钛合金具有许多优良特性，主要体现在如下几个方面：

1.强度高。钛合金具有很高的强度，其抗拉强度为686—1176MPa，而密度仅为钢的60%左右，所以比强度很高。

2.硬度较高。钛合金(退火态)的硬度HRC为32—38。

3.弹性模量低。钛合金(退火态)的弹性模量为1.078×10－1.176×10MPa，约为钢和不锈钢的一半。

4.高温和低温性能优良。在高温下，钛合金仍能保持良好的机械性能，其耐热性远高于铝合金，且工作温度范围较宽，目前新型耐热钛合金的工作温度可达550—600℃；在低温下，钛合金的强度反而比在常温时增加，且具有良好的韧性，低温钛合金在－253℃时还能保持良好的韧性。

5.钛的抗腐蚀性强。钛在550℃以下的空气中，表面会迅速形成薄而致密的氧化钛膜，故在大气、海水、硝酸和硫酸等氧化性介质及强碱中，其耐蚀性优于大多数不锈钢。

二、钛及钛合金的加工性能

1.切削加工性能

钛合金强度高、硬度大，所以要求加工设备功率大，模具、刀具应有较高的强度和硬度。切削加工时，切屑与前刀面接触面积小，刀尖应力大。与45钢相比，钛合金的切削力虽然只有其2/3—3/4，可是切屑与前刀面的接触面积却更小(只有45钢的1/2—2/3)，所以刀具切削刃承受的应力反而更大，刀尖或切削刃容易磨损；钛合金摩擦因数大，而热导率低(分别仅为铁和铝的1/4和1/16)；刀具与切屑的接触长度短，切削热积聚于切削刃附近的小面积内而不易散发，这些因素使得钛合金的切削温度很高，造成刀具磨损加快并影响加工质量。由于钛合金弹性模量低，切削加工时工件回弹大，容易造成刀具后刀面磨损的加剧和工件变形；钛合金高温时化学活性很高，容易与空气中的氢、氧等气体杂质发生化学反应，生成硬化层，同时进一步加剧了刀具的磨损；钛合金切削加工中，工件材料极易与刀具表面粘结，加上很高的切削温度，所以刀具易于产生扩散磨损和粘结磨损。

2.磨削加工性能

钛合金化学性质活泼、在高温下易与磨料亲和并粘附，堵塞砂轮，导致砂轮磨损加剧，磨削性能降低，磨削精度不易保证。砂轮磨损同时也增大了砂轮与工件之间的接触面积，致使散热条件恶化，磨削区温度急剧升高，在磨削表面层形成较大的热应力，造成工件的局部烧伤，产生磨削裂纹。钛合金强度高、韧性大，使磨削时磨屑不易分离、磨削力增大、磨削功耗相应增加。钛合金热导率低、比热小、磨削时热传导慢，致使热量积聚在磨削弧区，造成磨削区温度急剧升高。

3.挤压加工性能

对钛及钛合金进行挤压加工时，要求挤压温度高，挤压速度快，以防温降过快，同时应尽量缩短高\温坯锭与模具的接触时间。因此挤压模具应选用新型耐热模具材料，坯锭由加热炉到挤压筒的输送速度也要快。鉴于在加热和挤压过程中金属易被气体污染，故还应采用适当的保护措施。挤压时应选择合适的润滑剂，以防粘结模具，如采用包套挤压和玻璃润滑挤压。因钛及钛合金的变形热效应较大，导热性较差，故在挤压变形时还要特别注意防止过热现象。钛合金的挤压过程比铝合金、铜合金、甚至钢的挤压过程更为复杂，这是由钛合金特殊物理化学性能所决定的。钛合金在常规热反挤成形时，模具温度低，与模具接触的坯料表面温度迅速下降，而坯料内部因变形热而温度升高。由于钛合金热导率低，表层温度下降后，内层坯料热量不能及时传输到表层补充，会出现表面硬化层，而使得变形难以继续进行。同时，表层与内层会产生很大的温度梯度，即使能成形，也容易造成变形和组织不均匀。

4.锻压加工性能

钛合金对锻造工艺参数非常敏感，锻造温度、变形量、变形及冷却速度的改变都会引起钛合金组织性能的变化。为更好地控制锻件的组织性能，近几年，热模锻造、等温锻造等先进的锻造技术在钛合金的锻造生产中得到了广泛应用。

钛合金的塑性随温度升高而增大，在1000—1200℃温度范围内，塑性达到最大值，允许变形程度达70%—80%。钛合金锻造温度范围较窄，应严格按(α+β)/β转变温度进行掌握(铸锭开坯除外)，否则β晶粒会剧烈长大，降低室温塑性；α钛合金通常在(α+β)两相区锻造，因(α+β)/β相变线以上锻造温度过高，将导致β脆相，β钛合金其始锻和终锻都必须高于(α+β)/β转变温度。钛合金的变形抗力随变形速度的增加提高较快，锻造温度对钛合金变形抗力影响更大，因此常规锻造必须在锻模内冷却最少的情况下完成。间隙元素(如O、N、C)的含量对钛合金的锻造性也有显著影响。

5.铸造工艺性能

由于钛和钛合金的化学活性高，易与空气中的N、O、N发生剧烈化学反应，且易与铸造中常用的耐火材料发生化学反应。钛和钛合金的铸造，特别是熔模精铸要比铝和钢的熔模精铸难度大得多，需借助特殊手段才能实现。铸钛发展初期，由于铸造工艺的发展落后于压力加工工艺，因此，先选用已有一定变形的中强钛合金，如TiΟ6AlΟ4V，TiΟ5AlΟ2.5Sn等作为铸造合金材料。这些合金至今还在广泛应用。但随着铸钛工艺的发展和应用领域对铸造钛合金各方面性能要求的提高，以及铸件结构复杂程度的加大，过去那种认为“所有的变形钛合金都适合用作铸造合金”的论点应加以修正。随着合金使用温度和工作强度的提高，合金中所添加元素的数量和加入量也相应增加，但同时必须考虑到合金的铸造性能、流动性凝固区间结晶组织、力学性能等等，即合金的化学成分必须根据铸造工艺的要求进行调整。

三、结论

综上所述，钛合金因其优良的性能在航空航天和其他领域有着广泛的应用前景，但也受其加工效率和生产成本的制约。钛的冶炼技术一旦有所突破，其价格也将明显降低。随着钛合金的开发研制、钛材品种的增多及价格的降低，钛在民用工业中的应用将成倍增加，特别是在造船、汽车制造、化工、电子、海洋开发、海水淡化、地热发电、排污防腐等民用领域将获得广泛的应用。与此同时，市场的需求也将加速钛工业与钛材加工技术的发展。

摘要：综述了钛合金材料的应用及研究现状，着重介绍了钛及钛合金的主要特性，加工性能及其在航空航天、军事工业和汽车制造方面的应用，并在此基础上展望了钛合金的发展方向。

关键词：钛合金特性加工性能应用领域



Ti在地壳中的丰度为0.56%(质量分数，下同)，在所有按元素中居第9位，而在可作为结构材料的金属中居第4位，仅次于Al、Fe、Mg，其储量比常见金属Cu，Pb，Zn储量的总和还多。我国钛资源丰富，储量为世界第一。钛合金的密度小，比强度、比刚度高，抗腐蚀性能、高温力学性能、抗疲劳和蠕变性能都很好，具有优良的综合性能，是一种新型的、很有发展潜力和应用前景的结构材料。近年来，世界钛工业和钛材加工技术得到了飞速发展，海绵钛、变形钛合金和钛合金加工材的生产和消费都达到了很高的水平，在航空航天领域、舰艇及兵器等军品制造中的应用日益广泛，在汽车、化学和能源等行业也有着巨大的应用潜力。

［参考文献］

［1］中国航空材料手册编辑委员会：《中国航空材料手册》，中国标准出版社2001年版。

［2］任敬心、康仁科：《难加工材料的磨削》，国防工业出版社1999年版。

［3］杨冠军：《钛合金研究和加工技术的新进展》，《钛工业进展》2001年。

［4］李明怡：《航空用钛合金结构材料》，《世界有色金属》2000年第6期。

钛合金范文篇3

1常见故障分析在生产中发现,钛合金机械加工表面质量常见故障有过腐蚀、挂灰、氧化皮未除尽及条纹状花斑几种。

1.1过腐蚀过腐蚀是指酸洗后钛合金表面出现麻坑或凹凸不平等缺陷,和材料组织显露有所区别。一般导致过腐蚀缺陷的原因是氢氟酸和硝酸的比例失调,氢氟酸浓度过高或者硝酸浓度不足均可导致该缺陷出现,另一个原因就是酸洗时间过长,一般酸洗t为1min～4min,可以根据操作现场调整工艺参数,适当缩短酸洗时间。

1.2挂灰挂灰是指酸洗后钛合金表面附着的氧化物,酸洗时由于钛合金和酸液进行化学反应,产生的氧化物积累在表面,阻止了反应的进一步发生。挂灰的缺陷一般是由酸洗时挂灰沉积过多和酸洗后冲洗不够。酸洗时应不断晃动零件,使反应后的产物从钛合金表面脱落,酸洗后应加强喷淋或冲洗的办法去除挂灰。国内一般采取压缩空气和自来水混合的高速水流冲洗零件,效果良好。

1.3氧化皮未除尽导致该缺陷的原因比较多,各个工序均有可能。有可能除油不良,或者熔融盐处理时间不够,或者酸洗溶液失效。出现该缺陷时,应该逐一排除各种可能因素,在必要的时候,可以在前处理增加喷砂工序。

1.4条纹状花斑导致该缺陷的原因一般是由于反应不均匀造成的。可以通过酸洗时晃动零件和降低酸洗液温度来排除。除了以上几种缺陷,有时还会发现酸洗后检验合格的产品,经过一段时间后,表面出现花斑的现象。对于此种现象,现在研究比较少,可能是由于酸洗后表面有残留酸液或后续生产带入的腐蚀性介质存在,在应力的共同作用下产生的,在微观检测下与一般腐蚀形态有所区别,一般来说不影响其使用性能,可通过再次酸洗的方法去除,但是受力件要加强二次酸洗后的除氢处理。

2影响钛合金机械加工性能的因素

导热系数、弹性模量、化学活性及合金类型和显微组织是影响钛合金机械加工性能的主要因素。钛合金的导热系数小,约为铁的1/3,机械加工时产生的热量很难通过工件释放;同时由于钛合金比热小,加工时局部温度上升快,因此,容易造成刀具温度很高,使刀尖急剧磨损,使用寿命降低。实验证明,切削钛合金的刀具前端温度比切削钢的温度高2～3倍。钛合金弹性模量低,使已加工表面容易产生回弹,特别是薄壁零件的加工回弹更为严重,易引起后刀面与已加工表面产生强烈摩擦,从而磨损刀具和崩刃。钛合金化学活性很强,高温下极易与氧、氢、氮发生作用,使其硬度增加,塑性下降,在加热和锻造过程中形成的富氧层的机械加工困难。钛合金的合金成分不同,其加工性能也不一样,在退火状态下,α型钛合金机械加工性能较好;α+β型钛合金次之;β型钛合金强度高,淬透性好,但机械加工性能最差。鉴于上述情况,为了进行钛合金高效率、高精度的机械加工,应采取相应的措施,避免加工中缺陷的产生。

3钛合金各种机械加工的研究

钛合金机械加工的方法很多,主要包括:车削、铣削、镗孔、钻削、磨削、攻丝、锯削、电火花加工等。

3.1钛合金的车削加工及镗孔车削钛合金的主要问题是:切削温度高;刀具磨损较严重;切削回弹大。在合适的机械加工条件下,车削和镗孔并不是特别困难的工序[2]。对于连续切削、大批量生产或金属去除量大的切削,一般都采用硬质合金刀具;当进行成型切削、车槽或切断时,适合用调整钢刀具,金属陶瓷刀具也得到应用。同其他机械加工操作一样,始终采用恒定的强制进刀,可以避免切削中断。切削过程中不要停止或减速。一般不要进行切削,而应进行充分冷却;冷却剂可采用5%硝酸钠水溶液或1/20可溶性油乳状水溶液。锻造前,车削原始棒料表面富氧层采用硬质合金刀具,其切削深度应大于富氧层厚度,切削速度为20～30m/min,进给量为0.1～0.2mm/r。镗削是精加工,特别是对薄壁钛合金产品在镗削加工中,应防止烧伤和零件装夹变形。

3.2钛合金的钻削加工钻削钛合金时容易生成长而薄的卷曲切屑,同时钻削热量大,容易使切屑过分堆积或粘附在钻削刃上,这是造成钻削钛合金困难的主要原因。钻孔要采用短而锋利的钻头和低速强制进给,支撑支架要紧固,并要给以重复充分冷却,尤其是深孔钻削。钻削过程中钻头在孔内应保持钻削状态而不允许在钻孔内空转,并应保持低而恒速的钻削速度[3]。钻通孔要仔细,当快要钻通时,为了清理钻头和钻孔,及去除钻屑,最好退回钻头,最终破孔时采用强制进给,这样可以获得光滑的孔。

3.3钛合金的攻丝钛合金的攻丝可能是最困难的机械加工工序。攻丝时,钛屑排除受限制及严重的咬合倾向将导致螺纹配合不好,致使丝锥卡住或断裂。在攻丝完成时,钛合金倾向于紧缩在丝锥上。因此,应尽量避免加工盲孔或过长的通孔,以防止内螺纹表面粗糙度变大或断锥现象的产生。同时,在攻丝方法上要不断改进,如可以磨去丝锥后缘,沿齿刃长度在齿顶磨制轴向的排屑沟等。另一方面采用表面经过氧化、氧化或镀铬处理的丝锥,以降低咬合及磨损。

钛合金范文篇4

关键词：钛合金特性加工性能应用领域



Ti在地壳中的丰度为0.56%(质量分数，下同)，在所有按元素中居第9位，而在可作为结构材料的金属中居第4位，仅次于Al、Fe、Mg，其储量比常见金属Cu，Pb，Zn储量的总和还多。我国钛资源丰富，储量为世界第一。钛合金的密度小，比强度、比刚度高，抗腐蚀性能、高温力学性能、抗疲劳和蠕变性能都很好，具有优良的综合性能，是一种新型的、很有发展潜力和应用前景的结构材料。近年来，世界钛工业和钛材加工技术得到了飞速发展，海绵钛、变形钛合金和钛合金加工材的生产和消费都达到了很高的水平，在航空航天领域、舰艇及兵器等军品制造中的应用日益广泛，在汽车、化学和能源等行业也有着巨大的应用潜力。

一、钛及钛合金的特性

钛及钛合金具有许多优良特性，主要体现在如下几个方面：

1.强度高。钛合金具有很高的强度，其抗拉强度为686—1176MPa，而密度仅为钢的60%左右，所以比强度很高。

2.硬度较高。钛合金(退火态)的硬度HRC为32—38。

3.弹性模量低。钛合金(退火态)的弹性模量为1.078×10－1.176×10MPa，约为钢和不锈钢的一半。

4.高温和低温性能优良。在高温下，钛合金仍能保持良好的机械性能，其耐热性远高于铝合金，且工作温度范围较宽，目前新型耐热钛合金的工作温度可达550—600℃；在低温下，钛合金的强度反而比在常温时增加，且具有良好的韧性，低温钛合金在－253℃时还能保持良好的韧性。

5.钛的抗腐蚀性强。钛在550℃以下的空气中，表面会迅速形成薄而致密的氧化钛膜，故在大气、海水、硝酸和硫酸等氧化性介质及强碱中，其耐蚀性优于大多数不锈钢。

二、钛及钛合金的加工性能

1.切削加工性能

钛合金强度高、硬度大，所以要求加工设备功率大，模具、刀具应有较高的强度和硬度。切削加工时，切屑与前刀面接触面积小，刀尖应力大。与45钢相比，钛合金的切削力虽然只有其2/3—3/4，可是切屑与前刀面的接触面积却更小(只有45钢的1/2—2/3)，所以刀具切削刃承受的应力反而更大，刀尖或切削刃容易磨损；钛合金摩擦因数大，而热导率低(分别仅为铁和铝的1/4和1/16)；刀具与切屑的接触长度短，切削热积聚于切削刃附近的小面积内而不易散发，这些因素使得钛合金的切削温度很高，造成刀具磨损加快并影响加工质量。由于钛合金弹性模量低，切削加工时工件回弹大，容易造成刀具后刀面磨损的加剧和工件变形；钛合金高温时化学活性很高，容易与空气中的氢、氧等气体杂质发生化学反应，生成硬化层，同时进一步加剧了刀具的磨损；钛合金切削加工中，工件材料极易与刀具表面粘结，加上很高的切削温度，所以刀具易于产生扩散磨损和粘结磨损。

2.磨削加工性能

钛合金化学性质活泼、在高温下易与磨料亲和并粘附，堵塞砂轮，导致砂轮磨损加剧，磨削性能降低，磨削精度不易保证。砂轮磨损同时也增大了砂轮与工件之间的接触面积，致使散热条件恶化，磨削区温度急剧升高，在磨削表面层形成较大的热应力，造成工件的局部烧伤，产生磨削裂纹。钛合金强度高、韧性大，使磨削时磨屑不易分离、磨削力增大、磨削功耗相应增加。钛合金热导率低、比热小、磨削时热传导慢，致使热量积聚在磨削弧区，造成磨削区温度急剧升高。

3.挤压加工性能

对钛及钛合金进行挤压加工时，要求挤压温度高，挤压速度快，以防温降过快，同时应尽量缩短高\温坯锭与模具的接触时间。因此挤压模具应选用新型耐热模具材料，坯锭由加热炉到挤压筒的输送速度也要快。鉴于在加热和挤压过程中金属易被气体污染，故还应采用适当的保护措施。挤压时应选择合适的润滑剂，以防粘结模具，如采用包套挤压和玻璃润滑挤压。因钛及钛合金的变形热效应较大，导热性较差，故在挤压变形时还要特别注意防止过热现象。钛合金的挤压过程比铝合金、铜合金、甚至钢的挤压过程更为复杂，这是由钛合金特殊物理化学性能所决定的。钛合金在常规热反挤成形时，模具温度低，与模具接触的坯料表面温度迅速下降，而坯料内部因变形热而温度升高。由于钛合金热导率低，表层温度下降后，内层坯料热量不能及时传输到表层补充，会出现表面硬化层，而使得变形难以继续进行。同时，表层与内层会产生很大的温度梯度，即使能成形，也容易造成变形和组织不均匀。

4.锻压加工性能

钛合金对锻造工艺参数非常敏感，锻造温度、变形量、变形及冷却速度的改变都会引起钛合金组织性能的变化。为更好地控制锻件的组织性能，近几年，热模锻造、等温锻造等先进的锻造技术在钛合金的锻造生产中得到了广泛应用。

钛合金的塑性随温度升高而增大，在1000—1200℃温度范围内，塑性达到最大值，允许变形程度达70%—80%。钛合金锻造温度范围较窄，应严格按(α+β)/β转变温度进行掌握(铸锭开坯除外)，否则β晶粒会剧烈长大，降低室温塑性；α钛合金通常在(α+β)两相区锻造，因(α+β)/β相变线以上锻造温度过高，将导致β脆相，β钛合金其始锻和终锻都必须高于(α+β)/β转变温度。钛合金的变形抗力随变形速度的增加提高较快，锻造温度对钛合金变形抗力影响更大，因此常规锻造必须在锻模内冷却最少的情况下完成。间隙元素(如O、N、C)的含量对钛合金的锻造性也有显著影响。

5.铸造工艺性能

由于钛和钛合金的化学活性高，易与空气中的N、O、N发生剧烈化学反应，且易与铸造中常用的耐火材料发生化学反应。钛和钛合金的铸造，特别是熔模精铸要比铝和钢的熔模精铸难度大得多，需借助特殊手段才能实现。铸钛发展初期，由于铸造工艺的发展落后于压力加工工艺，因此，先选用已有一定变形的中强钛合金，如TiΟ6AlΟ4V，TiΟ5AlΟ2.5Sn等作为铸造合金材料。这些合金至今还在广泛应用。但随着铸钛工艺的发展和应用领域对铸造钛合金各方面性能要求的提高，以及铸件结构复杂程度的加大，过去那种认为“所有的变形钛合金都适合用作铸造合金”的论点应加以修正。随着合金使用温度和工作强度的提高，合金中所添加元素的数量和加入量也相应增加，但同时必须考虑到合金的铸造性能、流动性凝固区间结晶组织、力学性能等等，即合金的化学成分必须根据铸造工艺的要求进行调整。

三、结论

综上所述，钛合金因其优良的性能在航空航天和其他领域有着广泛的应用前景，但也受其加工效率和生产成本的制约。钛的冶炼技术一旦有所突破，其价格也将明显降低。随着钛合金的开发研制、钛材品种的增多及价格的降低，钛在民用工业中的应用将成倍增加，特别是在造船、汽车制造、化工、电子、海洋开发、海水淡化、地热发电、排污防腐等民用领域将获得广泛的应用。与此同时，市场的需求也将加速钛工业与钛材加工技术的发展。

［参考文献］

［1］中国航空材料手册编辑委员会：《中国航空材料手册》，中国标准出版社2001年版。

［2］任敬心、康仁科：《难加工材料的磨削》，国防工业出版社1999年版。

［3］杨冠军：《钛合金研究和加工技术的新进展》，《钛工业进展》2001年。

［4］李明怡：《航空用钛合金结构材料》，《世界有色金属》2000年第6期。

钛合金范文篇5

关键词：钛合金型材；润滑；模具；热处理

钛及其合金由于密度低（4.5-4.8g/cm3，比钢约轻40%）、耐蚀性好和比强度高而成为一种优良的结构材料，在航空、航天、海洋及化工机械领域非常引人注目，在国防科技领域占有重要地位。钛由于具有某些特殊功能（如储氢特性、形状记忆、超弹性）和无毒、生理相容性好等特性而成为新型功能材料和重要的生物医学材料。随着钛合金应用领域的不断开展，钛及钛合金型材在航空、海洋、表链、化工等诸多领域已得到了应用。钛及钛合金因易受H、O、N等气体元素污染、加工抗力大、热成型温度范围窄等原因，生产难度较大，成本较高。例如TC4合金由于变形抗力大、加工温度高，在型材加工方面，使得工艺选择更为严格，工艺选择不当会产生较大的损失。相比其它材料，钛合金型材的加工技术还不成熟、不系统。因此，研究型材挤压具有重要的应用价值[1-2]。

1钛合金型材挤压的特点

目前，生产型材的方法主要通过挤压法。挤压型材方法分为空心型材挤压和实心型材挤压。型材的品种和规格较多，诸如：牌号为TC4、TA15、TA18等钛合金以及铜型材、型钢和镁型材，规格为为“L型”、“U型”、“T型”、“Z型”等。在型材挤压当中，异型实心断面型材占据全部挤压型材品种规格的绝大部分，将近65%。采用挤压法生产型材能够大大减少金属的损失和机械加工量。挤压型材的方法多采用正向挤压法，反向挤压法和联合挤压法目前用的不太多。正向挤压法的特点是：（1）金属流动方向与挤压轴运动方向相同；（2）锭坯与挤压筒有较大的相对运动，所需的挤压力较大；（3）操作方便，工模具简单。如图1所示。反向挤压法的特点是：（1）金属流动方向与挤压轴运动方向相反；（2）挤压时的外摩擦小，挤压力小；（3）成品率较高，生产率较低。如图2所示。联合挤压法的特点是：（1）穿孔前堵住模孔，穿孔时金属反流，然后打开模孔，进行正向挤压；（2）穿孔残料损失小。目前，我国虽然已经生产出了不同牌号和规格的产品，但未形成钛及钛合金型材的生产规范，产品质量参差不齐[1]。为此，对钛合金型材挤压工艺的探讨具有一定的应用价值。

2钛合金型材挤压的主要影响因素

对钛合金型材挤压和组织性能的影响因素较多，诸如锭坯尺寸、润滑、模具、加热制度、挤压比、挤压速度、型材类型、设备状况等。本文主要通过对润滑、挤压模具和热处理等因素进行探讨。2.1润滑。1941年，SCHEY发明了玻璃润滑挤压工艺[3]，并首先在钢铁挤压生产中得到了应用。如何选择合适的玻璃润滑剂对挤压过程中非稳态金属的流动会产生一定的作用；润滑剂选择好坏对产品和模具的表面质量产生一定的影响，润滑剂选择不当时，会降低挤压制品的表面质量，产生挤压沟条等缺陷，挤压模具会产生粘结等问题。在型材挤压过程中，玻璃润滑剂主要应用在以下几个方面：（1）对钛合金锭坯进行150℃左右预热，在其表面喷涂防氧化涂层，形成一层保护膜，然后进行加热挤压。惠松晓、段素杰等人发明了一种锭坯涂覆防氧化玻璃浆料，能够使锭坯表面形成一层粉料薄壳。柏春光、徐东生、雷家峰等人[4]分析了：加热温度为950℃时，锭坯表面涂以TB10玻璃防护涂层（黏度在102-103Pa之间），在不同挤压时间下温度和黏度的分布。通过分析发现：950℃挤压试验中采用TB10防护涂层是最合适的，起到了防氧化和润滑的作用。（2）加热后，采用滚涂玻璃粉的形式进行挤压。柏春光、徐东生等人[4]分析了：锭坯经950℃挤压，用TB8玻璃粉进行滚涂，得出在挤压过程中TB8玻璃粉能够起到润滑作用，且形成有效的玻璃润滑薄膜。（3）用玻璃润滑剂制成模垫，放置于模具和挤压工件之间，起到润滑的作用。徐哲、段素杰、佟学文等人[5]研究了：在950℃下挤压钛合金型材时，采用TB8玻璃粉制成的玻璃垫比TB5挤压出的制品表面要好，型材尺寸、形状更加规则。实验发现TB8玻璃垫的厚度为8mm时，能很好的起到隔热、防护作用。崔顺、李中奎、文惠民等人[6]通过实验也验证了上述观点，并进一步分析了采用A5玻璃粉制成的玻璃垫在挤压TC4钛合金厚壁F形、L形型材时润滑效果良好。因此，选择玻璃润滑剂时，应根据其它工艺条件而定。2.2模具。在型材挤压过程中，模具的质量好坏直接影响产品的质量。为此，如何正确的设计模具，成为了影响制品好坏的重要因素。模具的正确设计、制造及延长模具使用寿命成为了挤压出高精度挤压产品的必要条件。在实际生产过程中，由于挤压材料与模具工作带表面产生较大的摩擦，必将使其产生磨损。当挤压时间过长时，必将使模具工作带表面状态产生改变，表面质量恶化，这时需要通过修磨或更换模具来进行解决。在挤压过程中有时模具会产生裂纹，会影响产品的尺寸和表面质量。为了延长模具寿命可通过以下方法进行解决：（1）模具强化处理；（2）采用新模具材料，以4Cr5MoSiV代替3Cr2W8V；（3）对模具进行修磨；（4）对挤压制品采用梯度加热；（5）合理的模具设计[7]。由于钛合金的导热性差、低的屈服强度和易黏结变形工模具等倾向，为此需要制备获得稳定产品的型材模具。王俊琪、代春等人[8]通过挤压模具模孔尺寸设计、模孔位置的选取、挤压模具定径带的设计、入口圆角设计制备了型材模具，获得了表面质量较好的TC4钛合金“H”型材制品。2.3热处理。为了能够改善钛合金型材的性能，需要通过热处理。钛合金型材的热处理是改善了材料内部的组织状态进而提高了合金的性能。通过去应力退火、再结晶退火、双重退火等方式可以对单相和双相钛合金进行热处理，进而消除内应力，提高塑性及稳定组织。实际当中生产钛合金型材时，大多数是通过双重退火进行的。双重退火是对合金进行两次加热和空冷。第一次高温退火加热温度高于或接近再结晶终了温度，能够使再结晶充分进行，又不使晶粒明显长大，第二次为低温退火，保温较长时间使亚稳定相充分分解，使组织接衡状态，产生时效强化效果[9]。杨建军、李宝霞等人[10]通过TC4钛合金T型材经9种双重退火制度热处理后发现：金相组织基本保留了β单相区加热组织，抗拉强度、屈服强度和延伸率均能够满足航天用型材的要求，其中经750℃×4h/AC+500℃×1h/AC双重退火处理的，性能指标最好。

3钛合金型材挤压工艺

型材挤压工艺主要包括挤压温度确定、挤压速度确定、润滑方式、锭坯大小等。挤压型材时多采用实心圆断面锭坯，应保证体积达到最大值，提高成品率和型材质量。针对不同钛合金形状的特点，制定合适的挤压工艺，实现经济效益和成品率最大化。

4结论

钛合金范文篇6

1钛合金材料的机械性能

钛合金材料导热系数只有45号钢的1/5-1/7，故切削产生的热量在切削区和切削刃附近的小范围内不易散出，造成局部切削温度过高，易造成工件被灼伤，使刀具材料软化，加快刀具磨损，容易发生粘结、崩刃现象。机械加工的热量会使表面被氧化、氮化和碳化而变黑，形成的氧化物硬度都非常高。因此，在加工中应注意速度不能太快，稍不注意温度就会升高，极易造成切削加工特别困难。

2管件的装夹方法

管件为圆弧状，与机床加工台面接触时为线性接触，装夹不牢固。故在加工装夹时，底部采用V形垫铁、上部采用弧形工装压紧固定好管件进行加工，见图1所示。

3管件相贯线端口的数控加工及编程

管件两端口的相贯线为不规则曲面结构，且两端及管件上的其他结构具有相对位置关系要求，例如图2所示管件，这些管件的结构较为复杂，采用普通的加工方法加工不便且精度难以保证，为了提高加工效率，提高加工精度，采用具备四轴加工功能的定梁龙门加工中心完成。将管件的3D模型图调整成竖直方向，利用MasterCAM软件进行自动编程，见图3所示。

4机械加工工艺参数

机械加工钛合金一般选用硬质合金刀具或YT类刀具，也可以采用具有良好的抗积屑瘤性和抗塑性变形性的PVD涂层刀具；同时，优化了转速、进给量、进给速度等加工工艺参数。机械加工钛合金管件的两相贯线端口时，采用硬质合金R5球头铣刀加工一端口，再旋转180°加工另一曲面端口，工艺参数为：加工转速S2000转/min、Z向进给量50mm/min、X和Y向进给量1500mm/min、切削量0.3mm，加工效果良好，加工后的管件见图4所示。机械加工钛合金径向上的孔或缺口时，采用硬质合金立铣刀加工，加工参数为：加工转速S300转/min、Z向进给量30mm/min、X和Y向进给量300mm/min、切削量0.5mm，加工效果良好。

5结论

通过上述一系列的工艺方法，实现了钛合金管件相贯线曲面端口的机械加工，提高了机械加工的效率，解决了激光切割加工管件造成端口氧化和精度差的问题，保证了加工质量和加工精度。

参考文献：

[1]刘钢，武永，王建珑，苑世剑，王凯.钛合金管件高压气胀成形工艺研究进展[J].精密成形工程，2016，8（05）：35-40.

钛合金范文篇7

1.1焊接材料

钛合金焊接一般使用成分与母材相同的焊丝，有时为了提高接头的韧性，在焊接接头强度方面降低要求，应当选择低于母材强度的焊丝。通常将在真空有条件下经过退火处理TA1～TA6和TC3等焊丝用做钛合金焊接，如果以上提到的焊丝无法供应时，可将母材剪切成窄条作为焊丝。

1.2焊前清理

钛合金的焊前清理工作非常重要，通常因为附着污物会引发气孔和夹杂杂质等问题影响焊丝焊接后焊缝的抗腐蚀性和强度，因而钛合金在焊接前必须进行清理。表面处理的常见方法为物理处理和化学处理法，物理处理主要包括表面污垢通过喷砂喷丸和抛光等方式的处理，化学处理主要是通过酸碱等化学物质将钛合金表面的污垢溶解，除去钛合金表面的氧化物，直至表面为钛合金基材为止。

1.3常见的钛合金焊接方法

对于钛合金的焊接方法一发展多年，众多的研究主要集中在钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊、等离子弧焊、真空电子束焊等方法等常见的钛合金焊接方法。

1.3.1钨极氩弧焊工艺

对于焊接10mm以上的钛合金母材通常选择钨极氩弧焊工艺，常采用直流正接。张装生等研究人员对对钨极氩弧焊工艺的研究结果表明，在母材焊接过程中要要使用氩气保护气氛来保护焊件的正面、背面，尽可能的使用拖罩保护进行气氛保护。

1.3.2熔化极氩弧焊工艺

MIG焊主要用于焊接钛合金厚板，常采用直流反接。焊接方式依据焊接母材薄厚而不同，通常薄板采用工艺为短路过渡的熔滴过渡焊接方法，而厚板采用工艺为喷射过渡的熔滴过渡方法。该工艺对保护气氛的要求很高，保护气氛气体纯度、焊前清理的要求，MIG焊比TIG焊更为严格。

1.3.3等离子弧焊工艺

一般的等离子弧焊，除了使用热压缩、机械压缩、磁压缩三种基本手段收缩电弧外，是保护气氛中该工艺一般使用氩气与一定比例的氢气来保护，该保护气氛可以提高焊接过程中焊接电弧的收缩性，基于以上原因，使用等离子弧焊焊接工艺焊接钛合金母材时，钛很容易与保护气中的氢形成氢化物，只能使用纯氩气或氩与氦的混合气作为保护气体。当钛板厚度为较薄时，通常采用小孔法焊接，而厚板母材使用熔入法加反面成形垫板焊接工艺。

1.3.4电子束钛合金焊工艺

该工艺通常电子是以热发射或场致发射的方式从发射体逸出功率密度很高的电子束撞击到焊材表面，电子的动能就转变为热能，使金属迅速熔化和蒸发。在高压金属蒸气的作用下熔化的金属被排开，电子束就能继续撞击深处的固态金属，很快在被焊工件上形成小孔，小孔的周围被液态金属包围。随着电子束与工件的相对移动，液态金属沿小孔周围流向熔池后部，逐渐冷却、凝固形成了焊缝。但电子束焊焊接钛合金会在接头中产生较大的残余应力，并随着焊接件厚度的增大而增加，只有焊后对焊件进行完全真空退火方可消除。

1.3.5激光束钛合金焊工艺

激光束焊接适合于某些特殊的焊接，已经成为钛合金焊接的重要手段。邹世坤等采用激光焊接TC4钛合金，获得接头性能与母材相当。郭鹏等人对采用激光束焊接TC4钛合金进行焊接研究，研究结果表明TC4钛合金通过焊接后焊缝平整光滑，外观色泽漂亮，对焊接试样通过无损检测结果表明钛合金焊缝质量达到国标Ⅱ级要求。

1.3.6摩擦焊工艺

钛合金自身良好性能很适合摩擦焊，工艺若调整到合适的范围，也可以在无特殊保护措施的条件下，获得良好的焊接接头。摩擦焊焊接钛合金获得的焊缝硬度略低于母材，进行拉伸试验时试样断裂于母材侧，断口呈现韧性断裂特征。研究人员对TC4钛合金进行搅拌摩擦焊接方式进行焊接，研究结果表明焊接接头的抗拉强度达到母材的92%，焊接接头的搅拌区域为焊接质量最差区域，该区域韧性和强度都较差。

2、钛及钛合金焊接常见缺陷与防止措施

2.1钛合金焊接常见缺陷

2.1.1脆化

高温下钛与氧、氮、氢很容易发生反应,而氧和氮在空气中广泛存在。因此，在焊接热循环作用下钛很难不受影响。因氧和氮固溶于钛中，导致钛金属晶格畸变，因钛合金晶格结构的改变使钛合金拥有高的强度，但塑韧性却弱于母材。随着氢含量在钛合金焊缝中增加,会以片状或针状化合物形态析出，致使焊接接头的冲击韧性降低。焊接过程中焊缝金属和高温近缝区必须受到有效的保护,正反面都很容易在焊接高温下与空气等杂质发生反应导致脆化。

2.1.2焊接裂纹

钛合金因含有硫、磷、碳等杂质很少，钛合金具有很窄的有效结晶温度区间，因而钛合金低熔点共晶很难在晶界出现，因此对热裂纹不敏感。但是焊接过程中保护不好，会有应力裂纹和冷裂纹出现。焊接时由于焊接过程中母材中的氢会向热影响区扩散，导致影响区氢含量增加，在不当的应力情况下就会出现裂纹。另外在气氛中氧氮含量高时，钛合金焊接接头产生一定程度的脆化，因而在出现的强焊接应力导致出现裂纹。

2.1.3焊接气孔

在钛合金的焊接过程中，由于焊接母材和焊丝含有污染物、水或其他气氛杂质，很容易造成在焊缝中形成气孔缺陷，在众多的研究结果同样表面母材或焊丝中的氢、水、氧都会使焊缝的气孔产生率增加。因此，必须严格做好母材及焊丝的焊前清理工作，在焊接前要对母材进行抛光打磨处理，务必保证基材和焊丝的干净，确保焊接的质量。

2.2缺陷的防止措施

钛合金范文篇8

钛及钛合金不仅是制造飞机、导弹、火箭等航天器的重要结构材料，而且在机械工程、海洋工程、生物工程及化学工程中的应用也日益广泛。如在阀门制造中，将不锈钢阀门与钛制阀门同时在酸性介质中使用，钛制阀门具有更好的使用寿命。

在钛中加入合金元素形成钛合金，其强度显著提高,σb可从350～700MPa提高到1200MPa，因此在工业上应用钛合金的意义更具重要性。通常按使用状态下的组织将钛合金分为α钛合金(以TA表示)、β钛合金和(α+β)钛合金(以TC表示)三类，三种钛合金中最常用的是α钛合金和(α+β)钛合金。由于钛合金可切削性极差，因此给实际应用带来很多困难。笔者从钛合金的相对可切削性研究出发，根据多年生产经验提出较实用的刀具，供读者应用时参考。

2.钛合金可切削性的研究

若以45号钢的可切削性为100%，则钛合金的可切削性约为20～40%，其可切削性比不锈钢差，但比高温合金稍好。在钛合金中又按β型钛合金、α+β型钛合金、α型钛合金为序其可切削性逐步改善，而纯钛的可切削性最好。即在一般情况下，材料硬度愈高，加入合金元素越多，材料的可切削性越差。加工钛合金时，若材料硬度小于HB300将会出现强烈粘刀现象，而硬度大于HB370时加工又极其困难，因此最好使钛合金材料的硬度在HB300～370之间。

2.1钛合金切削机理的研究

(1)气体杂质的影响

各种气体杂质对于钛合金的可切削性有很大影响，其中最显著的是氧、氢和氮；钛合金的可切削性随着气体在钛合金中的含量增加而恶化。

钛元素的化学活泼性高，具有很强的亲和力，很容易与接触的杂质化合，钛在600℃以上能与大气中的氧起作用，超过650℃时，随温度的提高而作用增强。在表面出现氧化皮的同时，氧还向钛中扩散；在同素异构转变温度(882.5℃)以上，氧在钛中扩散特别强烈，以至形成脆化层，且其脆化层厚度随时间的增加而增大，即产生所谓“组织α化层”。这是钛被氧玷污而引起的额外硬化，钛中含氧量愈多，硬化愈甚。氢在钛中随温度的增加而出现的氧化能力，其扩散极其强烈，并形成间隙固溶体，产生氢脆性。在室温下氮对钛没有影响，高温时氮与钛强烈化合，形成硬而脆的氮化钛(TiN)。

可以看出，在钛合金中，气体杂质氧、氢、氮都可使钛合金脆化，这些杂质还具有磨料性质，在加工钛合金时能加速刀具的磨损；在锻压和冲压后还可形成比原来材料硬度高得多的硬皮和氧化皮。所有这些，在很大程度上恶化了钛及钛合金的可切削性。

(2)材料性能的影响

从可切削性的观点出发，钛的各种物理——机械性能是很不利于切削的组合，因为每一种性能的存在都加重了另一种性能所引起的切削困难。

钛合金塑性小，因而极其显著地影响其切削时的塑性变形。如果用切屑的收缩表示被切削层的变形，则钛合金切屑的收缩系数等于1(甚至小于1)，而普通碳钢切屑的收缩系数ψ约等于3，钛合金较小的ψ值使切屑经主切削刃切离后，立即向上翻卷，使切屑与刀具前刀面间仅有一极小的接触面积(约为钢材的1/3)，从而使作用在车刀接触面积上的压力和局部温度增高；由于钛合金有很高的强度极限，故造成接触面积上受到的压力和局部温度更高；再加上钛合金的热导率很低(仅为铁的1/5、铝的1/10，TC8热导率λ=7.955W/mk)，极大地限制了刀尖的冷却条件；此外，高度活泼的金属钛还容易和刀具化合产生焊接和粘剥。由于上述性能的综合，在同样的切削用量下，加工钛合金时刀具单位面积所承受的切削力要比加工一般钢材时大得多，切削温度也高得多，因此使刀具磨损很快，材料的可切削性恶化。

(3)含碳量的影响

钛合金的可切削性与含碳量有关。当含碳量大于0.20%时，合金中会形成硬的碳化物，使可切削性下降；而含碳量小于0.20%时，可切削性得到改善。

(4)加工硬化的影响

加工硬化被认为是钛合金加工困难的原因之一。为了确定它的影响程度，我们进行了试验，结果表明在任何加工情况下，钛的加工硬化程度都远小于不锈钢，也小于其它种类容易硬化的钢。

钛合金严重的硬化是在切削加工中所产生的局部高温使钛很容易吸收大气中的氧和氮形成又硬又脆的外皮而造成的。在正常切削条件下，其硬化深度为0.1～0.15mm，硬化程度为20%～30%。

2.2钛合金相对可切削性切削条件的研究

(1)刀具材料

加工钛合金时，不宜使用YT类硬质合金刀片。因为：①YT类硬质合金刀片中含有钛，它会与被加工的钛合金发生亲和作用，粘掉刀尖。②车削钛合金时，车刀与切屑的接触远比加工钢时小得多，作用在车刀接触面积上的单位切削刀较大，由于YT类硬质合金刀片较脆，因此容易崩刃。

一般生产中采用YG类刀片加工钛合金，尽管其耐磨性较差。通常在粗车和断续车削时采用YG8刀片，精车和连续车削时用YG3刀片，一般加工则用YG6X刀片。

实践证明，含钽的硬质合金YA6(属于细颗粒钨钴类硬质合金)效果较好，由于加入了少量的稀有元素，提高了刀片耐磨性，代替了原有的YG6X，其抗弯强度、硬度也都比YG6X高。

在低速切削或切削复杂型面时，可采用高钒高速钢(W12Cr4V4Mo)和高钴高速钢(W2Mo9Cr4VCo8)刀具，它们是加工钛合金最好的刀具材料，但因钴资源少且价格昂贵，因此应尽可能少用，以保护稀有资源并降低成本。

(2)刀具几何角度

切削钛合金时，车刀后角α0是所有刀具参数中最敏感的，因为切削层下的金属弹性恢复大和加工硬度大，一般采用大后角可使刃口易于切入金属层，减小后刀面的磨损，但后角过小(小于15°)会出现金属的粘附现象；而后角过大，刀具将被削弱，刀刃容易崩碎。因此，大多数切削钛合金的车刀采用15°后角。从刀具耐用度来看，α0小于或大于15°，都会降低车刀的耐用度。此外，α0为15°的车刀刀刃比较锋利，并可降低切削温度。

由于钛合金在切削过程中，会与空气中的氧、氢、氮等形成硬脆化合物，造成刀具磨损(主要发生在车刀前刀面上)，因此应采用小值前角；此外，钛合金的塑性低，切屑与前刀面的接触面积小，为此也应选用小值前角，这样做可增加切屑与前刀面的接触面积，使切削热和切削压力不至于过分集中于刃口附近，既有利于散热，又加强刃口，避免因切削力集中而产生崩刃。因此，用硬质合金刀具加工(α+β)钛合金时，取前角γ0=5°左右并磨出倒棱f(宽度为0.05～0.1mm)，γf=0°～10°，刀尖磨成r=0.5mm小值圆弧，刃倾角λ=+3°。

但是研究工作表明，车刀前角在28°～30°范围内时刀具的耐用度最好；刀尖圆弧半径增大也可以减少刀具的崩落现象。

一般车削钛合金外圆车刀的几何参数：倒棱f=0.3～0.7mm，γf=0°，γ0=8°～10°，α0=15°，r=0.5mm，λ=0°，κr=45°，κ′r=15°。

(3)切削用量对切削温度的影响

用YG8刀片车削钛合金TA2时，由切削参数的变化与切削温度变化的关系可知，加工时切削温度t随着切削速度v的提高而急剧提高，加大走刀量f也使切削温度t增高，但其影响比提高速度的影响小。切削深度的变化对切削速度的影响较小。

加工时高的切削速度使切削刀具剧烈地磨损，并且使钛合金具有从周围大气中吸收氧和氢的能力，产生所谓“组织的α化”，并使加工表面强化。

通常在选用切削速度和走刀量时，保持切削温度在800℃左右，即当走刀量f=0.11～0.35mm/r时，取切削速度v=40～60m/min。

(4)切削用量对表面粗糙度的影响

由于钛合金对应力集中很敏感，在有刮伤或凹痕时会严重地降低它的疲劳强度，因此钛合金零件表面质量的加工要求很高。

走刀量对于表面质量影响很大。由加工钛合金TC6时(速度v=40m/min，切削深度ap=1mm，后刀面磨损h后≤0.1mm)走刀量与已加工表面表面粗糙度的关系可知，为了要获得表面粗糙度Ra1.6μm，必须选择走刀量f=0.16mm/r；如果加工时分别采用走刀量f=0.25mm/r、0.35mm/r和0.45mm/r，则相应获得的加工表面粗糙度为Ra3.2μm、Ra6.3μm和Ra12.5μm。

切削钛合金时，表面粗糙度与切削速度无关，切削深度的影响也很小，表面质量在同一表面粗糙度内变化。

精加工钛合金时，为了得到Ra1.6μm的表面粗糙度，应采用YG类硬质合金刀片，研磨车刀的工作表面，取车刀几何参数为：γf=0°，γ0=10°，α0=15°，r=0.5mm；选择切削用量为：v=50～70mm/min，f=0.1～0.2mm/r，ap=0.3～1.0mm；刀具后面磨损h后≤0.3mm。

通过加大刀尖圆弧半径r，减小走刀量f，降低刀具磨损h后0.15mm，连续车削钛合金，可获得Ra=1.25～0.8μm的表面粗糙度。

3.钛合金的切削加工及刀具设计

3.1车削加工

钛合金的弹性模数小，如TC4的弹性模量E=110GPa，约为钢的一半，因而由切削力所引起的被加工件弹性变形大，将降低工件精度，为此要改善加工系统的刚性。工件必须很牢固地装夹，刀具对工件支承点的刀矩减到最小。刀具必须锋利，否则将发生振动、磨擦，使刀具耐用度缩短，工件精度下降。

切削钛合金时，仅在切削速度1～5mm/min的范围内，才有积屑瘤形成。因此在一般生产条件下切削钛合金时，不会产生积屑瘤。工件与刀具之间的磨擦系数并不很大，容易得到良好的表面质量。采用冷却润滑液对于改善钛合金表面微观几何形状是没有效果的，切削钛合金时已加工表面粗糙度较低是由于刀具上没有积屑瘤的缘故。

但是，为了改善切削条件，降低切削温度，提高刀具寿命，同时为了消除火灾的危险，加工时使用大量可溶性冷却剂也是必要的。

通常钛合金零件加工时没有发火燃烧的现象，可是在微切削状态下加工时有发火燃烧现象，为了避免这种危险性，应该：①大量使用冷却液；②及时从机床上扫除切屑；③备有灭火器材；④及时更换用钝的刀具；⑤工件表面污染时易引起火花，此时必须降低切削速度；⑥比薄切屑相比，厚切屑不易产生火花，因此要加大走刀量，加大走刀量不会象加大切削速度那样使温度迅速升高。

加工钛合金切削用量的选用准则：应从降低切削温度的观点出发，采用较低的切削速度和较大的走刀量。由于高的切削温度使钛合金从大气中吸收氧和氢造成工件表面硬脆，使刀具剧烈磨损，因此在加工过程中，须使刀尖温度保持在合适的温度，避免温度过高。

在断续切削的条件下用YG8车刀车削带硬皮的钛合金工件时，推荐的切削用量为：v=15～28m/min，f=0.25～0.35mm/r，ap=1～3mm。

在连续切削的条件下用YG3车刀精车钛合金工件时，推荐的切削用量为：v=50～70m/min，f=0.1～0.2mm/r，ap=0.3～1mm。表2为车削加工钛合金时可供选用的切削用量。

表2.车削钛合金时的切削用量

工序性质－钛合金材料－硬度－切削余量(mm)－切削速度(mm/min)－走刀量(mm/r)

荒车－TA1～7，TC1～2－软－＞氧化皮厚度－18～36－0.1～0.25

荒车－TA8，TC3～8－中－＞氧化皮厚度－12～27－0.08～0.15

荒车－TC9～10，TB1～2－硬－＞氧化皮厚度－7.2～18－0.06～0.12

粗车－TA1～7，TC1～2－软－＞2－30～54－0.2～0.4

粗车－TA8，TC3～8－中－＞2－24～54－0.15～0.3

粗车－TC9～10，TB1～2－硬－＞2－15～30－0.1～0.2

精车－TA1～7，TC1～2－软－0.07～0.75－37.5～60－0.07～0.15

精车－TA8，TC3～8－中－0.07～0.75－30～48－0.07～0.12

精车－TC9～10，TB1～2－硬－0.07～0.75－18～36－0.05～0.12

用YG6X车刀车削TC4(硬度为HB320～360)，ap=1mm、f=0.1mm/r时的最佳切削速度为60mm/min。在此基础上不同走刀量和切削深度下的切削速度见表3。

表3.车削钛合金TC4的切削速度

ap－1mm－2mm－3mm

F(mm/r)－0.1,0.15,0.2,0.3－0.1,0.15,0.2,0.3－0.1,0.2,0.3

V(mm/min)－60,52,43,36－49,40,34,28－44,30,26

加工钛合金的典型车刀具有如下特点：①刀片材料为YG6X，YG10HT；②前角较小，一般γ0=4°～6°，增强刀头强度；③有f=0.05～0.1mm的负倒棱，以增强刀刃的强度；④后角较大，一般α0=14°～16°，以减少后面的磨擦，提高刀具耐用度；⑤一般不允许磨出尖角或过渡刃，而磨出刀尖圆角r=0.5mm左右，粗车时可达r=1～2mm，以增强刀尖强度；⑥精车或车削薄壁件时，刀具主偏角要大，一般为75°～90°。

切削用量：

粗车：v=40～50m/min，f=0.2～0.3mm/r，ap=3～5mm。

半精车：v=40～45m/min，f=0.2～0.3mm/r，ap=1～2mm。

精车：v=50～55m/min，f=0.1～0.15mm/r，ap=0.2～0.5mm。

使用乳化液冷却，可有效地提高刀具耐用度。在保证刀头强度的前提下使刀头具有高的耐磨性和硬度是合理加工钛合金的关健。因此选用的YG6X刀片在刃磨后应当用金刚石或碳化硅油石背刀(背出倒棱)，达到消除刃磨锯口、增强刀刃强度的目的。

粗车不规则黑皮工件时，一般将刀片磨出3°～+5°刃倾角；精车时，一般无刃倾角，此时的刀具磨损主要为前刀面粘附(粘结)磨损。

这种典型车刀能较合理地解决加工钛合金时材料活性随温度升高而增加及导热性差的问题，因而刀具耐用度大为提高。

3.2钻削

钛合金的钻削加工比较困难，常在加工过程中出现烧刀和断钻现象，其主要原因是钻头刃磨不良、排屑不及时、冷却不佳以及工艺系统刚性差等。

(1)钻头的选择：直径大于5mm的钻头，最好选用硬质合金YG8作为刀具材料；加工小于5mm的孔时，可用硬度大于63HRC的高速钢钻头(如M42或B201)；当孔深小于直径两倍时，采用斜槽(短型)的钻头；当孔深大于直径两倍时，采用麻花钻头。钻头的几何参数：λ=0°～3°，αc=13°～15°，2φ=120°～130°。

为了易于形成切屑、减少磨擦并改善钻头的切削能力，可根据钻头直径减少导向刃带的宽度至0.1～0.3mm，修磨横刃到0.1D，并双重刃磨顶角2φ=130°～140°，2φ=70°～80°。表4列出了双重锋角式钻头的几何参数。

表4.双重锋角式钻头几何参数

钻头直径(mm)－顶角2φ－第二顶角2φ0－第二锋刃后角α－b(mm)－c(mm)

>3～6－130°～140°－80°～140°－12°～18°－～1.5－0.4～0.8

>6～10－130°～140°－80°～140°－12°～18°－1.5～2.5－0.6～1

>10～18－125°～140°－80°～140°－12°～18°－2.5～4－0.8～1

>18～30－125°～140°－80°～140°－12°～18°－4～6－1～1.5

(2)切削用量

硬质合金钻头：v=9～15m/min，f=0.05～0.2mm/r；高速钢钻头v=4～5m/min，f=0.05～0.3mm/r。

(3)钻削深孔或小直径孔时，可采取手动进给。钻孔时必须周期性地从孔中退出钻头，以便清除切屑。为了避免钻头强烈磨损，不能让钻头停留在孔中不进不退，否则钻刃会摩擦加工表面，造成加工硬化，使钻头变钝。钻孔时必须充沛地供给冷却润滑液。一般用豆油，必要时可加法国OLTIP钻孔攻丝专用油。尽可能提高工艺系统刚性，将钻模固定在工作台上，钻模宜贴近加工表面，尽量使钻头缩短。

钛合金范文篇9

动电位实验是使作为电极的金属丝发生点状或缝隙腐蚀时，腐蚀局限在金属电极端的实验利用它可以观察金属合金发生点状或缝隙腐蚀时的表面电流和电压变化情况。根据电压和电流变化曲线可以推断腐蚀相关参数。有学者采用动电位实验观察和测量不同合金表面处理方法即机械抛光、电解法抛光、空气中热处理形成的草黄色氧化层、盐浴中热处理形成的蓝色氧化层等处理后的金属作为电极时发生点状或缝隙腐蚀时的电压和电流的变化情况，发现MP的镍钛合金活化电压最低，按照镍钛合金活化电压的高低依次为BO＞CP＞EP＞SCO＞MP，腐蚀电流密度和腐蚀速率依次为CP＜SCO＜EP＜BO＜MP。上述结果都说明机械抛光组的抗腐蚀能力最差。然而镍元素释放量为EP=MP＜CP=BO＜SCO，说明了应用腐蚀电流密度和腐蚀速率来评价镍钛合金抗腐蚀能力与原子吸收光谱法所测镍元素的释放量之间并不一致。

样品的抗腐蚀性也可用崩解电压、再钝化电压和腐蚀电压来表现。用崩解电压和腐蚀电压解释材料的腐蚀抵抗力的标准依据有：当电压位于崩解电压和腐蚀电压间时，惰性金属保持静态。当电压大于崩解电压时，金属开始遭受腐蚀，甚至有可能形成点腐蚀。当再钝化电压小于腐蚀电压时，氧化层会被破坏，金属丝将保持激活状态并不断形成点腐蚀。当再钝化电压大于腐蚀电压时，金属将有可能完全钝化，如果钝化过程是主要的，金属丝点腐蚀的机会将很小。崩解电压和再钝化电压的差值与金属的点腐蚀抵抗力有关，差值越小，金属的抵抗力就越强。虽然应用动电位实验来检测镍钛合金丝的抗腐蚀性具有快捷、高效的特点，然而实验结果与原子吸收光谱法所测的镍元素释放量存在着差异，这其中的原因有待进一步探讨。

二、电解质对镍钛合金抗腐蚀性的影响

镍钛合金弓丝在口腔环境中的腐蚀受到多方面的影响，存在多种腐蚀方式，然而口腔环境中的电解质对镍钛合金的腐蚀是基本的也是主要的腐蚀，运用体外实验可以模仿这个过程。体外实验研究显示，溶液的pH值、温度、氯离子、氟离子、氧浓度等对镍钛合金的抗腐蚀性具有比较大的影响，特别是氟离子能显著影响镍钛合金的抗腐蚀性。学者们采用人工唾液浸泡实验研究镍钛弓丝的镍元素释放，发现pH值是影响镍元素释放的重要因素，pH值越小，镍的释放量越大。有学者采用酸性含氟溶液的浸泡实验研究pH值和温度对正畸镍钛弓丝的腐蚀影响，发现pH值为3.5时，溶液温度60℃组的镍钛弓丝的镍元素释放最多，弓丝表面发生了明显的腐蚀。当溶液的pH值为6时，镍元素的释放量与温度没有明显相关性。当溶液温度为5℃时，弓丝表面出现较小的腐蚀现象，与pH值没有明显的相关性。这说明只有在合适的温度和pH值环境条件下镍钛合金才会发生比较明显的腐蚀，而口腔具有合适的温度，当菌斑黏附于合金表面耗糖产酸时又可以提供合适的pH值环境，使得镍钛合金在口腔中的腐蚀不容忽视。氟离子对钛和钛合金的保护性氧化层具有侵袭性，可以降解钛和钛合金表面的保护性氧化层。氟离子与TiO反应形成TiOF2，削弱并破坏了表面钛氧化层的抗腐蚀能力，引起钛和钛合金表面的点状和缝隙腐蚀。电化学研究也表明，介质中含有氟离子时钛和钛合金的抗腐蚀性将会受到冲击，溶液中添加氟时降低了钛的激活电压，将加速钛和钛合金的腐蚀。

三、表面结构对镍钛合金抗腐蚀性的影响

不同厂家生产的镍钛弓丝具有不同的抗腐蚀性，这与它们具有不同的表面结构有关。有学者研究发现，不同厂家的镍钛弓丝表面具有相同的成分，主要为TiO2，还有少量的NiO。虽然它们表面钝化物的成分相同，但却具有不同的表面结构和形态。动电位实验表明，表面结构与镍钛弓丝的腐蚀电位、腐蚀速率、钝化层电流、崩解电势、缝隙腐蚀易感性等具有相关性。这说明表面结构在镍钛合金抗腐蚀性中起着重要作用。通过一些技术方法来改善镍钛合金的表面结构可以提高其抗腐蚀能力。

四、表面处理对镍钛合金抗腐蚀性的影响

镍钛合金表面常用处理方法有机械抛光、电解法抛光、热处理和化学钝化等。有学者研究发现，电解法抛光和机械抛光后合金表面粗造度相似，平均粗糙度分别为8nm和6nm，但它们的表面形态并不相同，电解法抛光的样品表面更加均匀一致。电解法抛光后样品表面的Ti和Ni的质量分数发生明显变化，Ni的质量分数从11.5%降至1%，并且最表层的Ti/Ni比值从0.9升至15。这样电解法抛光的样品表层将含有更多的Ti。AES分析机械抛光和电解法抛光样品的深度图像后发现，经这两种方法处理的样品氧化层厚度相近，均为4nm。由于电解法抛光的样品表面含钛量很高，含镍量很低，所以电解法抛光的镍钛合金应该具有更强的抗腐蚀能力。一些学者也发现，电解法抛光样品的崩解电压高于机械抛光样品，而电解法抛光样品的腐蚀电流值远低于机械抛光样品。这都说明电解法抛光样品的抗腐蚀性强于机械抛光样品。有学者通过电解法抛光、热处理、化学钝化进行镍钛合金的表面处理并分析合金的表面结构与抗腐蚀性的关系。他们发现电解法抛光、热处理、化学钝化这些方法都可以提高合金的抗腐蚀性，特别是电解法抛光和化学钝化可以显著提高抗腐蚀能力。扫描电镜观察发现，这些经过处理的合金可以获得更光滑的表面，并且可以去除残缺的表面氧化层获得更加均匀一致的氧化层。所以镍钛合金抗腐蚀能力的提高应该与合金表面的均匀一致的更加完整无缺的表面氧化层有关。他们同时还观察了氧化层深度与抗腐蚀能力的关系，发现电解法抛光与化学钝化的氧化层厚度相近，并且最薄，其次为热处理，未处理的对照组氧化层最厚，然而它们的抗腐蚀能力却成反向关系，这说明氧化层厚度并不是抗腐蚀能力的决定因素。他们认为均匀一致的完整无缺的光滑的表面氧化层是镍钛合金抗腐蚀性的主要因素。所以着眼于改善合金表面结构和氧化层的方法可以提高合金的抗腐蚀能力。

五、结论

新的技术和方法被用来改善镍钛合金的抗腐蚀性，镍元素释放将降至极低水平，镍钛合金的生物安全性问题也将迎刃而解。由于其良好的物理、机械性能，镍钛合金在医学中将有更加广泛的应用。

［论文关键词］镍钛合金抗腐蚀性氧化层

钛合金范文篇10

关键词：细长杆；装夹方式；车刀；加工工艺

细长杆零件通常是指长度与直径之比大于或等于25的零件[1]。车削细长杆零件一直是一个难题，再加上如果是TC11这种难加工材料，更加剧了问题的严重性。但TC11(Ti-6Al-3.5Mo-1.8Zr)属于一种马氏体强化型α+β型两相钛合金。可以在400~500℃下长期使用，具有非常强的工艺塑性、组织稳定、抗蠕变能力和抗高温变形能力，抗拉强度可以达到1030MPa，多为航空航天零件材料的良好选择[2-4]。与普通零件相比，TC11钛合金细长杆切削性能差，主要表现为钛合金材料切削变形系数小，切削中刀具和材料局部之间会产生高温、高压、冷作硬化严重、切削力大，这些情况加剧烈了刀具磨损，再加上细长杆刚度较差、受热变形较大严重影响了加工精度和表面质量[5-6]。喻红中[7]在折析细长杆件车削加工方法中，充分分析了零件的结构、工艺特点以及零件产生的缺陷原因，采用合理的工艺路径，探索出细长轴的加工方法。宋宏明[8]在细长杆的车削加工技术浅析中，归纳了车削常见缺陷及其原因，并在切削加工方面提出了改进措施。梁满营等[9]在细长轴切削加工工艺方案研究中，一边用三爪卡盘，一边用弹性顶尖的装夹方式，直线插补和圆弧插补相结合的加工方法来加工细长轴。以上的研究方法都适用加工比较容易切削的材料和小型零件，但实际生产中，往往会碰到大型、甚至中间有孔的难加工材料零件，比如钻杆之类的就不太适应了。针对以上问题，本文对TC11钛合金细长杆零件在实际生产中，对加工工艺、装夹方式、受力情况以及刀具选择等方面，作出了合理的分析，并通过试验验证得出，该种工工艺可以达到预期的加工效果。

1细长杆在加工过程中工艺性分析

细长杆在车削过程中的热扩散性能比较差，在车削过程中，会在切削热的作用下刀具发生黏结磨损，从而影响工件的表面粗糙度和加工精度[10]。并且钛合金TC11材料由两相组织组成，在切削过程中由于硬度比较大，因此在加工中需要比较大的切削力。以图1所示的零件为例，只对细长杆外圆车削部分进行进行工艺性分析，内外螺纹以及键槽部分不做分析处理。

1.1加工难点

1.1.1加工的尺寸公差要求TC11材料的化学成分如表1所示。TC11具有难加工性。同轴度要求为0.03mm，外径为ϕ1780-0.4mm和ϕ143+0.50mm，长度为550+20mm、11500-2mm、760+20mm、6110+100mm，粗糙度为Ra3.2µm，与18°的锥度，R38mm的圆角。1.1.2细长杆加工特性细长杆广泛应用于生活中，主要起到传递扭矩、输出动力源和承担载荷的作用。但细长杆在加工过程中受到切削力和切削热的作用，容易造成杆的弯曲，出现直线度、同轴度、径向圆跳动和尺寸精度等不合格的现象，废品率很高。

1.2加工过程工艺路线的分析

TC11钛合金细长杆车削的目的：从实现基准转换的角度，来保证零件的同轴度与尺寸。因此可以通过打表的方式，将孔的轴线放置与车床导轨平行。再用超声波测厚仪测量出壁厚，利用粗车将原来孔的轴线基准转化到圆柱的表面上，用半精车修正外圆。最后在经过精车与抛光的方式，达到尺寸和粗糙度的要求。外圆加工过程中，将背吃刀量按照几乎均匀等分的方式进行粗车与精车加工，来保证最后的加工精度以及削弱刀具的磨损。加工R38mm的倒角与18°的锥角时，利用四方刀架旋转成固定的18°并且采用特制的R38mm的外圆车刀进行加工。

1.3装夹方式的选择

（1）双顶尖法装夹法。采用双顶尖装夹，工件定位准确，同轴度容易得到保证。但是细长杆的刚度差，两端都用顶尖，细长杆容易在刀具切削力的作用下产生弯曲。（2）一端夹紧另外一端顶尖的装夹法。如果顶的太紧，孔的内部容易在端口变形，并且还会导致细长杆往外弯曲的可能，并且三爪卡盘和顶尖的同轴度也不能保证。细长杆在受热以后，会产生膨胀，从而加剧了细长杆的弯曲，而这种装夹方式可以改善，即三爪卡盘夹紧端采用开口的钢丝圈减小夹紧的接触长度，顶端采用弹性顶端来缓解弯曲变形。（3）三爪卡盘和中心架。采用一端加紧，一端用中心架支撑，支撑架合理的摆放位置，能够极大的减小切削过程中的振动，减小了径向切削力。由于6m长的细长杆和车床的长度大致一样长，有一端无法采用顶尖。这里的装夹方式采用的为一端三爪卡盘夹紧，中间用两个中心架支撑。为了方便装夹，这个零件自带100mm的工艺夹头，待零件加工完成之后可进行切除，装夹方式如图2所示。对图中装夹方式中的零件进行受力分析，由于中心架是限制零件的轴向移动，并且底盘与轨道进行固定，可视为固定铰支座，得到了零件XZ和YZ两个平面方向的受力分析图，如图3~4所示。其中MA为主轴箱传来的扭矩，q为均布载荷重力，A点为三爪卡盘，B、C两个点为中心架辅助，D点为装夹的自由端，FP为刀具的径向分力。

1.4刀具选择

为了减小细长杆切削中产生的弯曲变形，就要求在车削过程中产生的切削力越小越好，为了减小刀具损坏，使刀具和钛合金材料不发生亲和，刀具材料选为不含钛元素的硬质合金。而在刀具的选择中，刀具的角度会直接影响细长杆的质量和断屑的难易程度[11]。（1）前角（γ0）。前角的大小影响切削力、切削产生的振动以及零件表面的加工质量。使用较大的前角会降低切削力，减小加工过程中的振动，提高零件表面质量，但是过大的前角会让刀头和刀尖的强度降低，容易破坏刀具。其次，TC11钛合金属于难加工材料，难以断屑，因此车刀的前刀面应有断屑槽，附加负倒棱。（2）主偏角（Kr）。主偏角是主要影响刀具径向力的因素，较大的主偏角会降低刀具的径向力，减小细长杆的变形，不容易振动。并且小的刀尖圆弧半径也会减小径向分力。（3）刃倾角（λs）。刃倾角影响铁屑的流向，正的刃倾角，铁屑流向待加工表面；负的刃倾角，铁屑会流向已加工表面。车削细长杆，应取正的刃倾角，并且较大的刃倾角，会增加实际的工作前角。（4）后角越大，刀具越锋利，可降低工件与刀具的摩擦，提高工件表面的粗糙度，但是较大的后角同样会使得刀具的强度降低，后角的大小一般为α0=α01=4°~60°。钛合金属于强度较高的材料，应选择较小的后角。本次试验采用机夹刀具，采用机夹式结构如图6所示，方便更换磨损的刀片。为了加工出R38mm的圆角，采用了特制的一体化刀具如图7所示。加工钛合金材料刀片材料为YG8[12]，刀片型号为CCMT120404-SF刀尖角为80°，后角为7°，R=0.4mm的刀尖半径，HQ型断屑槽。1.5合理的切削用量选用切削用量是切削运动过程中的切削参数选择，其中包括切削速度、进给量、背吃刀量。切削量选取的原则为：在能保证的尺寸精度的情况下，尽可能提高生产效率和降低成本。（1）背吃刀量（ap）。在刀具和机床确定前提下，切削深度增加，车削过程中的切削力会增大，并且过多的切削深度会产生大量的热，容易引起切削变形。因而，在图1的零件加工过程中尽可能减少背吃刀量，将粗加工时进刀的背吃刀量设为3mm、半精加工时为2mm、精加工时设为0.5mm。（2）进给量（f）。切屑厚度与进给量成正比，过大的进给量会增加切屑的厚度，增加切削力。精加工阶段，进给量主要与表面的粗糙度有关。粗车用大的进给量0.15~0.20mm/r，精车用小的进给量0.08~0.10mm/r。（3）切削速度（υ）。普通车床的切削速度不会很大，不容易产生积屑瘤，对刀具的磨损度有利。对于细长杆来说，过高的切削速度，会增加离心力，加剧切削的振动。因此，车削中应该选择较低的切削速度60~150r/min。1.6切削液的选择切削液在车削过程中起到润滑、防绣、降低刀具后刀面与工件的摩擦、减少切削热的产生。故这里选用的切削液为COOlancutO-11加水稀释而成，COOlancutO-11的典型数据如表2所示。

2试验验证

最后确定该零件的加工工艺方案为：粗车-半精车-精车-抛光。整个切削过程都采用切削液，带走切削热和润滑已加工表面。粗车的切削参数为v=60r/min，f=0.1mm/r，ap=3mm；半精车v=80r/min，f=0.2mm/r，ap=2mm；半精车v=80r/min，f=0.2mm/r，ap=0.5mm。图7所示为粗车加工，图8所示为粗车切屑，图9所示为半精加工。图10所示为精车完成，图11所示为抛光效果，图12所示为加工完成。将最终加工出来的零件通过测量，检验产品是否合格。同轴度采用的量具为内径百分表，粗糙度采用对比的方法，长度方向的尺寸用游标卡尺，外径用外径千分尺以及角度尺。测量报告如图13所示。通过上述检测报告以及实际加工情况可以看出，该细长杆加工工艺方案可行。

3结束语