TC4 全称Ti-6Al-4V (Grade 5) ,是目前最广泛使用的钛合金,主要由6%的铝和4%的钒组成,提供了卓越的机械强度和抗腐蚀性能,在航空航天、生物医学和高性能工程应用中非常受欢迎。
TC4是一种(α+β)型钛合金,其化学组成为钛(Ti)中添加了6%的铝(Al)和4%的钒(V)12。
以下是对TC4钛合金的详细介绍:

性能特点:
高强度:TC4钛合金的强度sb达到了1.012GPa,在同等应力条件下能够承受更大的外力而不发生断裂。
低密度:其密度g仅为4.51g/cm3,这使得它在需要减轻重量的应用中具有显著优势。
良好的韧性:由于具有(α+β)型两相结构,TC4在保持高强度的同时也具备了良好的韧性。
耐腐蚀性:TC4钛合金具有优良的耐蚀性,能在多种恶劣环境中保持稳定。
良好的焊接性:可进行各种形式的焊接,焊接接头强度可达基体金属强度的90%。
化学成分:
钛(Ti)为余量。
铝(Al)含量为5.5~6.8%(或5.5~6.75%)。
钒(V)含量为3.5~4.5%。
其他元素如铁(Fe)、碳(C)、氮(N)、氢(H)、氧(O)等均有严格的含量限制。

应用领域:
航空航天:由于TC4钛合金的高强度和轻质特性,它在航空航天领域有广泛应用,如飞机和火箭的轻量化部件。
医疗器械:因其良好的生物相容性和耐腐蚀性,TC4也常用于医疗器械的制造。
其他领域:此外,TC4钛合金还在石油化工、造船、汽车、电子真空技术等多个领域得到成功应用。
综上所述,TC4钛合金以其优异的性能特点和广泛的应用领域,成为了一种不可或缺的先进材料。
——[典型应用]——
①航空航天:用于制造飞机部件,如涡轮叶片和压缩机。
②生物医学:广泛应用于骨科植入物和牙科植入物。
③高性能工程:用于高端体育设备,如竞赛级网球拍。
——[加工难点]——
①切削温度高:由于其良好的耐热性,TC4在切削过程中会产生较高的温度,这可能导致工具磨损加速和材料的热变形。②粘附磨损:TC4倾向于在切削过程中与切削工具表面粘附,这会影响切削效率和表面质量。
——[刀具选择]——
①通常使用涂层碳化钨或陶瓷刀具,这些材料能够承受高温和有较高的耐磨性。②使用涂层刀具,如TiAlN或TiCN,可以显著提高刀具寿命和切削效率。
——[切削要点]——
①使用低切削速度:为了减少产生的热量和改善切削条件,推荐在较低的切削速度下进行加工,通常建议速度不超过60米/分钟。②高进给率:为了提高切削效率并减少热积累,适当调整进给率至0.2 mm/齿。③充分冷却:使用高压冷却系统,以强化冷却效果,优化切削温度,同时帮助提升刀具寿命并改善工件表面质量。④避免断续切削:尽量采用连续切削方式,避免因断续切削带来的刀具交变负载和潜在的破损风险。
——[实践案例]——
要切削TC4,首先选择使用TiAlN涂层的碳化钨刀具以应对高温环境,然后设定切削速度为60米/分钟,进给率调整至0.2 mm/齿,最后用高压冷却系统确保平稳和提升表面质量,成功完成了涡轮叶片制造。