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    铝钛合金型材的特性及其加工工艺

    作者: 来源: 日期:2014/6/9 15:18:17 人气:2983
    铝钛合金型材由于其密度小,比强度高,耐高温,抗氧化性能好等特点,应用广泛。但铝钛合金型材机械加工性能差,影响了该材料的广泛使用。
      铝钛合金型材即在工业纯钛中加入合金元素,以提高钛的强度。钛合金可分三种:a钛合金,b钛合金和a+b钛合金。ab钛合金是由a和b双相组成,这类合金组织稳定,高温变形性能、韧性、塑性较好,能进行淬火、时效处理,使合金强化。钛合金的性能特点主要表现在:
      1)比强度高。铝钛合金型材密度小(4.4kg/dm3)重量轻,但其比强度却大于超高强度钢。
      2)热强性高。铝钛合金型材的热稳定性好,在300~500℃条件下,其强度约比铝合金高10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TiC及TiN硬化层。
      导热性差。钛合金导热性差,钛合金TC4在200℃时的热导率l=16.8W/m·℃,导热系数是0.036卡/厘米·秒·℃。

      铝钛合金型材机加工特性分析
      首先,钛合金导热系数低,仅是钢的1/4,铝的1/13,铜的1/25。因切削区散热慢,不利于热平衡,在切削加工过程中,散热和冷却效果很差,易于在切削区形成高温,加工后零件变形回弹大,造成切削刀具扭矩增大、刃口磨损快,耐用度降低。其次,钛合金的导热系数低,使切削热积于切削刀四周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。后,钛合金化学活性高,在高温下加工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。
      刀具材料选用应满足下列要求:
      ·足够的硬度。刀具的硬度必须要远大于铝钛合金硬度。
      ·足够的强度和韧性。由于刀具切削铝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。
      ·足够的耐磨性。由于钛合金韧性好,加工时切削刃要锋利,因此刀具材料必须有足够的抗磨损能力,这样才能减少加工硬化。这是选择加工钛合金刀具重要的参数。
      ·刀具材料与钛合金亲合能力要差。由于铝钛合金化学活性高,因此要避免刀具材料和铝钛合金形成溶敷、扩散而成合金,造成粘刀、烧刀现象。
      经过对国内常用刀具材料和国外刀具材料进行试验表明,采用高钴刀具效果理想,钴的主要作用能加强二次硬化效果,提高红硬性和热处理后的硬度,同时具有较高的韧性、耐磨性、良好的散热性,更加适合加工铝钛合金型材。
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