铝钛合金型材的特性及其加工工艺

    关键词：铝钛合金 加工

    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。最后，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。