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钛合金的特性和应用
1948 年,美国杜邦公司用镁法生产出了成吨的海绵钛--这标志着海绵钛工业化生产的开始钛,而钛合金因其比强度高、耐腐蚀性好、耐热性高等特点被广泛应用于各个领域。钛合金用于航空领域已有半个多世纪的历史。在 3C 领域,很多手机已经导入了钛合金材料,预计会有越来越多的制造商使用钛合金。那么,钛合金为何如此受欢迎呢?
钛合金的特性
高强度:铝合金的 1.3 倍、镁合金的 1.6 倍、不锈钢的 3.5 倍,堪称金属材料之冠。
热强度高:使用温度比铝合金高几百度,可在 450 ~ 500 C 的温度下长期工作。
良好的耐腐蚀性:耐酸、耐碱、耐大气腐蚀、耐点蚀和耐应力腐蚀性能特别强。
良好的低温性能:间隙元素不足的 TA7 钛合金在 -253 ° C 时仍能保持一定的塑性。
化学活性高:高温下化学活性高,容易与空气中的氢气和氧气等气体杂质发生反应,生成硬化层。
导热系数小,弹性模量小:导热系数约为镍的 1/4,铁的 1/5,铝的 1/14,各种钛合金的导热系数比钛的导热系数低约 50%。钛合金的弹性模量约为钢的 1/2。
钛合金的分类和用途
钛合金可分为耐热合金、高强度合金、耐腐蚀合金(钛钼合金、钛钯合金等)、低温合金和特殊功能合金(钛铁储氢材料、钛镍记忆合金)。虽然钛及其合金的历史并不长,但它却因其非凡的性能而赢得了多个荣誉称号。第一个获得的称号是 "太空金属",它重量轻、有特定强度、耐高温,特别适合制造飞机和各种航天器。全世界生产的钛和钛合金约有四分之三用于航空航天工业。许多原本由铝合金制成的部件已改用钛合金。
3.钛合金加工特性分析
首先,钛合金的导热系数很低,只有钢的 1/4,铝的 1/13,铜的 1/25。由于切削区散热慢,不利于热平衡,在切削过程中,散热和冷却效果很差,易在切削区形成高温,加工后零件变形和回弹大,刀具扭矩增大,切削刃磨损快,耐久性降低。
其次,钛合金导热系数低,切削热积聚在刀具附近的小范围内不易散发,前刀面摩擦力增大,切屑不易清除,切削热不易散发,刀具磨损加快。最后,钛合金的化学活性高,在高温下容易与刀具材料发生反应,形成溶解和扩散,造成粘刀、烧刀、断刀现象。
加工中心加工钛合金的特点
加工中心可同时加工多个零件,提高生产效率。提高零件加工精度,产品一致性好。加工中心具有刀具补偿功能,可获得机床自身的加工精度。适应范围广,灵活性更强,如零件的圆弧加工、倒角、过渡圆角等,可实现一机多用。加工中心可进行铣削、钻孔、镗孔、攻丝等一系列加工。可精确计算成本,控制生产进度。无需专用夹具,节省大量成本资金,缩短生产周期。大大减轻工人的劳动强度。可使用 UG 和其他加工软件进行多轴加工。
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- 钛