成份分析：

描述

純鈦在882.5℃/1620℉的溫度下經歷了從擁擠的六角α相到立體的個體中心的β象的轉換。合金元素通過作用可穩定為α相或β相。通過運用其它合金，β相在室溫內可穩定地與α相共存。這就是生產可通過熱處理來增加強度的鈦合金的基礎原理。

鈦合金一般可分為三大類：

α合金：含有中性合金元素如錫，和/或只有α穩定素如鋁、氧，不能做熱處理；

α+β合金：一般含有一種α和β結合的穩定素，可做不同水平的熱處理。

β合金：亞穩定的，含有大量的β穩定素如鉬，釩，當淬火時能完整地保持β相，可通過溶液處理和時效處理來明顯提高硬度。

一般認為鈦6鋁-4釩是鈦工業的“基層”，因為它是目前為止應用最廣泛的鈦合金，超過鈦的總用量的50％。它是一種α+β合金，可通過熱處理來達到適中的強度。鈦6鋁-4釩建議在不超過350℃/660℉的溫度下使用。鈦6鋁-4釩具有硬度好、重量輕、可鍛造和耐腐蝕的特點，廣泛運用于航空工業。

應用

鈦6鋁-4釩可用于在低溫至中溫，要求高強度、重量輕和極好的防腐蝕的環境中。如飛機汽輪機發動機的零部件，飛機的結構部件，航空緊固件，高性能自動部件，船舶，醫療器械和體育裝備。

強度系數

鈦6鋁-4釩能如此廣泛應用的一個原因是它的重量輕而相對硬度高。它與其它材料相比較的強度系數如下：

物理性能

密度：4.428g/cm³(0.160lb/in³)

彈性模數：105-116Gpa (15.2-16.8 psi x 10⁶)

β換相點：955+/-15℃(1825+/-25℉)

液相點：1655+/-20℃(3011+/-35℉)

固相點：1605+/-10℃(2920+/-20℉)

電阻系數：~1.5μΩ*m(-250℃)

~1.75μΩ*m(室溫)

~1.9μΩ*m(530℃)

磁性：鈦6鋁-4釩沒有磁性

熱膨脹圖表

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耐腐蝕性

當接觸到空氣或水中的氧氣時，鈦6鋁-4釩立即自然地形成一層穩定、連續和緊密的附著氧化膜。這歸功于它在不同媒介中的良好的耐腐蝕性。鈦6鋁-4釩在一般的腐蝕性溶液如海水、氧化酸、氯（存在水中）、火箭推進劑和堿中具有極好的耐腐蝕性。但在弱酸或干氯氣中鈦6鋁-4釩易受一般腐蝕的影響。由于在含氯或其它鹵離子的環境中會出現壓力腐蝕裂縫和腐蝕裂縫，在鈦加工過程中通常避免使用氯溶劑和切削油等。

鈦和鈦合金包括鈦6鋁-4釩容易受氫脆作用影響。氣態或負氫能擴散到金屬中，形成易脆氫。所以在加工過程中，特別是熱處理和酸洗過程，必須盡量把氫元素的含量降至最低。鈦6鋁-4釩的產品規格一般規定氫含量不超過150ppm。

鈦6鋁-4釩在不同媒介中的一般腐蝕率

熱處理

鈦6鋁-4釩的加工產品一般使用工廠退火或溶液處理和過火狀態。溶液處理后必須盡快淬火（水淬或同等）以便α馬氏體相達到最大，也就是時效效果達到最大。其它用于鈦6鋁-4釩的熱處理包括鍛造或焊接部份的壓力釋放，和用來提高損害公差的β退火。與其它鈦合金一樣，鈦6鋁-4釩對氣體包括氧氣、氮氣和氫氣有很高的親和力。對氧氣的吸收導致當在空氣中加熱時，形成一層非常堅硬、易脆的氧化α相層，即α殼。

鈦6鋁-4釩的中間和最后退火一般在真空或惰性氣體中進行以避免α殼的形成和相關物質的流失。真空退火可以用來去除多余的氫氣，這就是真空除氣。真空熱處理部份必須徹底清潔。

抗拉強度對比表

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清潔與修整

在空氣熱處理后，完全去除表面和內部的α殼是極為重要的。可以通過機械方法去除，如打磨或加工，或在用硝酸/氫氟酸混合液酸洗后，用熔鹽或研磨去銹法。

鈦合金易受氫脆作用影響，所以在熱處理或酸洗的過程中必須小心避免吸入過多的氫元素。如果不想加工或酸洗，成品部份的最后熱處理必須在真空中進行。

真空熱處理材料的清潔是首要的。油跡、指紋或污跡就算在真空下也會導致α殼的形成，還有一些清潔劑中的氯會帶來鈦的SCC。所以真空熱處理的加工必須符合以下程序：先用無氯溶劑或水溶液徹底清潔，再用大量的脫離子或蒸餾水（不是自來水）洗去殘留的清潔劑，最后烘干。清潔后，必須帶手套操作防止再次污染。

選擇加工性能

退火的鈦6鋁-4釩在一般室溫下的強度：

最大抗拉強度：1380-2070Mpa (200-300ksi)

壓縮屈服強度：825-895Mpa (120-130ksi)

最大切變強度：480-690Mpa (70-100ksi)

溫度提高的加工性能：溫度越高，強度越低。

疲勞極限：鈦6鋁-4釩的疲勞極限主要受微觀結構和表面狀態影響。退火加工材料的一般疲勞極限指數如下。

鈦6鋁-4釩的疲勞極限范圍(軸疲勞R=0.06-1)

光亮：400-700Mpa (60-100ksi)

凹口：140-270Mpa (20-40 ksi)

斷裂韌度

鈦6鋁-4釩的斷斷裂韌度介于鋁合金和鋼之間。具有較高韌度的微觀結構通常是較多的薄層和較粗糙的結構。鈦6鋁-4釩的ELI級比普通級具有更高的韌度。

磨損性能：

一般來說，鈦6鋁-4釩和鈦合金有磨傷的傾向，一般不適合磨損用途。

焊接

鈦6鋁-4釩可以用鈦6鋁-4釩補充焊接。在焊接中必須采用惰性氣體防護技術以避免氧的攝取和焊接部位的易脆現象。鈦6鋁-4釩最常見的焊接工藝是熔化極鎢氣體保弧焊法。熔化極氣體保護焊用于較厚的部份。等離子電弧焊、點接焊、電子束、激光束、電阻焊和漫射焊等已成功用于鈦6鋁-4釩焊接。

鍛造性

熱作：鈦6鋁-4釩可以用一般的方法進行熱加工如熱拉、鍛和熱壓。一般熱作的溫度在α/β的高溫范圍內，約870-980℃(1600-1800℉)。小心防止多余的α殼的形成，而且α殼在加工后必須去除。薄片的熱加工一般為650℃(1200℉)。鈦6鋁-4釩在850℃(1560℉)的范圍內可成功進行超塑性加工。

“暖”作：無論是退火或溶液處理退火狀態的鈦6鋁-4釩，它的屈服強度會隨著溫度迅速下降。這使得它在適中溫度下可進行鍛造。舉例來說，427℃(800℉)的加熱導致屈服強度下降大約40％。暖作廣泛用于許多產品上，包括緊固件、航空零部件、和醫療設備等。

冷作：鈦6鋁-4釩的冷加工性能雖然有限，但也可以進行冷拉和模壓。冷作主要用于支架和夾子。由于鈦的低系數，室溫下的加工會了出現反彈現象。理論上這可以用過彎來補償，但實際操作中經常用熱加工來修正差異。

機加工性能

用以AISI B1112鋼為基礎的比率系統計算，鈦6鋁-4釩的機加工性能是AISI B1112的22％。一般來說，建議使用低切削速度，深進料和大量的切削劑。而且因為鈦很容易被磨損和污染，當工具和機件將要接觸時千萬不要停止進料，用無氯切削劑以防止氯可能吸入。請注意鈦片是具有極高的可燃性，必須采取適當的安全防護措施。

規格

AMS(Aerospace Material Specification) 4928…………………… 棒、線、鍛、環、退火

AMS(Aerospace Material Specification) 4965…………………… 棒、線、鍛、環、溶液處理退火

AMS(Aerospace Material Specification) 4967…………………… 棒、線、鍛、環、溶液處理退火

AMS(Aerospace Material Specification) 4963…………………… 棒、線、鍛、環、可熱處理

ASTM(American Standard of Testing Materials)B348…………… 棒、坯

ASTM(American Standard of Testing Materials)F1472 ………… 所有形狀，退火

A5.16(ERTI-5)………………………………………………………焊線

Dynamet生產的形狀

庫存棒材?? 精磨棒材? 焊線? Dynalube卷? SMART Coil鈦卷
無縫卷???? 細線????? 型棒??? 型線

其它工廠的生產形狀

錠材、片材、板材、管材、鑄件、粉末

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