TC4合金是一种中等强度的α-β二相钛合金，含有6%的α稳定元素AI和4%的β稳定元素V。该合金具有优良的综合性能，在航空航天工业中得到了广泛的应用。该合金的长期工作温度可达400℃。主要用于航空工业制造发动机风扇和压气机盘和叶片，以及飞机结构中的横梁、接头和舱壁等重要承重部件。
TC4钛合金的主要半成品有棒材、锻件、厚板、薄板、型材和线材。该合金主要用于退火状态，也可通过固溶时效处理进行一定程度的强化，但淬火断面一般不超过25mm。
该合金具有良好的工艺塑性和超塑性，适用于各种压力成型。该合金还可以通过各种方式进行焊接和加工。
TC4技术标准
TC4化学成分
TC4热处理系统
1) 退火
板材：700-850℃，0.5-2h，空冷；棒材和锻件：700-800℃，1-2h，空冷。
2) 真空退火
700-800℃，0.5-2h，炉冷至200℃以下，允许空冷。炉内绝对压力不应大于0.09Pa。
3) 溶液处理
910-940℃，0.5-2h，水淬。
4) 老化
520-550°C，2-4h，空冷。
5) 去应力退火
完全去应力退火：600-650℃，1-4h，空冷；不完全去应力退火：500-600℃，0.5-3h，空冷。去应力退火可以在空气炉或真空炉中进行。
TC4冶炼铸造工艺
铸锭应在真空自耗电极电弧炉中熔炼两次以上。发动机转子部件的材料应熔化三遍。合金元素V以A1-V中间合金的形式加入。消耗性电极的焊接严禁钨极氩弧焊，采用氩气保护等离子焊。
TC4 应用概述
TC4钛合金于1960年代初在中国开发生产，现广泛用于制造航空发动机风扇和压气机盘和叶片，以及飞机结构中的各种承重梁、框架、接头和紧固件，等等。
TC4 的特殊要求
1) 主要 alpha 阶段的数量
TC4 合金的力学性能和初生 α 相的数量和形状。一般来说，初级α相的含量越大越多，室温拉伸延展性和疲劳性能越好；初生α相越小，高温耐久性、蠕变和断裂韧性越好。为了获得优良的综合性能，初生α相的含量通常控制在15%-50%的范围内。若初生α相含量超过此范围，可在正常退火前加入高温固溶处理，即在β相转变温度以下30-60℃保温1小时，然后空气或水冷却。当初生α相的含量太小时，只能通过在两相区重新加热来增加初生α相的含量。
2）含氧量的影响
随着氧含量的增加，TC4合金的抗拉强度显着增加，拉伸塑性和断裂韧性急剧下降。氧含量过高也会导致焊接性能不佳。因此，在保证强度水平的前提下，氧含量应控制在较低的范围内。特别是在低温下工作的各种容器，应选用w(o)≤0.13%的TC4合金材料。
3) 接触腐蚀
当TC4钛合金零件与铝合金和结构钢零件接触时，特别是在某些腐蚀介质条件下，铝合金和结构钢零件由于电极的电位相对为负，而作为接触电偶的阳极，它会加速腐蚀和损坏。因此，TC4钛合金零件与铝合金或结构钢零件之间，应采取加垫防腐胶带等保护措施。 TC4合金零件严禁与铅、锌、镉、锡、银、铋等金属零件或工具接触。
4) 微动腐蚀损伤
由于TC4合金耐磨性较差，当零件发生微动时，会引起疲劳强度迅速下降。为减少微动腐蚀，TC4合金零件与其他金属零件的配合面应涂上油脂和油漆，或对TC4合金零件表面进行阳极氧化处理。
为了保证TC4合金零件在使用过程中的可靠性，用于制造压气机盘、叶片和飞机结构件的棒材、锻件、自由锻件和模锻件必须进行超声波检测。航空发动机模锻件的检验，一般采用平底直径为0.8mm的标准试样；对于飞机结构模锻件，一般采用平底直径为1.2mm的标准试样。
TC4 抗氧化性
TC4钛合金在430℃以下长时间加热，形成一层薄而保护性的氧化膜。随着加热温度升高，氧化膜变厚，保护作用变差。合金在700℃加热2h后，氧化膜厚度达到25μm。在高于 800°C 的温度下低温加热会形成稀疏的氧化层。 1000℃加热1小时后，氧化层厚度达到0.65mm。
TC4焊接性能
1）TC4合金可采用氩弧焊、点焊、钎焊、电子束焊和等离子焊进行焊接。焊接接头的强度与母材的强度基本相当。
2）TC4合金焊后550-650℃去应力退火可消除70%-80%的焊接应力。焊后板材的去应力退火最好在真空炉或保护气氛炉中进行。
3）TC4合金具有良好的扩散结合特性。连接过程全部在真空中完成。典型的扩散键合工艺参数：加热温度820-1040℃，压力35-70MPa，保温时间0.5-6h。
零件热处理工艺
1) 半成品或零件退火时，保温时间取决于断面的厚度。断面厚度≤10mm时，保压时间不超过30min； 11-50mm时为30-60min；大于50mm时为1-2h。
2）各种类型的电炉用于零件的热处理。炉子在加工前必须彻底清洁。用燃气或油炉加热时，必须严格控制炉内气氛，保持轻微氧化气氛，注意不要将燃烧喷嘴直接喷在零件上。
3）真空退火前应清除零件表面的氧化皮和富氧层，进炉前应仔细清除油污。形状复杂的零件在真空退火时必须用夹具固定，以减少零件的变形。进入炉膛的零件最好用预先脱气的氧化钛屑填充，以防止零件氧化。
表面处理工艺
1）表面喷丸处理可以提高钛合金零件的疲劳强度。一般采用直径2-5mm的钢丸，可产生约785MPa的表面压应力和约200μm的表面强化深度。喷丸处理可以显着提高TC4合金的疲劳强度。
2）为了提高TC4钛合金的耐磨性，采用等离子或爆炸喷涂的方法，在易磨损的部位，如风扇叶片阻尼侧面，喷涂碳化钨、碳化铬等耐火涂层桌子。这种方法也可用于修复钛合金零件的磨损部位。
3）为避免钛合金零件的划伤和粘结，应对有摩擦接触和螺纹接头的零件进行阳极氧化、镀铬、化学镀镍或氮化处理。
切削和磨削性能
1）由于TC4合金导热性差，化学活性高，切削时刀尖温度较高上升快，容易造成刀具磨损。应注意刀具材料和加工参数的合理选择。使用氯化冷却液可以延长刀具寿命并提高加工表面质量。
2) 铣削推荐使用高速钢和硬质合金螺旋立铣刀。硬质合金刀具材料应该是碳化钨，而不是碳化钛。 TC4合金钴深孔难度较大，应为加工件设计专用钻头，并应选择较大的顶角。当钻头直径大于6mm时，为便于排屑，应在切削刃处开肩槽。
3）TC4合金在磨削过程中容易产生烧伤、波纹和变形。建议使用绿色碳化硅砂轮。该磨料与刚玉及其混合磨料相比，具有磨削性能好、金属去除量大、电耗低等优点。使用中松散的砂轮有利于降低磨削区的温度。研磨液的最佳选择是水基切削液。
使用TC4的建议
建议使用TC4钛合金制作飞机机身和机翼结构中的各种横梁、接头、隔板，以及飞机发动机风扇和压缩机中的盘片和叶片。用TC4钛合金代替30CrMnSiA等结构钢，可使零件重量减轻30%左右。
以上是关于TC4材料的介绍，（mualloy.com , muransy.com）合金信息每天更新，欢迎大家的建议和交流。
