钛合金从上世纪开始就已经成为了非常重要的结构材料，钛合金具备优质的综合性能，具有一定的组织稳定性，在航空发动机叶片、紧固件等主要零件中应用甚广。我国各大理 化检测公司检测钛合金拉伸性能所用的检测工艺存在差别，如此一来就导致检测试验数据不同，比较分散。但是，国外对合金的检测工艺有着清晰严格的规定。为探索检测工艺的不同对钛合金拉伸性能所造成的影响，本文将TC4钛合金作为研究的主要对象。

众所周知，批次相同的小规格棒材性能和材料关联较小，而试样加工和条件很大概率上才是使检测数据产生变化的关键因素。倘若要避免材料因素对TC4性能造成不良影响，那么在开展试验的过程中就需要挑选出同批次的棒材，以此为基础研究机加工艺和测试条件对TC4性能的影响，从而确保检测数据准确有效。

一、TC4钛合金

所谓的TC4钛合金实际上就是中等强度的α-β型两相钛合金，包含了6%的α稳定元素Al和4%的β稳定元素V。TC4合金的综合性能比较高，在航空、航天工业等领域中应用 甚广。合金长期工作温度在400℃以上，在航空工业中主要用于制造发动机风扇、气压机盘、叶片、还有飞机结构里面的梁和接头等关键承载力的构件。

TC4合金有诸多半成品，如薄板、锻件、钛棒材等。合金主要在退火情况下使用，当然也可使用固溶时效处理加以强化，但是要注意的一个问题就是淬透截面不应大于25mm。TC4合金有着非常好的工艺塑性和超塑性，适用于不同压力下加工成形，这种合金也可以使用不同的方法加以焊接和机加工。

二、方案

（一）机械加工工艺

本文为有效探索机加工对合金拉伸性能的影响，在具体开展试验的过程中，相关试验人员以TC4合金为主，使用Φ45mm的棒材，化学成分满足相关规定，合金处于退火情况 下，组织也是均匀的。在同样的试验机种条件下，挑选合适的机加工艺开展TC4合金拉伸性能试验。试样纵向，取样处在试验棒材直径四分之一的地方。棒材长度为70mm，围绕直径方向纵向剖分为四件毛料，试样需要符合我国相关标准。再者，机加工艺方案存在差别，故而方案试样数量分别选用5件。一是粗车、半精车、精车与抛光；二是粗车、半精车及精磨；三是粗车、半精车与精车；四是粗车与半精车。这几种机加工艺包含了现阶段国外、国内多种圆形拉伸试验样品加工法及其成型状态，选用不同的方案加以研究，可以了解到机加工艺对合金产品性能的影响规律。

（二）测试条件

此次试验主要是位移控制，根本原因在于我国大多以此种拉伸率进行控制。采用10组试验样品进行试验，实验过程中每组方案试样数量为5根，按照第二种方案进行抗拉、屈服强度等测试。屈服前后速率有所改变，与此同时这部分速度交叉变化，如此可以获得位移速率对延伸率、抗拉、屈服强度等的影响，还有试验过程中速率产生变化对拉伸性能的影响，进而挑选出最合适的测试方式。

三、结果与分析

（一）加工工艺影响TC4性能

根据试验结果，通过机加工艺方案可知，这部分方案里面的全部试样均在相同台车床上让某一人进行加工，选用相同的车刀和冷却液-无氯水溶液及施工工序，而且车床转速 也是基本相同的，也就是粗车每分钟400r、半精车每分钟500r、精车每分钟700r。各种方案只在加工工序和进刀量上有所差别，并且试样切取为棒材一样的方向和位置，故而试样拉伸数据差异性只能通过机加工艺进行明晰。

在此方案中，倘若只基于拉伸性能来看，这些方案塑性指标为断面、延伸均处于相同水平上，但是前三种方案强度屈服大体一致，最后一种机加工艺方案强度屈服减少了很多。故 在生产检验过程中，除了不使用最后一种方案以外，其他方案均可用在平时的检验工作中。就试验结果稳定性而言，第二种方案的数据偏差指标标准方差比第一、第三、第四种都小，如此看来，第二种方案稳定性最佳。

主要是因为该种机加工艺方案试样表面比较粗糙，加工时对试样产生的损害最小，试验数据可以充分体现出产品性能。众所周知，在加工环节中，因为车刀进刀量、转速等的影响，试样均会出现不同程度的碰撞，必然会导致试样发生变形，在试样表面出现硬化层。变形会让试样内部产生不良问题，导致试样拉伸性能减弱，但加工导致的硬化层又会增加试样强度，由此看来这部分影响因素是各种各样的，即便选择了相同的工艺，但是对拉伸试验性能的影响也是不同的。第二种方案因为在半精车以后还进行了精加工，进刀量为0.005~0.013mm，对试样导致的碰撞和挤压与别的方案相比最小，对试样基本没有损害，表面比较粗糙，故而拉伸性能十分稳定。

而第四种方案因为在半精车以后使用了精车，选用了0.15~0.1mm的进刀量，也会碰撞和挤压试样，与此同时试样表面也很粗糙，故而拉伸性能不集中。其他方案处于第二种和第四种方案之间，因此分散性一般。用相同的原理也可以获得相应的试验结果。

因此，在涉及精度要求比较严格的试验、对比、共同试验等情况时，需要使用第二种方案。

（二）速度影响TC4性能

根据试验可以发现，伴随着拉伸速度不断提升，产品抗拉、屈服强度等性能均在提高，但是延伸率在降低，不过总体情况而言，其塑性性能基本上没有变化。

拉伸速率改变就是当试样屈服前后拉伸速率有所差别的时候，在屈服以前拉伸速率为每分钟0.1mm，之后增加到每分钟1mm、5mm、10mm时，该抗拉强度就在持续提高，断面收缩率同样如此，但是延伸率在持续降低。由这一分析可以发现，在屈服前后拉伸速率发生改变，但抗拉能力、断面收缩等基本没有太大的改变。

四、TC4合金质量控制措施

（一）控制含氧量

伴随着含氧量的持续增长，TC4合金抗拉强度会不断提升，但是拉伸塑性和断裂韧度会快速减弱。含氧量过高会导致焊接性能变差，所以，需要严格控制TC4合金含氧量，要在确 保强度水平的前提下，把含氧量控制在较低范围内。尤其是在低温环境下工作的容器，需要选取W≤0.13%的合金材料。

（二）防接触腐蚀

TC4合金零件在和铝合金、结构钢零件接触的过程中，尤其是存在于腐蚀介质中的情况下，铝合金与结构钢零件因为电极电位交互，如果作为接触偶的阳极，会被腐蚀。所以，应 当在TC4合金零件和铝合金、结构钢之间，选用加垫或接触腐蚀胶布等防护对策。

五、结语

由以上所述，可以了解到机加工艺与测试条件对TC4合金室温拉伸性能的影响比较大，这是因为车削加工进刀量、转速、粗糙程度有所不同，进刀量越小、转速越低、试样越粗糙，TC4合金拉伸性能与数据分散性就会更好，反之亦然。此次研究其实并不完整，还存在诸多缺陷和不足，故而仍需相关研究人员持续探索与发掘，从而确保TC4合金质量。

参考文献

[1]朱言言,李冲,刘玉婷,等.复合制造TC4钛合金组织与拉伸性能[J].航空制造技术,2021,64(17):14-20.

[2]陈剑虹,肖乐,陈永庆,等.热等静压保温温度对TC4合金组织及拉伸性能的影响[J].兰州理工大学学报,2021,47(01):1-4.

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