比強(qiáng)度高:是鋁合金的1.3倍,鎂合金的1.6倍,不銹鋼的3.5倍,金屬材料中的冠軍。
熱強(qiáng)度高:使用溫度比鋁合金高幾百度,可在450~500℃的溫度下長期工作。
抗蝕性好:耐酸、耐堿、耐大氣腐蝕,對點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕的抵抗力特別強(qiáng)。
低溫性能好:間隙元素極低的鈦合金TA7,在-253℃下還能保持一定的塑性。
化學(xué)活性大:高溫時化學(xué)活性很高,輕易與空氣中的氫、氧等氣體雜質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成硬化層。
導(dǎo)熱系數(shù)小、彈性模量?。?/span>導(dǎo)熱系數(shù)約為鎳的1/4,鐵的1/5,鋁的1/14,而各種鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)比鈦的導(dǎo)熱系數(shù)約下降50%。鈦合金的彈性模量約為鋼的1/2。
鈦合金按用途可分為:耐熱合金、高強(qiáng)合金、耐蝕合金(鈦-鉬、鈦-鈀合金等)、低溫合金以及特殊功能合金(鈦-鐵貯氫材料、鈦-鎳記憶合金)等。盡管鈦及其合金應(yīng)用的歷史不長,但由于它那超眾的性能,已經(jīng)獲得了多個光榮稱號。首先榮獲的稱號就是“空間金屬”,它重量輕、比強(qiáng)度大又耐高溫,特別適于制造飛機(jī)和各種航天器。目前世界上生產(chǎn)的鈦及鈦合金,大約有3/4都用于航空航天工業(yè)。許多原來用鋁合金的部件,都改用了鈦合金。
鈦合金主要用于飛機(jī)及發(fā)動機(jī)的制造材料,如鍛造鈦風(fēng)扇、壓氣機(jī)盤和葉片、發(fā)動機(jī)罩、排氣裝置等零件以及飛機(jī)的大梁隔框等結(jié)構(gòu)框架件。航天器主要利用鈦合金的高比強(qiáng)度,耐腐蝕和耐低溫性能來制造各種壓力容器、燃料貯箱、緊固件、儀器綁帶、構(gòu)架和火箭殼體。人造地球衛(wèi)星、登月艙、載人飛船和航天飛機(jī)也都使用鈦合金板材焊接件。
1950年美國首次在F-84戰(zhàn)斗轟炸機(jī)上用作后機(jī)身隔熱板、導(dǎo)風(fēng)罩和機(jī)尾罩等非承力構(gòu)件。20世紀(jì)60年代開始鈦合金的使用部位從后機(jī)身移向中機(jī)身、部分地代替結(jié)構(gòu)鋼制造隔框、梁、襟翼滑軌等重要承力構(gòu)件。20世紀(jì)70年代起,民用機(jī)開始大量使用鈦合金,如波音747客機(jī)用鈦量達(dá)3640公斤以上占機(jī)重28%。隨著加工工藝技術(shù)的發(fā)展,在火箭、人造衛(wèi)星和宇宙飛船上,也用了大量的鈦合金。飛機(jī)越先進(jìn),使用的鈦越多。美國F—14A戰(zhàn)斗機(jī)使用的鈦合金,約占機(jī)重的25%;F—15A戰(zhàn)斗機(jī)為25.8%;美國第四代戰(zhàn)斗機(jī)用鈦量為41%,其F119發(fā)動機(jī)用鈦量為39%,是目前用鈦量最高的飛機(jī)。
航空運(yùn)輸飛機(jī)的材料為什么非得要用鈦合金?
現(xiàn)代飛機(jī)的航行最高時速已達(dá)到音速的2.7倍以上。這么快的超音速飛行,會使飛機(jī)與空氣摩擦而產(chǎn)生大量的熱。當(dāng)飛行速度達(dá)到音速的2.2倍時,鋁合金就經(jīng)受不住了,必須采用耐高溫的鈦合金。當(dāng)航空發(fā)動機(jī)的推重比從4~6提高到8~10,壓氣機(jī)出口溫度相應(yīng)地從200~300℃增加到500~600℃時,原來用鋁制造的低壓壓氣機(jī)盤和葉片就必須改用鈦合金。
近年來科學(xué)家們對鈦合金性能的研究工作,不斷取得新的進(jìn)展。原來由鈦、鋁、釩組成的鈦合金,最高工作溫度為550℃~600℃,而新研制的鈦化鋁(TiAl)合金,最高工作溫度已提高到1040℃。用鈦合金代替不銹鋼制造高壓壓氣機(jī)盤和葉片,可以減輕結(jié)構(gòu)重量。飛機(jī)每減輕重10%,可節(jié)省燃料4%。對火箭來說,每減輕1kg的重量,就可增加15km的射程。
華為、蘋果、小米、榮耀等多款手機(jī)均已導(dǎo)入該材料。蘋果從Ultra系列手表開始標(biāo)配鈦合金表殼,其最新發(fā)布的iPhone15,其中Pro版本采用全新鈦金屬機(jī)身,成為蘋果首款采用航空級鈦金屬的手機(jī);華為在2022年發(fā)布的折疊屏手機(jī)MateXs2結(jié)構(gòu)件中采用鈦合金材料,并在Watch4Pro中使用了鈦合金邊框;榮耀于10月12日發(fā)布輕薄大內(nèi)折旗艦手機(jī)榮耀MagicVs2,采用魯班鈦金鉸鏈等創(chuàng)新材料;小米14新機(jī)中,定價(jià)最高的是14Pro鈦金屬版本。
據(jù)悉,三星將會在GalaxyS24Ultra上采用鈦合金中框,中框部分與iPhone15Pro的原色鈦配色類似。
總體來說,鈦合金兼具高比強(qiáng)度和輕量化的優(yōu)勢成為備受推廣的重要原因,其可以讓消費(fèi)電子產(chǎn)品更加輕盈,消費(fèi)者體驗(yàn)感也會更加舒適。
加工中心可以將多個零件同時加工,提高生產(chǎn)效率。提高零件的加工精度,產(chǎn)品一致性好。加工中心有刀具補(bǔ)償功能,可以獲得機(jī)床本身的加工精度。有廣泛的適應(yīng)性和較大的靈活性,如本零件的圓弧加工、倒角和過渡圓角,可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能。加工中心可以進(jìn)行銑削、鉆孔、鏜孔、攻絲等一系列加工??梢赃M(jìn)行精確的成本計(jì)算,控制生產(chǎn)進(jìn)度。不需要專用夾具,節(jié)約大量成本經(jīng)費(fèi),縮短生產(chǎn)周期。大大減輕了工人的勞動強(qiáng)度。可以與UG等加工軟件進(jìn)行多軸加工。
1.刀具材料選用應(yīng)滿足下列要求
足夠的強(qiáng)度和韌性,由于刀具切削鈦合金時承受很大的扭矩和切削力,因此必須有足夠的強(qiáng)度和韌性。
足夠的耐磨性,由于鈦合金韌性好,加工時切削刃要鋒利,因此刀具材料必須有足夠的抗磨損能力,這樣才能減少加工硬化。這是選擇加工鈦合金刀具最重要的參數(shù)。
刀具材料與鈦合金親合能力要差,由于鈦合金化學(xué)活性高,因此要避免刀具材料和鈦合金形成溶敷、擴(kuò)散而成合金,造成粘刀、燒刀現(xiàn)象。經(jīng)過對國內(nèi)常用刀具材料和國外刀具材料進(jìn)行試驗(yàn)表明,采用高鈷刀具效果理想,鈷的主要作用能加強(qiáng)二次硬化效果,提高紅硬性和熱處理后的硬度,同時具有較高的韌性、耐磨性、良好的散熱性。
2.銑刀的幾何參數(shù)
3.切削參數(shù)選擇
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4.冷卻液