TC11鈦合金（Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si）是一種高強(qiáng)耐熱α+β型鈦合金，廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)盤、葉片等高溫部件。寶雞科輝鈦業(yè)作為GJB武器裝備質(zhì)量管理體系認(rèn)證、武器裝備科研生產(chǎn)單位，對于TC11鈦合金棒的生產(chǎn)工藝、航空執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)及加工注意事項，結(jié)合航空領(lǐng)域用棒材、鍛件要求，進(jìn)行如下詳細(xì)說明：

一、TC11鈦合金棒的生產(chǎn)工藝

1.熔煉工藝

真空自耗電弧熔煉（VAR）： 采用2–3次VAR熔煉，確保成分均勻性（Al、Mo、Zr等元素偏析≤±0.5%），降低氧含量（≤0.15 wt.%）和氫含量（≤0.0125 wt.%）。

冷床爐熔煉（CHM）： 用于高純凈度要求，可消除高密度夾雜（HDI）和低密度夾雜（LDI），提升疲勞性能。

2.鍛造工藝

開坯鍛造： 在β相變點(diǎn)以上（Tβ≈1000–1020℃）進(jìn)行鐓粗-拔長，細(xì)化原始β晶粒（晶粒度≤500 μm）。

兩相區(qū)鍛造： 在α+β兩相區(qū)（920–960℃）進(jìn)行多向鍛造，獲得均勻的雙態(tài)組織（初生α相含量40–50%），提升綜合力學(xué)性能。

等溫鍛造： 用于復(fù)雜形狀棒材，在900–950℃下低速變形（應(yīng)變速率0.001–0.01 s⁻¹），減少殘余應(yīng)力。

3.熱處理工藝

固溶處理： 在950–980℃保溫1–2 h后空冷或油淬，獲得細(xì)針狀α'馬氏體。

時效處理： 在500–550℃保溫4–6 h，析出次生α相（αs），提升強(qiáng)度（室溫抗拉強(qiáng)度≥1030 MPa）和高溫性能（600℃抗拉強(qiáng)度≥600 MPa）。

4.表面處理

噴砂處理： 采用Al₂O₃砂粒（粒度80–120目）清理表面氧化皮，粗糙度Ra達(dá)3.2–6.3 μm。

酸洗處理： 使用HF-HNO₃混合酸（體積比1:3）去除α脆化層，酸洗深度控制在10–20 μm。

二、航空執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

TC11鈦合金棒材的生產(chǎn)與檢驗需符合以下航空標(biāo)準(zhǔn)：

國軍標(biāo)（GJB）

GJB 2218A-2008：航空用鈦合金棒材規(guī)范，涵蓋化學(xué)成分、力學(xué)性能、超聲波探傷等要求。

GJB 2744A-2007：航空用鈦合金鍛件規(guī)范，適用于TC11鍛棒。

國家標(biāo)準(zhǔn)（GB）

GB/T 2965-2007：鈦及鈦合金棒材，規(guī)定尺寸公差、表面質(zhì)量等。

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（HB）

HB 7237-1995：航空用鈦合金棒材超聲波探傷方法，要求A級棒材缺陷當(dāng)量直徑≤1.2 mm。

AMS標(biāo)準(zhǔn)（美國航空航天材料規(guī)范）

AMS 4928：Ti-6Al-4V及類似合金棒材，可作為TC11的參考標(biāo)準(zhǔn)。

三、加工注意事項

1.切削加工

刀具選擇： 采用硬質(zhì)合金刀具（如YG8）或PCD刀具，前角10–15°，后角6–8°，減少切削熱。

切削參數(shù)： 低速（vc=20–40 m/min）、中進(jìn)給（f=0.1–0.2 mm/r）、大切深（ap=1–3 mm），避免加工硬化。

冷卻潤滑： 使用高潤滑性切削液（如含Cl⁻極壓添加劑），降低刀具磨損。

2.磨削加工

砂輪選擇： 采用綠色碳化硅（GC）或CBN砂輪，粒度60–80目，硬度K–L級。

磨削參數(shù)： 線速度vs=20–30 m/s，進(jìn)給速度vf=0.5–1 m/min，避免燒傷。

3.焊接加工

焊接方法： 推薦氬弧焊（TIG）或電子束焊（EBW），焊前需清理表面氧化層。

焊后處理： 焊后需進(jìn)行去應(yīng)力退火（600–650℃/2 h），防止冷裂紋。

4.表面防護(hù)

氧化防護(hù)： 在600℃以上長期使用時，需進(jìn)行表面滲氧處理或噴涂高溫防護(hù)涂層（如Al-Si涂層）。

腐蝕防護(hù)： 在海洋環(huán)境中使用時，需進(jìn)行陽極氧化或涂覆防腐涂料。

四、總結(jié)

TC11鈦合金棒材的生產(chǎn)需嚴(yán)格控制熔煉、鍛造和熱處理工藝，確保組織均勻性和性能穩(wěn)定性。加工時需注意其低導(dǎo)熱性、高化學(xué)活性等特點(diǎn)，合理選擇刀具和工藝參數(shù)。符合航空標(biāo)準(zhǔn)（如GJB 2218A）的高品質(zhì)TC11棒材，可滿足航空發(fā)動機(jī)等關(guān)鍵部件的嚴(yán)苛要求。

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