要想解(jie)決(jue)這個問題,首先我們(men)要了(le)解(jie)鈦合(he)金這種金屬的金屬特質(zhi)。
鈦(tai)是一種新型金屬,鈦(tai)的(de)(de)性(xing)能與所含(han)碳、氮、氫、氧(yang)等雜質含(han)量有(you)關,最純的(de)(de)碘化鈦(tai)雜質含(han)量不(bu)超(chao)過0.1%,但其(qi)強度(du)低、塑性(xing)高。99.5%工業純鈦(tai)的(de)(de)性(xing)能為:密度(du)ρ=4.5g/立方厘米,熔點(dian)為1725℃,導熱(re)系數λ=15.24W/(m.K),抗(kang)拉強度(du)σb=539MPa,伸長率δ=25%,斷面收縮率ψ=25%,彈性(xing)模量E=1.078×105MPa,硬度(du)HB195。
強(qiang)度(du)(du)高(gao)鈦(tai)合(he)金(jin)(jin)的(de)密度(du)(du)一般在4.51g/立方(fang)厘(li)米左(zuo)右,僅為鋼(gang)(gang)的(de)60%,純鈦(tai)的(de)密度(du)(du)才接近普(pu)通(tong)鋼(gang)(gang)的(de)密度(du)(du),一些高(gao)強(qiang)度(du)(du)鈦(tai)合(he)金(jin)(jin)超過了(le)許多(duo)合(he)金(jin)(jin)結(jie)構鋼(gang)(gang)的(de)強(qiang)度(du)(du)。因此鈦(tai)合(he)金(jin)(jin)的(de)比(bi)強(qiang)度(du)(du)(強(qiang)度(du)(du)/密度(du)(du))遠大(da)于其他金(jin)(jin)屬結(jie)構材(cai)料,見表7-1,可(ke)制出單位強(qiang)度(du)(du)高(gao)、剛性(xing)好、質輕的(de)零部件。飛機的(de)發動機構件、骨架(jia)、蒙皮(pi)、緊固件及起落架(jia)等都(dou)使用鈦(tai)合(he)金(jin)(jin)。
熱強度(du)(du)高(gao)(gao)(gao)使用溫(wen)度(du)(du)比鋁合(he)金(jin)(jin)(jin)高(gao)(gao)(gao)幾百度(du)(du),在(zai)(zai)(zai)中等溫(wen)度(du)(du)下仍(reng)能保持所要求的(de)強度(du)(du),可在(zai)(zai)(zai)450~500℃的(de)溫(wen)度(du)(du)下長期工作這兩類鈦合(he)金(jin)(jin)(jin)在(zai)(zai)(zai)150℃~500℃范圍(wei)內仍(reng)有很(hen)高(gao)(gao)(gao)的(de)比強度(du)(du),而鋁合(he)金(jin)(jin)(jin)在(zai)(zai)(zai)150℃時比強度(du)(du)明(ming)顯(xian)下降。鈦合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)工作溫(wen)度(du)(du)可達500℃,鋁合(he)金(jin)(jin)(jin)則在(zai)(zai)(zai)200℃以(yi)下。
抗(kang)蝕(shi)性(xing)好鈦合金(jin)在潮(chao)濕的(de)大氣和海水介(jie)質(zhi)中(zhong)工作,其抗(kang)蝕(shi)性(xing)遠優于不(bu)銹鋼;對(dui)點(dian)蝕(shi)、酸(suan)蝕(shi)、應力(li)腐蝕(shi)的(de)抵抗(kang)力(li)特別強;對(dui)堿、氯(lv)化物(wu)、氯(lv)的(de)有機物(wu)品、硝酸(suan)、硫(liu)酸(suan)等有優良的(de)抗(kang)腐蝕(shi)能力(li)。但鈦對(dui)具(ju)有還原性(xing)氧(yang)及鉻鹽介(jie)質(zhi)的(de)抗(kang)蝕(shi)性(xing)差(cha)。
低(di)溫性能好鈦合(he)金在低(di)溫和超(chao)低(di)溫下(xia),仍能保持其力學性能。低(di)溫性能好,間隙元素極低(di)的(de)(de)鈦合(he)金,如TA7,在-253℃下(xia)還能保持一(yi)定的(de)(de)塑(su)性。因此,鈦合(he)金也是一(yi)種重要的(de)(de)低(di)溫結構材(cai)料。
化學(xue)活(huo)性(xing)大(da)鈦(tai)(tai)的(de)(de)化學(xue)活(huo)性(xing)大(da),與大(da)氣中O、N、H、CO、CO2、水蒸氣、氨氣等產生(sheng)(sheng)強烈(lie)的(de)(de)化學(xue)反應。含(han)碳(tan)量大(da)于0.2%時(shi),會在(zai)鈦(tai)(tai)合金中形(xing)成(cheng)(cheng)硬(ying)質TiC;溫度(du)較(jiao)高(gao)時(shi),與N作用也會形(xing)成(cheng)(cheng)TiN硬(ying)質表(biao)層(ceng);在(zai)600℃以上時(shi),鈦(tai)(tai)吸(xi)收氧(yang)形(xing)成(cheng)(cheng)硬(ying)度(du)很高(gao)的(de)(de)硬(ying)化層(ceng);氫含(han)量上升,也會形(xing)成(cheng)(cheng)脆(cui)化層(ceng)。吸(xi)收氣體而產生(sheng)(sheng)的(de)(de)硬(ying)脆(cui)表(biao)層(ceng)深度(du)可達0.1~0.15 mm,硬(ying)化程度(du)為20%~30%。鈦(tai)(tai)的(de)(de)化學(xue)親和性(xing)也大(da),易與摩擦表(biao)面產生(sheng)(sheng)粘附現象。
導(dao)熱(re)(re)彈性小鈦的(de)(de)(de)導(dao)熱(re)(re)系(xi)數λ=15.24W/(m.K)約(yue)為(wei)鎳的(de)(de)(de)1/4,鐵(tie)的(de)(de)(de)1/5,鋁的(de)(de)(de)1/14,而各種鈦合金(jin)(jin)的(de)(de)(de)導(dao)熱(re)(re)系(xi)數比鈦的(de)(de)(de)導(dao)熱(re)(re)系(xi)數約(yue)下降50%。鈦合金(jin)(jin)的(de)(de)(de)彈性模量約(yue)為(wei)鋼(gang)的(de)(de)(de)1/2,故其(qi)剛性差、易變形,不宜制作細(xi)長桿和薄壁件,切(qie)削時加工表面的(de)(de)(de)回彈量很大,約(yue)為(wei)不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)2~3倍,造成(cheng)刀具后刀面的(de)(de)(de)劇烈摩擦、粘附、粘結磨損。
所以根據以上鈦(tai)合金(jin)的金(jin)屬特性我們可以知道(dao),鈦(tai)是(shi)一種高(gao)強度,高(gao)硬(ying)度,高(gao)熱(re)(re)性,低導熱(re)(re)性的金(jin)屬。那么線切割加工(gong)是(shi)通(tong)過(guo)電腐蝕(shi)現(xian)象,鉬絲與工(gong)件之間(jian)通(tong)過(guo)高(gao)頻放電,瞬間(jian)的高(gao)溫(wen)融化金(jin)屬進行切割。熱(re)(re)鈦(tai)的高(gao)熱(re)(re)性和低導熱(re)(re)性,很容易(yi)造成我們在(zai)加工(gong)鈦(tai)時的局(ju)部灼(zhuo)燒現(xian)象,
而高強度的金(jin)屬,線切割加工的進給(gei)速度也(ye)絕對不能太(tai)快,容(rong)易造(zao)成短路(lu)。
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