鋁鈦合金型材由于其密度小，比強(qiáng)度高，耐高溫，抗氧化性能好等特點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。但鋁鈦合金型材機(jī)械加工性能差，影響了該材料的廣泛使用。鋁鈦合金是一種金屬材料，具有壓鑄成品率高，鑄件致密、成品強(qiáng)度高、無(wú)斷裂的特點(diǎn)、柔韌性強(qiáng)、同時(shí)鍍銅著色效果佳，比重輕。

    鋁鈦合金型材即在工業(yè)純鈦中加入合金元素，以提高鈦的強(qiáng)度。鈦合金可分三種：a鈦合金，b鈦合金和a＋b鈦合金。ab鈦合金是由a和b雙相組成，這類合金組織穩(wěn)定，高溫變形性能、韌性、塑性較好，能進(jìn)行淬火、時(shí)效處理，使合金強(qiáng)化。鈦合金的性能特點(diǎn)主要表現(xiàn)在：

1)比強(qiáng)度高。鋁鈦合金型材密度小(4.4kg/dm3)重量輕，但其比強(qiáng)度卻大于超高強(qiáng)度鋼。

2)熱強(qiáng)性高。鋁鈦合金型材的熱穩(wěn)定性好，在300～500℃條件下，其強(qiáng)度約比鋁合金高10倍。

3)化學(xué)活性大。鈦可與空氣中的氧、氮、一氧化碳、水蒸氣等物質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)，在表面形成TiC及TiN硬化層。

導(dǎo)熱性差。鈦合金導(dǎo)熱性差，鈦合金TC4在200℃時(shí)的熱導(dǎo)率l=16.8W/m·℃，導(dǎo)熱系數(shù)是0.036卡/厘米·秒·℃。

鋁鈦合金型材機(jī)加工特性分析

首先，鈦合金導(dǎo)熱系數(shù)低，僅是鋼的1/4，鋁的1/13，銅的1/25。因切削區(qū)散熱慢，不利于熱平衡，在切削加工過(guò)程中，散熱和冷卻效果很差，易于在切削區(qū)形成高溫，加工后零件變形回彈大，造成切削刀具扭矩增大、刃口磨損快，耐用度降低。其次，鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)低，使切削熱積于切削刀四周的小面積區(qū)域內(nèi)不易散發(fā)，前刀面摩擦力加大，不易排屑，切削熱不易散發(fā)，加速刀具磨損。最后，鈦合金化學(xué)活性高，在高溫下加工易與刀具材料起反應(yīng)，形成溶敷、擴(kuò)散，造成粘刀、燒刀、斷刀等現(xiàn)象。


鋁鈦合金的試制成功，不僅補(bǔ)充了公司產(chǎn)品種類，且為中間合金高端產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)積累了經(jīng)驗(yàn)。鋁鈦合金成本較低，機(jī)械性能與鍛件相似的鈦鑄件，不僅可以取代現(xiàn)有的鈦部件，還可以取代其它材料的部件。VDC技術(shù)即是為生產(chǎn)高質(zhì)量、低成本鈦鑄件開(kāi)發(fā)的。其鑄件典型的應(yīng)用包括飛機(jī)機(jī)體(如艙壁、剎車(chē)裝置、齒輪、鉸鏈等)以及其它航空航天和工業(yè)用零部件。

刀具材料選用應(yīng)滿足下列要求：

·足夠的硬度。刀具的硬度必須要遠(yuǎn)大于鋁鈦合金硬度。

·足夠的強(qiáng)度和韌性。由于刀具切削鋁鈦合金時(shí)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(shí)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重要的參數(shù)。

·刀具材料與鈦合金親合能力要差。由于鋁鈦合金化學(xué)活性高，因此要避免刀具材料和鋁鈦合金形成溶敷、擴(kuò)散而成合金，造成粘刀、燒刀現(xiàn)象。

經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)常用刀具材料和國(guó)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(shí)具有較高的韌性、耐磨性、良好的散熱性,更加適合加工鋁鈦合金型材。

壓鑄技術(shù)用于生產(chǎn)鋁、鎂、鋅、銅基合金鑄件，在機(jī)械制造行業(yè)應(yīng)用已有多年的歷史。這類壓鑄件是在大氣中將金屬熔化，然后在高壓下將金屬熔液注入鑄模中而生產(chǎn)的。鑄件為凈形件或近凈形件，鑄后略加處理或加工就可以得到終形件，該工藝加工周期短，從金屬熔液到凈形件的時(shí)間通常不到15s。與其它方法如熔模鑄造法相比，真空壓鑄鈦鑄件的工藝簡(jiǎn)單，因而成本一般較低。真空壓鑄工藝不需脫臘、去殼及化學(xué)清洗，工序減少近一半，相對(duì)于熔模鑄造或鍛造工藝，大約可節(jié)約30％的費(fèi)用。真空壓鑄和熔模鑄造的Ti-6Al-4V合金鑄棒的組織結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能的對(duì)比研究表明，兩種鑄棒在899℃，103MPa的壓力下，2h熱等靜壓處理，然后在834℃下，2h真空退火后，真空壓鑄棒的晶粒尺寸約為100μm，晶粒為任意向的α－β結(jié)構(gòu)，而熔模鑄棒的晶粒尺寸為750μm；真空壓鑄材料的屈服強(qiáng)度(930．79MPa)要比熔模鑄材料的屈服強(qiáng)度(827．37MPa)高約12％，與鍛件、軋制－退火件的屈服強(qiáng)度(896.32MPa)接近由于真空壓鑄的模具直接與熔融鈦液接觸，其使用壽命有所減短，與熔模鑄造法相比其模具部分所占的成本則較大。