工艺与材料 摘 要 钛合金是航空航天等 领域的优选材料，通常应用于铝合 金、高强钢 或镍基 合金 或在 质量 、强 度、抗腐蚀 性和 结构件 高温稳 定性等 综合性 能不佳 的航 空航 天产品 中。但 钛合金难加工，且有些性能也需改进 提高， 与此同时，对钛合金的加工工 艺也进 行 了大量研 究，并 不断 发展 。 对钛合金 的机加、焊接、锻铸、热表 处理等的先进加工 工艺进行 了简要 介 绍 。 关键词钛合金 结构件 新 工 艺 引 言 钛及其合金是 2O世纪 50 年 代兴起 的一种 重要金属结 构材 料 ，同其 它金 属结构材料 比较， 它具有三个显著 的优点 ：比强度 高、中...

　　工艺与材料 摘 要 钛合金是航空航天等 领域的优选材料，通常应用于铝合 金、高强钢 或镍基 合金 或在 质量 、强 度、抗腐蚀 性和 结构件 高温稳 定性等 综合性 能不佳 的航 空航 天产品 中。但 钛合金难加工，且有些性能也需改进 提高， 与此同时，对钛合金的加工工 艺也进 行 了大量研 究，并 不断 发展 。 对钛合金 的机加、焊接、锻铸、热表 处理等的先进加工 工艺进行 了简要 介 绍 。 关键词钛合金 结构件 新 工 艺 引 言 钛及其合金是 2O世纪 50 年 代兴起 的一种 重要金属结 构材 料 ，同其 它金 属结构材料 比较， 它具有三个显著 的优点 ：比强度 高、中温性 能 好 和耐 腐 蚀。因 而 ， 钛合金是当代先进飞行器和 发动机的主要结构材料之一 。国 外某超声速飞行器钛合金 的用量 占机体结构质量 的 20％ ～25％ ， 而美 国波音公 司 x～ 51A 高超 声 速飞行器就采用了最新型的钛质 发动机喷管。为了制造满足性 能 要求 的钛或钛合金可用部件 ， 半 成品必须加工成最终形状 ，这就 张秋平 要求采用与其它常用金属相似但 又具有 自身特点 的加工成 型方 法。由于钛产品的初期成本 已经 相对较高 ， 而人们 又试 图最大 限 度地降低加工成本， 并同时希望 达到其最佳性能 ，因此，精心选 择加工路线和开发加工工艺特别 重要 。 1机械加工 钛合金因其热导率低， 刀具 易磨损； 其弹性模量低， 易偏离 刀具 ； 硬度较低 ， 化学渗透性较 高 ， 易与刀具之间产生咬焊 ，因 此是一种难加工材料 ( 特别是其 薄的部分 ) ，用传统 的机械方法 难于铣切。近年来 ，经技术研究 人员的不断努力 ，积累了一些经 验 ， 从而探索出以下几种新的工 艺 ： 1． 1 磨料水切割( AWJ ) 工艺 Kong M C 等人研究 了钛铝 合金 AwJ 工艺 ，其产生 的工件 表面机械和热损伤较小。 研究了 几何准确度和表面完整性与工艺 参数的变化以及此工艺的操作参 数( 泵压力、 材料移动速度、 磨 蚀流速度及投射距离 ) 对输 出工 艺质量 的影 响，包括如下几项 ： ①几何准确度(切缝直线度) ； 表 面粗糙度均匀性 ( 在切削面沿切 削方 向测量 以研究 条纹成形 ) ； ②工件表面完整性( 切割后砂粒 嵌入和可能的重铸显微层或切削 后材料拉拔／ 显微裂纹) 等 。进行 了先进的表面拓朴结构分析和金 相 ( 即 SEM、EDX ) 分 析 ，以对 TiA1合金在各种 AwJ 条件下的 响应定性 ， 从而达到以航空发动 机部件为 目标的质量标准。Fou ler G 等 人 用 可 控 深 度 铣 切 ( CDM) 的 AWJ 来 加工 Ti6AI4V 合金 ， 其主要问题是铣切区域的 深度容差 、 表面波纹度和表面粗 糙度。研 究 了喷头一 工件相对运 动速度 、 射流切割道次数量及磨 粒大小等对 Ti6A1 4V 材料切削速 度、表面波纹度和表面粗糙度的 影响 ， 效果 良好 1． 2高速插铣 工 艺 天津大学进行了钛合金高速 插铣动力学及铣削参数优化的研 究 。 插铣加工作为近些年兴起 的 加工方式， 以其比普通铣削效率 高一倍 以上的材料切除效率，在 钛合金等难切削金属加工领域受 。 本文2009-08． 14 收到， 作者系北京星航机电设备厂工程师 -86 飞航导弹2010 年第 1期