一、TC4钛合金简介
TC4钛合金，又称Ti-6Al-4V合金，是一种α-β钛合金，具有良好的综合性能，如高强度、低密度、耐腐蚀性和优异的可加工性，广泛应用于航空航天、医疗器械和化工设备等领域。
二、TC4钛合金热处理工艺
1.固溶处理
固溶处理是指将TC4钛合金加热至α-β相区，通常在950-1000℃之间保持一定时间，然后快速冷却至室温。此工艺目的是为了消除内应力，提高合金的韧性和塑性。固溶处理后的组织主要由α相和少量β相组成。
温度：950-1000℃
保持时间：1-2小时
冷却方式：水淬或快速空气冷却
2.时效处理
时效处理是固溶处理后的第二步，将合金加热至450-650℃，并保持一定时间，使析出强化相（如Ti3Al和Ti6Al4V）从母相中析出，从而提高合金的硬度和强度。时效处理常用两种温度区间：
低温时效：450-550℃，保持8-24小时，主要用于提高强度和硬度。
高温时效：550-650℃，保持6-12小时，主要用于改善韧性和延展性。
3.退火处理
退火处理主要用于消除热处理或加工过程中产生的内应力，提高材料的塑性和韧性。退火温度通常在700-800℃，保温时间为2-4小时，然后随炉冷却。
温度：700-800℃
保持时间：2-4小时
冷却方式：随炉冷却
三、TC4钛合金屈服度
1.屈服强度
TC4钛合金的屈服强度是衡量材料开始发生塑性变形的应力水平。经过热处理后，TC4钛合金的屈服强度可以达到850-900 MPa。这一参数在设计和使用中非常关键，尤其是在需要高强度和高可靠性的应用中。
2.热处理对屈服强度的影响
固溶处理后：固溶处理后，由于组织中的α相和β相的细化，屈服强度有所增加。典型的屈服强度为850 MPa左右。
时效处理后：时效处理可以显著提高合金的屈服强度，尤其是低温时效处理，屈服强度可以提高至900 MPa以上。高温时效处理则主要改善韧性，屈服强度提升相对较小。
3.应用中的屈服强度
在航空航天领域，TC4钛合金广泛用于制造飞机发动机零部件和机身结构件。这些部件要求在高温、高压环境下具备高屈服强度和稳定的机械性能。典型的应用如：
飞机发动机涡轮叶片：需要高温下的高屈服强度和抗疲劳性能，通常经过固溶和低温时效处理。
飞机机身框架：要求材料轻质高强，常采用固溶和高温时效处理以平衡强度和韧性。
4.不同条件下的屈服强度数据
根据不同的热处理工艺，TC4钛合金的屈服强度数据如下：
未处理：屈服强度约为750 MPa
固溶处理：屈服强度约为850 MPa
低温时效处理：屈服强度可达900-950 MPa
高温时效处理：屈服强度约为880-920 MPa
