1、鈦合(he)金的分類(lei)

　　麥克格維倫在1956年，以退火態的差異對鈦合金進(jin)行了嚴格的區分(fen)，劃定了不同的類型，主要劃分(fen)為三類：α、β和(he)α+β等三類鈦合金。

　　TC4（Ti-6Al-4V）屬(shu)于α+β相結構，屬(shu)于用量最大的鈦合(he)金，也(ye)是(shi)性能(neng)數(shu)據最全的鈦合(he)金，鋁和釩元素是(shi)TC4（Ti-6Al-4V）所(suo)含的主要(yao)合(he)金元素，鋁是(shi)α穩定化元素，釩是(shi)β穩定化元素。

　　2、加工(gong)工(gong)藝(yi)特性

　　TC4鈦合(he)金(jin)加(jia)工難度非常大，鈦及鈦合(he)金(jin)的(de)綜合(he)工藝在結晶組織、物理特(te)性和化學特(te)性等(deng)方面(mian)，與鋼、鋁(lv)合(he)金(jin)以及很(hen)多重金(jin)屬有很(hen)大的(de)不同，以下三個方面(mian)的(de)因(yin)素決定了鈦合(he)金(jin)是一種不好加(jia)工的(de)金(jin)屬。

　　（1）由于其化(hua)學成分的(de)不穩定。TC4鈦合金在熱變形下就(jiu)(jiu)(jiu)會與(yu)氧氣(qi)(qi)(qi)和氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)發生(sheng)化(hua)學反(fan)應，甚(shen)至(zhi)還會與(yu)一(yi)些(xie)含(han)氧氣(qi)(qi)(qi)體發生(sheng)化(hua)學反(fan)應，反(fan)應就(jiu)(jiu)(jiu)會產生(sheng)氧化(hua)皮附在工件(jian)表面上，如(ru)果(guo)溫度更(geng)高(gao)一(yi)些(xie)，達到900℃以上時，附在工件(jian)表面的(de)氧化(hua)皮就(jiu)(jiu)(jiu)會產生(sheng)鱗片，這(zhe)樣氧元素和氮(dan)元素就(jiu)(jiu)(jiu)很有可(ke)能向金屬內(nei)部進(jin)行滲透擴散，最終(zhong)就(jiu)(jiu)(jiu)會形成表面吸氣(qi)(qi)(qi)層。硬(ying)度較高(gao)、塑性較低是這(zhe)種(zhong)吸氣(qi)(qi)(qi)層的(de)特點。

　　（2）滲(shen)碳(tan)體在(zai)金(jin)相(xiang)組織中的表現屬于一(yi)種復(fu)雜的Fe-C化合物，維氏硬度(du)最高(gao)可以(yi)達(da)到 HV1100的樣子，而沖擊韌(ren)度(du)幾乎沒有。

　　（3）導(dao)熱性(xing)不高(gao)：鈦(tai)合(he)金(jin)的(de)(de)導(dao)熱率如果和鋁合(he)金(jin)等其他合(he)金(jin)來比(bi)(bi)較的(de)(de)話只(zhi)有(you)鋁合(he)金(jin)導(dao)的(de)(de)大概(gai)1/15，鋼(gang)(gang)的(de)(de)大概(gai)1/5。鈦(tai)合(he)金(jin)的(de)(de)導(dao)溫率和導(dao)熱率相比(bi)(bi)于鋁合(he)金(jin)、鋼(gang)(gang)來說(shuo)，低很多(duo)，都只(zhi)有(you)鋁合(he)金(jin)的(de)(de)大概(gai)1/15，鋼(gang)(gang)的(de)(de)大概(gai)2/7，對(dui)一些鈦(tai)合(he)金(jin)零件表面加工(gong)質量的(de)(de)影響是(shi)比(bi)(bi)較大的(de)(de)。

　　3、磨削特性

　　因為鈦合金(jin)具有強度高(gao)(gao)、熱穩定性(xing)好、高(gao)(gao)溫強度高(gao)(gao)、化學活性(xing)大、熱導率(lv)低(di)、彈(dan)性(xing)模(mo)量低(di)等材料(liao)特(te)性(xing)，所以(yi)磨(mo)削起來非常(chang)困難(nan)，屬于最難(nan)加(jia)工(gong)材料(liao)之一(yi)，也(ye)因為這樣，它的推(tui)廣應用(yong)范(fan)圍非常(chang)受(shou)限，就是因為鈦合金(jin)的磨(mo)削加(jia)工(gong)性(xing)能(neng)表現很(hen)差，磨(mo)削加(jia)工(gong)的時候存(cun)在這樣那樣的難(nan)題(ti)。

　　TC4鈦合金主要磨(mo)削特征如(ru)下：

　　（1）砂(sha)輪(lun)(lun)的粘(zhan)(zhan)結問題嚴(yan)重。砂(sha)輪(lun)(lun)表面(mian)粘(zhan)(zhan)附(fu)有鈦合金，粘(zhan)(zhan)結表層像煙霧一樣，主(zhu)要原(yuan)因是粘(zhan)(zhan)附(fu)物(wu)在磨削過程中脫(tuo)落，這(zhe)樣一來就導(dao)致(zhi)磨粒(li)也(ye)跟(gen)著破碎而脫(tuo)落，最終會嚴(yan)重損害(hai)砂(sha)輪(lun)(lun)。

　　（2）磨削(xue)(xue)力較(jiao)大(da)，磨削(xue)(xue)溫度較(jiao)高(gao)。做單(dan)顆(ke)磨粒磨削(xue)(xue)試(shi)驗時(shi)發現(xian)，在(zai)磨削(xue)(xue)鈦(tai)(tai)合金時(shi)，占比(bi)重(zhong)較(jiao)大(da)的(de)是滑擦過程(cheng)，并且磨粒和工件的(de)接觸(chu)時(shi)間(jian)(jian)非(fei)常短暫，在(zai)此非(fei)常短暫的(de)時(shi)間(jian)(jian)里面產生(sheng)劇(ju)烈(lie)摩擦以(yi)及劇(ju)烈(lie)的(de)彈性和塑(su)性變形，然(ran)后鈦(tai)(tai)合金才(cai)被(bei)磨去成為切(qie)屑(xie)，從而(er)產生(sheng)很大(da)的(de)磨削(xue)(xue)熱，這時(shi)磨削(xue)(xue)溫度最(zui)高(gao)可達差(cha)不多1500℃的(de)樣子。

　　（3）磨(mo)削會(hui)產生層疊(die)狀擠裂切屑，主要原(yuan)因是變(bian)形復雜。多(duo)形成帶狀切屑的(de)是用白剛玉砂輪（WA60KV）磨(mo)削45鋼時，多(duo)形成層疊(die)狀擠裂切屑的(de)則是用綠色碳化硅(gui)砂輪（GC46KV）磨(mo)削鈦(tai)合金(jin)時。

　　（4）在高溫條件(jian)下，TC4鈦(tai)(tai)合(he)金化學活性(xing)(xing)表現得相當活躍(yue)，易與空(kong)氣(qi)中的(de)氧、氮、氫(qing)等(deng)元(yuan)素結(jie)合(he)發生劇烈的(de)反應，形(xing)成(cheng)二氧化鈦(tai)(tai)、氮化鈦(tai)(tai)、氫(qing)化鈦(tai)(tai)等(deng)這樣的(de)脆硬(ying)變質層，從而導致TC4的(de)塑性(xing)(xing)降低。

　　（5）在(zai)鈦合金磨(mo)(mo)削(xue)過程中(zhong)(zhong)，受難以解決(jue)的問題影響(xiang)，主要是因為傳(chuan)入工(gong)件(jian)中(zhong)(zhong)的磨(mo)(mo)削(xue)熱很難導(dao)出(chu)來，容易(yi)讓工(gong)件(jian)變形(xing)、燒傷，甚至(zhi)出(chu)現一(yi)些(xie)裂紋，因此，工(gong)件(jian)表面就會出(chu)現不同程度的粗糙。

　　4、磨削技(ji)術革新

　　4.1 抑(yi)制(zhi)措(cuo)施解(jie)決磨削(xue)燒傷(shang)和裂紋

　　在(zai)(zai)用(yong)(yong)砂(sha)(sha)輪(lun)來加工TC4鈦合金的(de)(de)時候存在(zai)(zai)一些(xie)(xie)問題，比(bi)較嚴(yan)重的(de)(de)是(shi)粘(zhan)附現(xian)象(xiang)，由于速度(du)較高(gao)，磨削力和溫度(du)都是(shi)比(bi)較高(gao)的(de)(de)，這樣就會燒傷表面以及產生裂紋(wen)。任(ren)敬心等(deng)人做(zuo)了一些(xie)(xie)實驗研究(jiu)來降低加工過程中出現(xian)的(de)(de)這種燒傷和裂紋(wen)現(xian)象(xiang)，他(ta)們覺得可以用(yong)(yong)軟一些(xie)(xie)的(de)(de)砂(sha)(sha)輪(lun)，比(bi)如(ru)(ru)不(bu)(bu)采用(yong)(yong)剛玉(yu)砂(sha)(sha)輪(lun)，而采用(yong)(yong)碳(tan)化(hua)硅或鈰(shi)碳(tan)化(hua)硅砂(sha)(sha)輪(lun)，剛玉(yu)砂(sha)(sha)輪(lun)用(yong)(yong)樹(shu)脂粘(zhan)連，而前(qian)者采用(yong)(yong)陶瓷粘(zhan)連。并(bing)且加工參(can)數也要(yao)(yao)(yao)注意，譬如(ru)(ru)砂(sha)(sha)輪(lun)的(de)(de)速度(du)不(bu)(bu)宜(yi)過快，實驗分析不(bu)(bu)要(yao)(yao)(yao)超過20米(mi)每秒，磨削深度(du)也不(bu)(bu)能太(tai)多，不(bu)(bu)要(yao)(yao)(yao)超過0.02個毫米(mi)，工件的(de)(de)移動速度(du)也有要(yao)(yao)(yao)求，大概在(zai)(zai)12-16米(mi)沒(mei)分鐘之內，磨削液(ye)不(bu)(bu)僅(jin)僅(jin)要(yao)(yao)(yao)很好的(de)(de)散熱，還要(yao)(yao)(yao)強調他(ta)的(de)(de)潤滑(hua)效果(guo)(guo)，這樣能有效抑制(zhi)粘(zhan)結現(xian)象(xiang)的(de)(de)出現(xian)，如(ru)(ru)果(guo)(guo)是(shi)干磨的(de)(de)話，那潤滑(hua)劑可以采用(yong)(yong)固態(tai)潤滑(hua)劑浸滲的(de)(de)砂(sha)(sha)輪(lun)。

　　4.2 鈦合金磨削中(zhong)砂輪粘結現象(xiang)及其抑制措施(shi)

　　由于(yu)在(zai)(zai)鈦合(he)金在(zai)(zai)磨(mo)削過程(cheng)中(zhong)(zhong)，一(yi)般會存在(zai)(zai)較高的(de)磨(mo)削溫度和較大(da)的(de)法向(xiang)(xiang)力，這樣劇烈塑(su)性變形就會在(zai)(zai)磨(mo)削區的(de)鈦合(he)金中(zhong)(zhong)出現，磨(mo)料和金屬之間經過物(wu)理(li)的(de)或者(zhe)化學的(de)吸附(fu)作用產生粘結效應；造(zao)成被(bei)磨(mo)金屬向(xiang)(xiang)磨(mo)粒的(de)轉移的(de)原因是剪切力的(de)影響，從(cong)而導致(zhi)砂輪(lun)粘結。最后導致(zhi)磨(mo)粒破碎，當磨(mo)削力超過磨(mo)粒間結合(he)力的(de)大(da)小時，磨(mo)粒和粘結物(wu)就會從(cong)砂輪(lun)上剝離。

　　4.3 高(gao)速高(gao)效磨(mo)削

　　湖(hu)南大(da)學(xue)國家高(gao)效(xiao)磨(mo)(mo)削(xue)工(gong)程技術研究中(zhong)(zhong)心(xin)設計制造的(de)(de)超高(gao)速(su)磨(mo)(mo)削(xue)機床上(shang)有學(xue)者對TC4鈦合金材料進行了(le)高(gao)速(su)高(gao)效(xiao)磨(mo)(mo)削(xue)。研究中(zhong)(zhong)分析了(le)單位(wei)(wei)面(mian)(mian)積(ji)磨(mo)(mo)削(xue)力(li)及(ji)比磨(mo)(mo)削(xue)能(neng)受磨(mo)(mo)削(xue)用量的(de)(de)影響規律。砂(sha)(sha)輪(lun)線速(su)度(du)vs如果增大(da)則(ze)單位(wei)(wei)面(mian)(mian)積(ji)磨(mo)(mo)削(xue)力(li)出現明顯(xian)的(de)(de)下降，但(dan)工(gong)作臺(tai)(tai)速(su)度(du)vw和磨(mo)(mo)削(xue)深(shen)度(du)ap的(de)(de)增大(da)的(de)(de)話單位(wei)(wei)面(mian)(mian)積(ji)磨(mo)(mo)削(xue)力(li)則(ze)上(shang)升。砂(sha)(sha)輪(lun)線速(su)度(du)vs如果增則(ze)比磨(mo)(mo)削(xue)能(neng)上(shang)升，但(dan)是如果工(gong)作臺(tai)(tai)速(su)度(du)vw以及(ji)磨(mo)(mo)削(xue)深(shen)度(du)ap增大(da)則(ze)比磨(mo)(mo)削(xue)能(neng)下降。

    以上便是特(te)性及(ji)其磨削特(te)點介紹！