钛合金板的用途、材料特性及冲压成形性能分析

钛在室温下的金属结构是一种密集六方晶格，在转变温度直到熔点范围之内则为体心立方晶格。钛的耐蚀性高，能耐大气、海水及许多强烈化学试剂的侵蚀。

钛板的r值非常高，拉深性能优良。曾经有人用纯钛板在室温下拉深出极限拉深系数为0.36的筒形零件。但钛板的弯曲性能差。钛板成形所需的变形力相当大。

钛在航空、航天工业中的应用较多。比如，近年来在波音707～747运输机中，钛及其合金零件占整机重量的0.5%～5.5%，在有的战斗机里占到20%。钛板在一般机电、日用产品中用得很少。

另一方面，钛板冲压件的回弹现象严重，模具较易磨损，工件表面出现粗糙和划伤也比其他金属更为明显。

以上特点是由于钛的物理性能不同于钢和其他非铁金属，其性能比较见表1-3-20。

表1-3-20 钛与一些金属性能比较

钛有纯钛（含Ti99%以上）和合金钛之分。冲压加工中主要用钛合金。国产钛板的典型牌号为TA1、TA2、TA3、TA5、TA6、TA7、TB1、TB2、TC1、TC2、TC3、TC7、TC10等。

钛合金板冲压加工性能的表现特点为：

1）与钢相比，钛合金的R_eL、R_m高，弹性模量E低。因此，所需的变形力大，冲压件的弹复比较大。

2）屈强比

较大，有的钛材该值达0.9以上，故允许的变形范围很窄，拉伸类成形性能不佳。

3）伸长率A_u、A及硬化指数n值均较小，所以，拉伸类成形性能差。

4）强度高、硬度高，加工硬化效应较大，故多次冲压需进行中间退火。为了消除钛合金零件的残余应力，还需进行最终退火。(www.xing528.com)

5）对切口和表面缺陷的敏感性高，因此，必须对其毛坯清除毛刺或用精加工方法整修毛坯的边缘。

6）各向异性系数非常高，达r=2～6，故拉深性能比较好。

7）料厚增加对冲压成形性能的改善程度很小甚至变差，这与其他金属材料不一样。

表1-3-21介绍了国产钛板的一些材料特性值，同时列出了几种常用的其他材料的数值对比。

表1-3-22综合列出了前苏联文献中^[26]报道的钛合金板冲压成形性能的工艺试验数据。

钛合金板热冲压性能比冷冲压性能要好得多，从表中可清楚地看出这一点，故钛合金零件常采用热成形、热校形或超塑性成形工艺。

由于钛板较其他常用金属板有上述性能参数值上的特殊，故在冲压成形性能分类规律性方面表现出：一般服从拉深性能的评判规律；而不服从翻边、胀形性能评判规律或表现出其特殊性。

表1-3-21 钛板的材料特性值及对比值

表1-3-22 钛合金的冲压成形性能

注：表中分子代表冷冲压、分母代表热冲压时的实验数据。