1 研究意义和主要内容
钛合金具有高强度、低密度、耐腐蚀和耐高温特性，在航空产品中广泛应用于制造压气机部件，如叶轮、锻造钛风扇、压气机盘和叶片、铸钛压气机机匣、中介机匣、轴承壳体等。但是钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物，使合金变脆。切削液中的氯化物使用时还可能分解或挥发有毒气体，产生应力腐蚀，切削后应及时用不含氯的清洗剂彻底清洗零件，清除含氯残留物。钛的化学亲和性也大，易与摩擦表面产生粘附现象，铅或锌基合金、铜、锡、镉制作的工、夹具与钛合金接触会改变钛合金表面金属性质状态。因此，钛合金零件在零件加工过程中应避免与污染物接触，或者应消除已经被污染的表面。
目前随着钛合金零部件的大量生产，抗疲劳制造概念在航空企业中逐步被应用到工程实践中，对零件表面状态的要求愈来愈高。在2010年以来，各航空企业分别对钛合金零件按照理论分析提出一些制造过程中的要求，但是在实际工艺过程中采用的有效控制措施水平参差不齐，还不够完善和系统。对于钛合金零件在加工过程中采用的防污染方法的研究还不够系统和全面。
本文通过研究典型的钛合金叶轮在加工中进行抗污染工艺策划，重点清理钛合金零件在加工中污染的来源，采取抗污染措施，阐述钛合金零件在加工中抗污染技术。
2 钛合金材料基本简介
钛的化学活性大，与大气中O、N、H、CO、CO2、水蒸气、氨气等产生强烈的化学反应。含碳量大于0.2%时，会在钛合金中形成硬质TiC；温度较高时，与N作用也会形成TiN硬质表层；在600℃以上时，钛吸收氧形成硬度很高的硬化层；氢含量上升，也会形成脆化层。吸收气体而产生的硬脆表层深度可达0.1～0.15mm，硬化程度为20%～30%。钛的化学亲和性也大，易与摩擦表面产生粘附现象。导热系数小、弹性模量小。钛的导热系数λ=15.24W/（m.K）约为镍的1/4，铁的1/5，铝的1/14，而各种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降50%。钛合金的弹性模量约为钢的1/2，故其刚性差、易变形，不宜制作细长杆和薄壁件，切削时加工表面的回弹量很大，约为不锈钢的2～3倍，造成刀具后刀面的剧烈摩擦、粘附、粘结磨损。
3 钛合金零件在加工中抗应力腐蚀和污染措施
3.1 钛合金的应力腐蚀
由于加工、装配或成型操作会引起一定程度的张应力，张应力越大，应力腐蚀的风险就越高。因此，控制产生最低张应力的方法是至关重要的。相反，材料内部的压应力对零件有利。
主要的钛合金材料其应力腐蚀的敏感度分为3个类别：
高敏感度的钛合金材料：TA5E；TA8DV
普通敏感度的钛合金材料：TA6V；TA6Zr4DE；TAD6Zr4E；TA6ZrD
低敏感度的钛合金材料：T40；T50；T60；TU2
航空发动机发动机中通常使用的合金是上面加下划线的材料。
应力腐蚀只有在由污染物存在的情况下发生。禁止和预防接触的物质详细叙述在第2条中。当污染物残留在零件上，温度较高（尤其250℃以上）或长时间处于高温条件下，应力腐蚀的风险会上升。
3.2 污染物
在产品制造中区别不同的合金和零件每部分应力的情况是十分困难的，下面的规定适用于全部的钛合金零件。
（1）禁止接触的物品：气态或液态的有机卤化剂（氯化的、氟化的……）：含氯的切削液；工业酒精或含有工业酒精的产品。（2）钛合金与镁、银、镉金属直接接触是不允许的。特别是制造中使用的工具不能镀镉，但可以镀镍、磷化或碱性发蓝处理。（3）低熔点化合物（石蜡等）残留痕迹一定要确保在最终表面形成前被去除，相同的限制也包括低熔点金属（铅、锡、锌和它们的合金）。
898995850
