TC4概述

钛合金TC4材料的组成为Ti-6Al-4V，属于(a+b)型钛合金，具有良好的综合力学机械性能。

比强度大。TC4的强度sb=1.012MPa，密度g=4.4*103，比强度sb/g=23.5，

而合金钢的比强度sb/g小于18。 钛合金热导率低。 钛合金的热导率为铁的1/5、铝的1/10，

TC4的热导率l=7.955W/m·K。钛合金的弹性模量较低。TC4的弹性模量E=110GPa，

约为钢的1/2，故钛合金加工时容易产生变形。 TC4(Ti-6Al-4V)和TA7(Ti-5Al-2.5Sn)钛合金

钛合金TC4采用两种注入方案进行表面改性，试验表明，钛合金经离子注入后，提高了显微硬度，

显著地降低了滑动摩擦系数，有效地提高了耐磨性.为探明其改性机理，

对注入与未注入样品进行了X射线光电子能谱(XPS)分析，获得满意的结果. 

钛合金TC4试件制备及注入条件1.1 试件制备

　　选航空用的TC4、TA7钛合金，试件制成圆盘状，尺寸为40*5mm，所有试件表面均抛光至镜面. 

　　1.2 离子注入条件 

　　两种钛合金都分别采用两种注入方案： 

① 在TC4及TA7钛合金试件上溅射镀Ti，Ti膜总厚度为540nm(5400A).在镀Ti膜过程中，

同时用(N+ +N+2)进行动态反冲注入，束流能量为50keV，束流密度为45μA/cm2，

剂量为7*1017/cm2，靶室真空度为1.33*10-2Pa； 

　　② 在①的基础上，再注入C+，束流能量为40keV，剂量为3*1017/cm2. 

钛合金TC4 硬度测量

用HXD-1000数字式显微硬度计测量了注入与未注入试件的显微硬度，

测量载荷为4.9×10-2N，测量结果列于表1. 

　　表1 显微硬度测量结果 

　　材料 表面状态 显微硬度/MPa 硬度提高倍数 

　　未注入 2690 0 

　　TC4 注入(N+ +N+2) 6399 1.38 

　　注入(N+ +N+2)+C+ 3436 0.28 

　　未注入 3133 0 

　　TA7 注入(N+ +N+2) 4276 0.36 

　　注入(N+ +N+2)+C+ 4073 0.30 

从表1看出，离子注入后，试件的显微硬度都有不同程度的提高，

其中TC4钛合金注入(N+ +N+2)混合束后硬度约提高1.4倍. 

高温钛合金是Ti-6Al-4V，使用温度为300-350℃。随后相继研制出使用

温度达400℃的IMI550、BT3-1等合金，以及使用温度为450~500℃的

IMI679、IMI685、Ti-6246、Ti-6242等合金。目前已成功地应用在军用和

民用飞机发动机中的新型高温钛合金有.英国的ＩＭＩ８29、ＩＭＩ83４合金；

美国的Ti-1100合金；俄罗斯的BT18Y、BT36合金等。