林 翠，趙 晴，文慶杰

(1 南昌航空大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院， 南昌 330063；2南昌航空大學(xué) 腐蝕與防護江西省高校重點實驗室，南昌 330063；3成都飛機工業(yè)(集團)有限責任公司 工程制造部， 成都 610092)

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TC1鈦合金的腐蝕加工及其對基體性能影響

林 翠1,2，趙 晴1,2，文慶杰3

(1 南昌航空大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院， 南昌 330063；2南昌航空大學(xué) 腐蝕與防護江西省高校重點實驗室，南昌 330063；3成都飛機工業(yè)(集團)有限責任公司 工程制造部， 成都 610092)

探討了TC1鈦合金腐蝕加工速度和質(zhì)量的影響因素，測試了腐蝕加工后TC1鈦合金的力學(xué)性能。氫氟酸濃度增加，加工速度提高；硝酸濃度較低時，腐蝕溶解占主導(dǎo)地位，濃度較高時，鈍化起主要作用，當硝酸與氫氟酸的體積比為2時加工速度達到最大值；鈦合金腐蝕加工速率與溫度基本呈線性關(guān)系，加工時溫度控制范圍為28～30℃。復(fù)配添加劑可降低界面張力，它們的協(xié)同效應(yīng)能夠提高過渡區(qū)圓角質(zhì)量、表面光亮度和腐蝕均勻性。腐蝕加工對TC1鈦合金拉伸性能影響較小。腐蝕加工后的疲勞性能優(yōu)于機械加工后的疲勞性能，其疲勞裂紋起源于加工面R圓角根部區(qū)域。

TC1；腐蝕加工；加工速度；表面質(zhì)量；力學(xué)性能

鈦在地球上儲量豐富，其特性包括：密度低、比強度高、耐腐蝕、耐熱、工作溫度范圍較寬、儲氫、超導(dǎo)、高阻尼、形狀記憶和超彈等，目前已成為結(jié)構(gòu)材料、新型功能材料和重要生物材料的首選[1-4]。TC1合金是一種低強度、高塑性近α型鈦合金，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于制造飛機結(jié)構(gòu)和航空發(fā)動機中的各種板材沖壓成形零件及蒙皮等，但其機械加工性能差，給實際應(yīng)用帶來許多困難[5,6]。腐蝕加工是解決鈦合金機械加工困難的一種有效方法，它是依靠化學(xué)溶液對工件表面溶解的一種特種加工技術(shù)。與一般機械加工方法相比，腐蝕加工對成形零件的加工既可靠又有效[7-11]。鈦合金腐蝕加工是飛機制造和武器裝備研制中的一種重要的、不可缺少的技術(shù)，將在航空航天領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景：(1)加工薄壁零件和減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量，滿足武器裝備輕量化的要求。利用腐蝕加工在鈦合金薄板、薄壁零件表面上加工出淺的凹面和凹槽，在保證強度的前提下，盡可能將質(zhì)量減至最小，從而取得最大強度/質(zhì)量比。(2)加工復(fù)雜形狀和細微結(jié)構(gòu)。腐蝕加工適用于尺寸精度高和形狀復(fù)雜零件的精密微量化銑，可應(yīng)用于武器裝備精密零件和細微結(jié)構(gòu)的加工。

美國波音公司、歐洲空客公司和前蘇聯(lián)、英國等國在20世紀60年就開始進行鈦合金腐蝕加工的相關(guān)研究并用于飛機零件生產(chǎn)。但由于涉及專利及保密的內(nèi)容，有關(guān)鈦合金腐蝕加工的外文資料較少[12-16]。20世紀80年代后期，國內(nèi)李荻[17]、朱彥海[18]、戚運蓮等[19]學(xué)者對TC4、TA6以及工業(yè)純鈦等鈦材的腐蝕加工溶液及工藝參數(shù)進行了探討，提出了以氫氟酸-硝酸為基礎(chǔ)的腐蝕加工溶液。鈦合金極易吸氫，一般要求鈦合金在腐蝕加工后的氫含量不大于150×10-6，否則會有氫脆的危險，同時導(dǎo)致塑性及韌性明顯下降。因此他們還對腐蝕加工液配比、化銑深度、加工溫度對鈦材吸氫量的影響進行了探討，確定了影響吸氫量的主要因素。隨著新型武器裝備的研制，對鈦合金腐蝕加工技術(shù)的需求呈增長趨勢，同時對腐蝕加工質(zhì)量提出了更高的要求。本工作研究腐蝕加工液和工藝參數(shù)對TC1鈦合金加工速率、表面質(zhì)量等參數(shù)的影響，探索鈦合金腐蝕加工液中各成分的作用，測試腐蝕加工后TC1鈦合金的力學(xué)性能，為鈦合金腐蝕加工技術(shù)的進一步發(fā)展和廣泛應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料

采用退火狀態(tài)的TC1(Ti-2Al-1.5Mn)鈦合金材料作為實驗研究對象，其成分(質(zhì)量分數(shù)/%)為：Al 1.3，Mn 1.1，余量為Ti。試樣尺寸為70mm×50mm×2mm，如圖1所示，圖中黑點為厚度測量點。

圖1 腐蝕加工的TC1試樣Fig.1 TC1 specimen for corrosion processing

1.2 腐蝕加工工藝

鈦合金的腐蝕加工主要包括以下步驟：化學(xué)除油，酸洗，涂保護膠，固化，刻型，剝離保護膠，腐蝕加工，清洗，干燥，剝?nèi)ケＷo層。化學(xué)除油的目的是去除各類油脂，其溶液為NaOH 40g/L，Na2CO325g/L，Na3PO440 g/L，Na2SiO35g/L，溫度為70～90℃，時間為10～20min。將試樣浸入室溫的5%HF和40%HNO3混合溶液中1～3min以獲得新鮮光亮的金屬表面。使用AC-850保護膠對不需加工的部位進行保護，涂層的厚度控制在0.3mm。采用手術(shù)刀進行刻型，劃線時，刀身必須緊靠樣板并與零件表面垂直。腐蝕加工后立即用流動的冷水清洗，并浸入潔凈沸水中，取出干燥。最后用手剝?nèi)ケＷo層。

TC1鈦合金腐蝕加工溶液基本組成：氫氟酸、硝酸和添加劑。氫氟酸和硝酸是腐蝕加工液的主要成分(本研究中所有氫氟酸和硝酸分別指質(zhì)量分數(shù)為40%的氫氟酸和65%的硝酸)；添加劑HA和HN分別為陰離子和非離子表面活性劑，用以提高腐蝕加工質(zhì)量。

1.3 性能測試

1.3.1 溶液性能測試

腐蝕加工速率以單位時間的腐蝕加工深度來表示。用35DL超聲波測厚儀測試腐蝕加工前后的試樣厚度。

使用JC2000C接觸角/界面張力測試儀測試鈦合金/溶液界面張力，繪制界面張力-濃度標準曲線，即σ-C曲線。并從σ-C曲線中計算出溶液中不同濃度添加劑的界面吸附量，獲得添加劑在腐蝕溶液中的吸附等溫曲線，進一步了解吸附量與表面活性劑濃度的變化關(guān)系。

鈦合金腐蝕加工是一個放熱過程，在對其不實行外界強制控溫的前提下，測量出鈦合金腐蝕加工過程中的放熱量，為加工過程中溫度的有效控制提供依據(jù)。

Q=cmΔT

(1)

式中：Q表示反應(yīng)放熱量(J)；c為溶液比熱容(J/(kg·K))；m為溶液質(zhì)量(kg)；ΔT為溶液溫度差(K)。

1.3.2 材料性能測試

在Dimension Ⅴ型原子力顯微鏡Tapping模式下，分別對腐蝕前以及在不同氫氟酸-硝酸體積比的溶液中加工后TC1鈦合金試樣表面形貌進行觀察，并對粗糙度進行測量，掃描范圍為20μm×20μm。

室溫拉伸在5噸WDW-50電子萬能試驗機上進行，按照GB/T 228—2002《金屬材料室溫拉伸實驗方法》測試腐蝕加工、機械加工和原始樣載荷-位移曲線。載荷形式為拉-拉，加載速率為2mm/min。實驗中的TC1鈦合金原始試樣厚度為2mm，腐蝕加工和機械加工為1.5mm，見圖2。

鈦合金疲勞試樣厚度為2.5mm，分別采用腐蝕加工和機械加工的方法將疲勞試樣30mm×20mm工作區(qū)域單面去掉1.0mm，對比兩種方法加工的TC1鈦合金疲勞性能。疲勞試樣見圖3。使用100kN Power swing疲勞試驗機，環(huán)境溫度為18～25℃，頻率為50～60Hz，選取應(yīng)力比R=0.1，循環(huán)次數(shù)在104～107范圍內(nèi)。

2 結(jié)果與分析

2.1 溶液主體成分對TC1鈦合金腐蝕加工的影響

氫氟酸是溶液中氫離子的主要來源之一，提高氫氟酸濃度可以使侵蝕性的氫離子和氟離子含量增加，氫氟酸濃度增加，加工速度增加，如圖4(a)所示。硝酸的加入會帶來兩方面的影響，一方面提供腐蝕加工所需要的氫離子，另一方面促進鈦合金表面鈍化。在保持溶液中其他成分不變的情況下，討論硝酸濃度對腐蝕加工速率的影響，結(jié)果見圖4(b)。腐蝕加工速率在硝酸與氫氟酸的體積比為2時達到最大值。硝酸濃度較低時，氫離子含量隨著硝酸濃度的增加而增加，此時生成的鈍化膜不穩(wěn)定，容易被酸溶解，腐蝕速率大于鈍化膜形成的速率，因此腐蝕加工速率顯示了增加的趨勢；然而硝酸濃度繼續(xù)增加，鈍化膜的穩(wěn)定性提高，溶液與鈦合金基體的接觸受到抑制，腐蝕加工速度降低。

圖3 鈦合金疲勞試樣示意圖Fig.3 Schematic diagram of fatigue specimen of titanium alloy

圖4 腐蝕加工速率隨溶液主體成分濃度的變化 (a)氫氟酸；(b)硝酸Fig.4 The variation of corrosion processing rate with concentration of the main bath constituents (a)hydrofluoric acid;(b)nitric acid

2.2 溫度對TC1鈦合金腐蝕加工的影響

鈦在氫氟酸-硝酸混合溶液中的腐蝕溶解會產(chǎn)生大量的熱量，當裝載量為1dm2/20L時，不強制控溫條件下，加工70min后溫度從29℃上升到38.6℃，通過升溫的情況獲得腐蝕加工的放熱量，圖5和表1是在不強制控溫條件下測定的TC1鈦合金腐蝕加工過程中的升溫和放熱量情況(環(huán)境溫度29℃)，放熱量與鈦離子溶解量呈線性關(guān)系：

Q=2637.8+22819.4mTi

(2)

圖5 在不強制控溫條件下TC1鈦合金腐蝕加工過程中的溫升和放熱量 (a)溫升；(b)放熱量Fig.5 The temperature rise and amount of heat for corrosion processing of TC1 titanium alloy without mandatory temperature control (a)temperature rise;(b)amount of heat

Time/minTitaniumionconcentration/(g·L-1)Temperaturerise/℃Amountofheat/J100．122．45040200．233．67560300．355．010500400．466．613860500．588．016800600．698．818480700．819．620160

通過擬合公式可以得到溶解1g/L鈦離子大約放出25457J熱量。溫度過高，放熱量過大，腐蝕加工過程難于控制，酸霧較大。所以腐蝕加工溫度選定后，利用實驗測得的放熱量，選擇匹配功率大小的冷凍機，便于對腐蝕加工的溫度進行有效控制。

腐蝕加工速率是溶液溫度的單調(diào)增函數(shù)，如圖6所示。當溫度從25℃增加到50℃時，腐蝕速率從13μm/min上升到37.3μm/min，溫度每提高10℃，腐蝕速率約提高10μm/min，對數(shù)據(jù)進行擬合，得到：

v=T-12.2

(3)

圖6 腐蝕加工速率隨溫度的變化Fig.6 The variation of corrosion processing rate with temperature

為了能有效控制槽液和保證生產(chǎn)效率，腐蝕加工速率控制在16～18μm/min，因此溫度范圍為28～30℃。

2.3 添加劑對TC1鈦合金腐蝕加工的影響

當槽液中不使用添加劑時，腐蝕加工后邊緣出現(xiàn)明顯的氣溝；槽液中只加入添加劑HA時，邊緣的氣溝被消除了，但表面發(fā)黑；只使用添加劑HN時，表面光亮，但邊緣仍有不平整的現(xiàn)象；如果兩種表面活性劑同時使用時，能更好地提高圓角質(zhì)量、表面光亮度和腐蝕均勻性(圖7)。

圖7 使用復(fù)配添加劑腐蝕加工的TC1鈦合金Fig.7 Appearance of TC1 specimens processed using combined surfactants

添加劑吸附前溶液的起始濃度為C0，其表面張力為σ0；吸附后測得溶液的表面張力為σ；通過繪制溶液表面張力-濃度的標準曲線，可找到曲線上的轉(zhuǎn)折點，即臨界膠束濃度(CMC)，有助于選擇表面活性劑用量，使其在較低濃度下發(fā)揮更大效能，并從σ-C標準曲線求得其濃度為C時的吸附量，以不同的濃度對其相應(yīng)的吸附量Г作出吸附等溫曲線。

根據(jù)吉布斯吸附公式(4)，可以得到表面活性劑在30℃的飽和吸附量：

(4)

其中Г為吸附量，mol·m-2；R為氣體常數(shù)，8.314 J·mol-1·K-1；T為絕對溫度，K；C為表面活性劑濃度，mol·L-1；σ為表面張力，N·m-1。

圖8為含添加劑HA、HN與復(fù)配添加劑的腐蝕加工溶液的表面張力隨濃度變化關(guān)系曲線。曲線變化可分為兩個階段，第一階段溶液表面張力隨添加劑濃度的增加呈線性減小的趨勢，并在添加劑濃度達到一定值后出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點，這表明試樣表面吸附達到飽和。在第二階段添加劑濃度達到CMC值后，溶液表面上的添加劑濃度趨于穩(wěn)定，表面張力變化逐漸平穩(wěn)。非離子型表面活性劑HN的CMC值較低，這是由于其分子鏈長較長且含有大量的親水基團，添加劑濃度較低時固體表面的吸附位就幾乎被占據(jù)了，故這種非離子表面活性劑在很低濃度時便達到臨界膠束濃度。由圖9可知，在30℃時陰離子型表面活性劑HA的CMC為0.16g/L，σCMC為30.22×10-4N·m-1，非離子型表面活劑HN的CMC為2mL/L，σCMC為34.44×10-4N·m-1。復(fù)配型添加劑HA和HN的臨界表面張力為28.23×10-4N·m-1，明顯低于單組分添加劑的表面張力，說明兩種添加劑有較好的復(fù)配協(xié)同作用。

圖8 含添加劑HA、HN與復(fù)配添加劑腐蝕加工溶液的表面張力-濃度曲線 (a)HA；(b)HN；(c)HA+HNFig.8 Curves of the surface tension vs concentration of HA, HN surfactants and combined surfactant HA and HN in corrosion processing solution (a)HA;(b)HN;(c)HA+HN

添加劑HA、HN與復(fù)配添加劑HA和HN腐蝕加工溶液的吸附等溫曲線見圖9。吸附等溫曲線形狀與Langmuir單分子層吸附等溫線相似。從圖9中可知，添加劑在電極表面的吸附量隨著濃度變化大致可分為兩個階段：在第一階段，吸附量隨著濃度的增大呈近似線性增加規(guī)律，這是由于吸附單體分子鏈中范德華力的作用導(dǎo)致在固體表面上產(chǎn)生大量“半膠束”聚集體，吸附量隨著添加劑濃度增大快速增加。第二階段吸附量變化逐漸趨于平緩，這可能是因為添加劑濃度超過CMC值會在溶液中產(chǎn)生大量膠束聚團，添加劑離子單體和表面膠束在膠束與吸附表面的碰撞中會發(fā)生解吸，在吸附與解吸的共同作用下使得添加劑在鈦合金表面的吸附處于平衡狀態(tài)并逐漸達到飽和吸附量。

圖9 腐蝕加工溶液中添加劑HA、HN與復(fù)配添加劑HA和HN的吸附等溫曲線 (a)HA；(b)HN；(c)HA+HNFig.9 Adsorption isothermal curves of HA，HN surfactants and combined surfactant HA and HN in corrosion processing solution (a)HA;(b)HN;(c)HA+HN

添加劑HA、HN以及復(fù)配添加劑HA和HN臨界膠束濃度、飽和吸附量結(jié)果見表2。

HA有降低表面張力和潤濕的作用，固體表面因多余的能量而吸附產(chǎn)生的氣體，添加劑HA在氣-液界面定向吸附，以極性集團朝向液體，以非極性集團朝向氣體，使液體表面張力降低，當HA在腐蝕加工液中達到一定濃度之后，液體的表面張力低于鈦合金表面的張力，使液體更多地在固體表面上展開，增大腐蝕加工液與鈦合金表面的接觸面積，原有的固-氣界面完全被固-液界面所取代，這一作用可解釋添加劑能消除邊角氣溝的作用。HN有很好的穩(wěn)定性，同HA相容性好，能夠增加溶液的流動性能和分散能力，氣泡能及時從鈦基體表面排除，提高腐蝕均勻性和光亮度。同時添加兩種表面活性劑后，陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑形成膠團，表面張力降至最低值。

表2 腐蝕加工溶液中添加劑HA、HN與復(fù)配添加劑HA、HN的吸附物理參數(shù)值

2.4 腐蝕加工對鈦合金性能的影響

2.4.1 表面粗糙度

使用原子力顯微鏡觀察TC1鈦合金腐蝕加工前后表面微觀形貌，測試表面粗糙度。圖10為TC1鈦合金腐蝕加工前后AFM圖。從圖中色彩差異上可以看到腐蝕加工前試樣表面明亮、深暗區(qū)域色差較大，說明試樣表面高低起伏比較大，在氫氟酸-硝酸混合液中腐蝕加工后試樣表面明亮與深暗區(qū)域色差減弱，試樣表面整體趨于平坦。通過Nanoscope軟件分析鈦合金表面垂直距離曲線，得到腐蝕加工前后試樣表面凸起與凹坑處的差值情況。腐蝕加工前鈦合金表面凹坑與凸起處最大高度差值達到1.52μm，在氫氟酸和硝酸體積比為1 ∶2的溶液中加工后，表面凹坑與凸起處最大差值減少為1.35μm, 當氫氟酸和硝酸體積比增加到1 ∶3時，表面凹坑與凸起處的差值為1.19μm。原始試樣表面存在大量凹坑和凸起，硝酸的鈍化作用使得凸起處的腐蝕溶解速度大于凹坑處的溶解速度，且隨著溶液硝酸濃度增加，溶液的鈍化能力增強，使凹坑與凸起處腐蝕溶解速度差值不斷減少，體現(xiàn)為宏觀表面平均粗糙度的減少。

圖10 TC1鈦合金腐蝕加工前后AFM圖(20μm×20μm) (a)原始樣；(b)HF ∶HNO3=1 ∶2；(c)HF ∶HNO3=1 ∶3Fig.10 AFM diagrams of TC1 titanium alloy before and after corrosion processing(20μm×20μm) (a)before processing;(b)HF ∶HNO3=1 ∶2;(c)HF ∶HNO3=1 ∶3

2.4.2 拉伸性能

圖11是TC1原始、腐蝕加工和機械加工試樣的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(σ-ε)。各項拉伸性能指標見表3。原始、腐蝕加工和機械加工的拉伸曲線形狀基本相同。3條拉伸曲線都存在屈服現(xiàn)象，有明顯的屈服臺階，但波動微小，幾乎成一直線，材料的抗拉強度和屈服強度相差較大，塑性較好，有明顯的“頸縮”現(xiàn)象。對比發(fā)現(xiàn)，腐蝕加工和機械加工試樣的抗拉強度比原始樣下降0.4%和1.1%，屈服強度高于原始樣，伸長率比原始樣下降9.0%和6.6%。腐蝕加工后的試樣拉伸性能略優(yōu)于機械加工后的試樣。腐蝕加工對TC1鈦合金的室溫強度改變量不大，對拉伸性能影響很小。

圖11 TC1鈦合金原始、腐蝕加工和機加試樣的應(yīng)力-應(yīng)變曲線Fig.11 Stress-strain curves of TC1 titanium alloy before processing and after corrosion processing, mechanical processing

2.4.3 疲勞性能

對于航空航天器上的零部件或構(gòu)件，有時需要承受到很大的交變應(yīng)力。如飛機在起飛和降落時，相對于它在高空穩(wěn)定飛行時(承受比較均勻的載荷)，承受著很大的交變應(yīng)力，這個應(yīng)力甚至可以超過材料的屈服強度，此外，加載的頻率也很低，致使每一次循環(huán)周期都會發(fā)生一定量的塑性變形,使得這些零件的疲勞壽命較低。腐蝕加工是航空與航天工業(yè)零件成形的一種加工方法，因此需要考慮腐蝕加工工藝對鈦合金疲勞壽命的影響，將腐蝕加工后和機械加工后鈦合金的疲勞性能進行對比。由于疲勞數(shù)據(jù)測試時會受到多種因素的影響，為了使得到的數(shù)據(jù)可靠，在同一應(yīng)力水平下至少測試2個試樣，根據(jù)試樣斷裂情況以及數(shù)據(jù)的分散程度，適當增加測試試樣的數(shù)量。腐蝕加工和機械加工試樣的疲勞實驗數(shù)量及數(shù)據(jù)見表4。對疲勞數(shù)據(jù)進行擬合得到疲勞曲線，見圖12。

腐蝕加工試樣的疲勞曲線位于機械加工試樣疲勞曲線的上方。在同一加載應(yīng)力水平下，腐蝕加工試樣的疲勞次數(shù)大于機械加工試樣的疲勞次數(shù)；腐蝕加工試樣疲勞極限對應(yīng)的加載應(yīng)力高于機械加工試樣疲勞極限對應(yīng)的加載應(yīng)力，循環(huán)次數(shù)達到107未斷時，腐蝕加工試樣對應(yīng)的應(yīng)力為350MPa，機械加工試樣對應(yīng)的應(yīng)力為300MPa。結(jié)果表明腐蝕加工的疲勞性能優(yōu)于機械加工的疲勞性能。有色金屬材料手冊中TC1鈦合金原材料的疲勞性能數(shù)據(jù)為[1]：疲勞循環(huán)次數(shù)達到107未斷時的應(yīng)力為363MPa(測試條件：頻率100Hz，應(yīng)力比R=0.1)，與其進行對比發(fā)現(xiàn)腐蝕加工后TC1鈦合金的疲勞極限僅降低13MPa，因此研制的腐蝕加工工藝對鈦合金的疲勞性能影響較小。

表4 腐蝕加工和機械加工試樣疲勞數(shù)據(jù)

圖12 TC1鈦合金腐蝕加工和機械加工疲勞曲線Fig.12 Fatigue curves of TC1 titanium alloy after corrosion processing and mechanical processing

腐蝕加工和機械加工鈦合金試樣的斷裂一般發(fā)生在加工面的加工與未加工交接過渡區(qū)域處，對于腐蝕加工來說，其裂紋萌生于加工面過渡區(qū)的R圓角根部，R圓角易引起應(yīng)力集中，R的曲率半徑越小，R圓角及附近區(qū)域的應(yīng)力集中就越大，機械加工過渡區(qū)域幾乎呈垂直的狀態(tài)，因此更易引起應(yīng)力集中。

3 結(jié)論

(1)氫氟酸濃度增加，加工速率提高。硝酸能夠促進鈍化和降低表面粗糙度，濃度較低時，腐蝕速率大于鈍化膜形成速率，腐蝕加工速率呈現(xiàn)增加趨勢，濃度繼續(xù)增加，鈍化膜的穩(wěn)定性提高，腐蝕加工速率降低。硝酸與氫氟酸的體積比為2時加工速率達到最大值。

(2)溶液中含添加劑HN為2mL/L、HA為0.16g/L時，表面張力有最小值28.23×10-4N·m-1，其吸附量為15.10×10-6mol·m-2，兩者具有良好的協(xié)同作用，可提高圓角質(zhì)量、表面光亮度和腐蝕均勻性。

(3)鈦合金腐蝕加工放熱量較大，溫升較快。腐蝕加工速率是溶液溫度的單調(diào)增函數(shù)，因此在腐蝕加工過程中需要配備溫度控制裝置使溫度在28～30℃范圍內(nèi)。

(4)腐蝕加工對鈦合金力學(xué)性能影響較小。腐蝕加工TC1鈦合金試樣的疲勞性能優(yōu)于機械加工試樣的疲勞性能。在同一加載應(yīng)力水平下，腐蝕加工試樣的疲勞次數(shù)大于機械加工試樣的疲勞次數(shù)。TC1腐蝕加工和機械加工試樣的疲勞極限分別為350MPa和300MPa。疲勞裂紋起源于加工面R圓角根部區(qū)域。

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Corrosion Processing for TC1 Titanium Alloyand Its Effect on Matrix Properties

LIN Cui1,2，ZHAO Qing1,2，WEN Qing-jie3

(1 School of Material Science and Engineering, Nanchang Hangkong University,Nanchang 330063,China； 2 Corrosion and Protection Key Laboratory of Colleges and Universities of Jiangxi Province,Nanchang Hangkong University, Nanchang 330063,China；3 Department of Engineering Manufacture, Chengdu Aircraft Industrial Group Co., Chengdu 610092,China)

The influencing factors of corrosion processing rate and surface quality of TC1 titanium alloy were investigated. The mechanical properties of TC1 titanium alloy after corrosion processing were tested. Processing rate increases with the increasing hydrofluoric acid concentration; When nitric acid concentration is lower, corrosion dissolution dominates, when it is further increased, passivation plays the main role, when the volume ratio of nitric acid to hydrofluoric acid is two, the processing rate reaches the maximum value; corrosion processing rate exhibits linear relationship with the temperature, during corrosion processing, the temperature is controlled in the range of 28-30℃. Combined surfactants can lower the interface tension; their synergistic effect can improve the filleted corner quality of the transition zone, surface finish and corrosion uniformity. Corrosion processing has little effect on tensile property of TC1 titanium alloy. The fatigue property after corrosion processing is superior to that after mechanical processing, fatigue cracks initiate from the root zone ofRfilleted corner of the processed surface.

TC1；corrosion processing；processing rate；surface quality；mechanical property

10.11868/j.issn.1001-4381.2015.07.009

TG146.2+3

A

1001-4381(2015)07-0048-08

國家自然科學(xué)基金(51361024);航空科學(xué)基金(2012ZE56015)

2013-04-10；

2014-08-30

林翠(1976—)，女，教授，從事材料的腐蝕與防護的研究，聯(lián)系地址：南昌市豐和南大道696號南昌航空大學(xué)材料學(xué)院(330063)，E-mail: lincwi@sohu.com