主题结论：TC16钛合金（名义成分Ti-3Al-5Mo-4.5V）是一种马氏体型α+β两相合金，β不变系数约0.83，因沉量轻、比强度高、耐侵蚀、抗委顿且加工塑性好，是造作航空紧固件的梦想资料。冷镦成形时TC16塑性变形能力强，可在1 s内急剧达到80%变形量，工作量仅为热镦的30%~50%，效能高、成本低，但工艺参数拔取不当会导致褶皱、飞边和开裂。尝试批注：紧固件头部压缩变形量为3 mm时表表光洁无缺点，变形量达5 mm时出现褶皱、飞边和45°方向开裂；相比1工位一次成形，2工位成形组织更均匀、硬度散布更不变，力学机能更优。宝鸡Betway必威金属专业供给TC16等α+β型钛合金棒材、丝材，可配套航空紧固件用钛材。

一、基础认知（Q1-Q5）

Q1：TC16是什么钛合金？为什么适合做航空紧固件？

TC16钛合金名义成分为Ti-3Al-5Mo-4.5V，是一种马氏体型α+β两相合金，其中β相的不变系数约为0.83。TC16拥有沉量轻、比强度高、耐侵蚀、抗高温、优良的抗委顿性、力学机能和加工塑性蹬着点，宽泛利用于航空航天、汽车、船舶和医疗等领域，是造备航空紧固件梦想的资料之一。

Q2：TC16航空紧固件怎么成形？

TC16钛合金紧固件成形工艺蕴含热镦和冷镦两种。热镦工艺过程复杂、造作成本高、效能较低，需经时效热处置提高强度后能力使用，且气体；そ橹驶嵩斐煽掌，容易出现表表油污传染或加工过热；冷镦则利用TC16较强的塑性变形能力，在1 s内急剧达到80%变形量，工作量仅为热镦时的30%~50%，节俭加热工序、效能大幅提高、成本降低，且冷镦后紧固件产生加工硬化，力学机能可满足工业需要，表表质量好，适合大批量出产。

Q3：冷镦为什么好？有什么风险？

冷镦省去加热处置工序，效能高、成本低、适合大批量出产，且产生加工硬化、表表质量好。但冷镦工艺参数拔取不当会造成紧固件塑性危险和表表开裂，严沉限度冷镦成形紧固件的利用，因而需合理节造变形量和工位规划。

Q4：本钻研用的TC16棒料是怎么造备的？

本尝试用TC16钛合金棒料由中国科学院金属钻研所提供，铸锭经开坯、铸造和轧造后，进行780℃退火、保温2 h、炉冷到550℃、最终空冷得到棒料，再加工成φ7 mm、长50 mm的棒材用作冷镦初始资料。其重要化学成分（质量分数）为：Al 3.48%、V 4.68%、Mo 5.23%、O 0.12%，其余为Ti。

Q5：冷镦尝试设计了哪几种规划？

利用4工位精锻机进行分歧工位的紧固件镦压成形尝试，对比了两种规划：一是2工位冷镦（第1工位成形橄榄头、第2工位成形圆饼头）；二是1工位1次镦压成形。为钻研变形量影响，对2工位镦压紧固件头部门别选取3 mm和5 mm变形量冷镦成形并比力。

二、变形量对成形质量的影响（Q6-Q9）

Q6：变形量3 mm的2工位冷镦成效若何？

变形量3 mm的2工位冷镦，第1工位镦压得到橄榄头螺栓长度43 mm，第2工位终镦总长40 mm，圆饼头头部厚度3 mm、直径φ14 mm。紧固件表表质量优良，没有出现头部开裂和杆部弯曲，终镦圆饼头头部上表表与侧面出现倒角但棱角不显著。

Q7：变形量5 mm会出现什么缺点？

变形量5 mm时，第1工位橄榄头已出现较大变形、头部向下偏移，橄榄头头部出现褶皱、表表粗糙，头部与杆部相接的颈部出现飞边；终镦螺栓颈部同样出现飞边、头部表表褶皱粗糙并出现分层景象，头部还沿45°方向开裂，这是由头部镦压时受到较大剪切力所致。

Q8：为什么变形量不宜超过5 mm？

冷镦时TC16紧固件头部变形量不宜超过5 mm，由于变形量过大容易出现褶皱、飞边和裂纹等缺点，不利于紧固件的成形和使用寿命。3 mm变形量下成形质量优良，是更安全、不变的工艺选择。

Q9：1工位与2工位成形表观差距大吗？

变形量3 mm时，1工位1次镦压成形的紧固件成形优良、表表无开裂，圆饼状头部上表表与侧面棱角显著，成形成效与2工位3 mm变形量了局极度类似。两者宏观表表都无显著缺点，差距重要体此刻微观组织和硬度散布上。

三、微观组织对比（Q10-Q12）

Q10：冷镦后紧固件头部组织怎么散布？

紧固件头部出现一字交叉变形剪切带，按变形水平分为3个区域：Ⅰ区为最幼变形区；Ⅱ区变形水平最大，为剪切带区；Ⅲ区变形水平居中，属变形居中区。1工位剪切带区更窄、弧度更大、更靠近头部顶端，这是由于没有初镦过渡，一次成形受力集中。

Q11：1工位成形的微观组织有什么问题？

1工位一次成形虽宏观无显著缺点，但微观上头部出现大幼不均匀的微孔洞和微裂纹，且微裂纹方向与镦压方向呈45°散布，注明头部的剪切变形容易导致剪切类塑性危险，这些均不利于紧固件的成形和使用寿命。Ⅱ区α相和β相被压成纤维状、散布缜密；Ⅲ区两相变长条状，出现部门晶粒粗壮和部吩旖直晶界。

Q12：2工位成形的组织为什么更好？

2工位成形因有第1工位冷镦成形做模头过渡，减幼了应力集中，提高了组织在变形过程中的不变性。其Ⅰ区拥有显著等轴组织、两相藐幼且散布均匀；Ⅱ区α相和β相沿镦压方向垂直方向拉伸变长呈链状分列，无孔洞和微裂纹；Ⅲ区组织散布更均匀、晶粒粗化不显著。终镦得到的紧固件微观组织散布更均匀、成效更好。

四、显微硬度对比（Q13-Q15）

Q13：冷镦后硬杜仔什么变动？

TC16钛合金棒料初始硬度为277 HV?.?，冷镦后紧固件整体硬度都有提高，但各部位变动水平分歧。剪切带Ⅱ区硬度最高，变形居中区次之，最幼变形区硬度提高最幼。硬度测试前提为23℃、尝试力2 N、保荷15 s，每区测5点取均匀。

Q14：1工位与2工位硬度散布有何差距？

整体上1工位一次成形的硬度高于2工位，尤其在剪切带区，1工位逾越2工位近30 HV?.?，仅Ⅲ区2工位略大。

Q15：为什么2工位力学机能更不变？

1工位成形紧固件即便在统一变形区域，硬度散布也不均匀，Ⅰ、Ⅱ区各测试点差值可达20 HV?.?左右，Ⅰ和Ⅱ区硬度差值达54 HV?.?；这是由于一次成形变形量大、头部金属流动不均匀，大变形量下产生大量位错，位错强化导致硬度差距。2工位成形紧固件分两次镦压，初镦的橄榄头使组织变形有过渡阶段，终镦时金属流动更均匀，各区域间硬度差值均在30 HV?.?以内，硬度散布更均匀，力学机能更不变。

五、采购与供给（Q16-Q18）

Q16：航空紧固件用TC16钛材应关注哪些指标？

• 化学成分：Al、V、Mo主元素及O、N、H、Fe间隙元素按尺度节造。

• 组织状态：退火态（如780℃×2h）棒料，初始硬度约277 HV，组织均匀。

• 冷镦成形性：可通过冷镦尝试验证表表质量、剪切带组织和硬度散布是否均匀。

• 力学机能：冷镦后硬度、强度满足航空紧固件验收要求。

• 探伤与可追忆：材质批次可追忆、探伤合格。

Q17：TC16冷镦工艺怎么？

从本钻研看：头部压缩变形量建议节造在3 mm左右，不宜超过5 mm，预防褶皱、飞边和45°开裂；成形规划优先选取2工位（初镦橄榄头+终镦圆饼头），虽硬度提升略低于1工位，但组织均匀、硬度散布不变，更利于紧固件成形和使用寿命。现实应凭据紧固件规格和验收标正确定变形量、工位数及光滑方式（本尝试用地蜡光滑）。

Q18：宝鸡Betway必威金属能供给TC16钛材吗？

Betway必威（简称"Betway必威金属"）成立于2005年，位于陕西宝鸡中国钛城，专业从事钛、锆、钽、铌、镍、钨钼等罕见金属资料的加工、出产、经销与研发，已通过ISO 9001认证。TC16属于Betway必威金属供给的α+β型钛合金商标（TC1、TC6、TC8-1、TC10、TC11、TC16、TC17、TC18、TC19、TC21、TC25等），可提供铸锭、方坯、棒材、板材、锻件及管棒丝带板箔网饼环等状态产品。产品严格按国度尺度与客户约定组织出产与检验，材质可追忆，出口美国、日本、德国及东南亚等地，可为航空紧固件用钛材提供靠得住配套。

总结：TC16钛合金因高比强度、优良加工塑性和冷镦硬化个性，是航空紧固件梦想资料。冷镦相比热镦效能高、成本低（工作量仅热镦30%~50%），但需严控工艺参数：头部压缩变形量建议约3 mm、不宜超过5 mm，不然出现褶皱、飞边和45°开裂；成形规划宜选2工位（初镦+终镦），固然硬度提升略低于1工位（剪切带区316.66 vs 344.98 HV?.?），但组织均匀、各区域硬度差值在30 HV以内，力学机能更不变，无微孔洞和微裂纹。宝鸡Betway必威金属专业供给TC16等α+β型钛合金棒丝材，严格按国标出产检验、材质可追忆，可为航空紧固件提供靠得住钛材配套。

（本文数据引自杨万博、霍元明、何涛等《TC16钛合金航空紧固件冷镦成形尝试钻延追，《塑性工程学报》2020年第27卷第10期，7-12页。）