Ti-6Al-4V（对应国标TC4、美标 ASTM B348 Grade 5）是目前应用*广泛的α+β 型钛合金，通过铝（α 稳定元素）和钒（β 稳定元素）的协同作用，兼具高强度、低密度、优异耐蚀性和生物相容性，在航空航天、医疗器械、海洋工程等领域占据主导地位。

1. 核心化学成分（质量分数）

该合金成分配比经过优化，实现强度与塑性的平衡，具体范围如下：

2. 关键性能指标

Ti-6Al-4V 的性能与热处理状态密切相关，退火态为*常用的供货状态，典型性能如下：

（1）力学性能

该合金比强度（强度 / 密度）远高于钢和铝合金，是轻量化结构件的理想材料；同时低温韧性优异，在 - 253℃液氮环境下仍能保持良好的抗冲击性能。

（2）耐腐蚀性能

合金表面可快速形成致密的 TiO₂钝化膜，在海水、潮湿大气、中性盐溶液、有机酸及弱碱介质中耐蚀性优异；在航空煤油、液压油等介质中稳定性良好，抗应力腐蚀开裂能力强；但不适用于强还原性酸（如浓盐酸）和高温强氧化环境。

（3）物理性能

• 密度：4.43g/cm³（仅为钢的 60%，铝合金的 1.6 倍）

• 熔点：1600-1660℃

• 热导率：7.5W/(m・K)（20℃），导热性低，隔热性能好

• 线膨胀系数：8.8×10⁻⁶/℃（20-100℃），尺寸稳定性良好

• 弹性模量：110GPa（室温），仅为钢的一半，减震性能优异

3. 加工与热处理工艺

（1）热加工

• 热加工温度范围：900-1050℃（高于 β 相变点约 995℃时，易导致晶粒粗大，降低韧性）。

• 终锻 / 终轧温度不低于 800℃，加工后空冷或炉冷，获得均匀的 α+β 双相组织；大型锻件建议采用等温锻造工艺，提升组织均匀性。

（2）冷加工

• 退火态的 Ti-6Al-4V 塑性中等，冷加工变形量不宜超过 20%，否则需进行中间退火（700℃保温 1-2 小时空冷）消除加工硬化。

• 适合制作薄板、管材、丝材等精密部件，冷加工后强度显著提升，但塑性下降。

（3）热处理

1. 退火处理：700-800℃保温 1-2 小时，空冷，消除加工应力，恢复塑性，是*常用的热处理工艺。

2. 固溶 + 时效处理：920-950℃保温 30-60 分钟水冷，再经 450-550℃保温 4-8 小时空冷，析出细小的 α 相，显著提升强度和硬度，适用于高载荷部件。

（4）焊接性能

• 可采用钨极氩弧焊（TIG）、等离子弧焊、电子束焊等工艺，焊接接头强度可达母材的 90% 以上。

• 焊接时需严格保护熔池和热影响区（通氩气保护），防止氧、氮、氢污染导致接头脆化；焊接后建议进行退火处理，消除焊接应力。

4. 主要应用领域

• 航空航天：飞机机身框架、机翼结构件、发动机叶片、起落架部件、导弹弹体等，轻量化优势可大幅降低装备自重。

• 医疗器械：人工关节、骨钉、种植牙、手术器械等，生物相容性优异，无排异反应，且耐体液腐蚀。

• 海洋工程：海水淡化设备管路、海洋平台连接件、海底探测仪器外壳等，耐受海水长期腐蚀。

• 汽车工业：赛车发动机气门、连杆，高端汽车排气系统部件，利用其轻量化和耐高温特性提升性能。

• 化工领域：耐腐蚀泵体、阀门、换热器等，适配强酸强碱以外的腐蚀工况。