AM-S 49-28-R R56400 钛合金 (Ti-6Al-4V) — 高强度与韧性的完美结合

材料概述

UNS R56400 (即 Ti-6Al-4V，Grade 5) 是商业应用最广泛的钛合金，占全球钛合金产量的 50% 以上。它属于 α+β 型钛合金，通过固溶强化和时效处理，实现了高强度、良好韧性、优异耐蚀性与可焊性的最佳平衡。广泛用于航空航天、医疗植入、化工、海洋工程及高性能汽车领域。

主要性能数据

一般性能

性能	数值	相关标准	产品形式
密度	4.43 g/cm³	AMS 4928R, ASTM B348, AMS 4928, AMS 4967	棒材

力学性能 (退火/时效态)

性能	数值	相关标准	产品形式
弹性模量	114.0 GPa	AMS 4928R, ASTM B348, AMS 4928, AMS 4967	棒材
断后伸长率	10 %	AMS 4928R, ASTM B348, AMS 4928, AMS 4967	棒材
洛氏 C 硬度	36 HRC	AMS 4928R, ASTM B348, AMS 4928, AMS 4967	棒材
抗拉强度	895 – 931 MPa	AMS 4928R, ASTM B348, AMS 4928, AMS 4967	棒材

热学性能

性能	数值	相关标准	产品形式	备注
线膨胀系数	7.7 – 10.0 × 10⁻⁶ 1/K	—	—	α+β 型钛合金典型值
熔点	1674 °C	AMS 4928R, ASTM B348, AMS 4928, AMS 4967	棒材	—
比热容	370 – 674 J/(kg·K)	—	—	α+β 型钛合金典型值
热导率	6.7 W/(m·K)	AMS 4928R, ASTM B348, AMS 4928, AMS 4967	棒材	—

电学性能

性能	数值	相关标准	产品形式
电阻率	1.80 × 10⁻⁶ Ω·m	AMS 4928R, ASTM B348, AMS 4928, AMS 4967	棒材

化学成分 (wt%)

元素	含量范围	相关标准	产品形式
铝 (Al)	5.5 – 6.75 %	AMS 4928R, ASTM B348, AMS 4928, AMS 4967	棒材
钒 (V)	3.5 – 4.5 %	AMS 4928R, ASTM B348, AMS 4928, AMS 4967	棒材
铁 (Fe)	≤ 0.40 %	AMS 4928R, ASTM B348, AMS 4928, AMS 4967	棒材
氧 (O)	≤ 0.20 %	AMS 4928R, ASTM B348, AMS 4928, AMS 4967	棒材
碳 (C)	≤ 0.10 %	AMS 4928R, ASTM B348, AMS 4928, AMS 4967	棒材
氮 (N)	≤ 0.05 %	AMS 4928R, ASTM B348, AMS 4928, AMS 4967	棒材
氢 (H)	≤ 0.0125 %	AMS 4928R, ASTM B348, AMS 4928, AMS 4967	棒材
钛 (Ti)	余量	—	—

工艺与应用特性

应用领域： 航空航天（压气机叶片、盘、环、机身结构件、紧固件、火箭发动机壳体、直升机旋翼叶片、关键锻件）；海洋工程（海上管材、油气装备）；生物医疗（植入体）；化工设备。
耐蚀性： 优异，尤其在氧化性、中性及弱还原性介质中表现出色；耐点蚀、缝隙腐蚀及应力腐蚀开裂能力强。
焊接性： 可采用 TIG、MIG、电子束、激光等熔焊工艺，焊接区性能接近母材；焊前需严格清洁，焊后通常需应力消除退火。
加工性： 热加工性良好（800–950℃），冷加工硬化率较高，需分级退火；机加工需用硬质合金刀具、低速大进给、充分冷却。
热处理： 固溶处理 (900–955℃, WQ) + 时效 (480–595℃, 2–8h) 可获得不同强韧性组合；退火态 (700–785℃) 适合深度冷成形。

选材建议

当设计要求兼顾高比强度 (强度/密度)、耐蚀性、生物相容性及可焊性时，R56400 是首选材料。对于更高强度需求，可考虑 Ti-6Al-4V ELI (Grade 23) 或 β 型钛合金 (如 Ti-10V-2Fe-3Al)；对于更高温度 (> 400℃) 长期服役，建议选用近 α 型合金 (如 Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo)。

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