一、基础牌号体系与概述

1. 牌号对应

• 国标：TC16

• 化学标识：Ti-3Al-5Mo-4.5V

• 俄对标牌号：BT16

• 合金类型：马氏体型α+β两相钛合金，中等β稳定系数（Kβ≈0.8）

2. 设计定位

专为冷塑性成型开发的高强钛合金，解决TC4冷加工塑性不足、冷镦易开裂的痛点，核心应用航空紧固件（螺栓、铆钉、自锁螺母），同时可用于350℃以下中长期服役的结构件。

3. 执行标准

3.1. GB/T 3620.1-2021 钛及钛合金牌号和化学成分

3.2. GB/T 2965-2022 钛及钛合金棒材

3.3. GJB 2218A-2001 航空用钛及钛合金棒材国军标

二、化学成分（质量分数%，余量Ti）

三、基础物理性能

1. 密度：4.68 g/cm³

2. β相变温度（β转变点）：860～865 ℃

3. 长期最高使用温度：350 ℃

4. 磁性：无磁性

5. 热导率：7.8 W/(m•K)（室温）

6. 线膨胀系数：8.6×10⁻⁶ /℃（20~300℃）

7. 弹性模量：110 GPa

四、热处理工艺与对应力学性能

1. 双重退火（工业主流供货态，冷镦专用）

工艺流程

780℃保温2h → 炉冷至500℃ → 空冷；再630℃保温4h → 空冷

室温力学性能（标准最低要求）

• 抗拉强度 Rm：815～930 MPa

• 屈服强度 Rp0.2：≥740 MPa

• 断后伸长率 A：≥14 %

• 断面收缩率 Z：≥60 %

核心优势：断面收缩率高，冷顶锻、冷铆、冷镦成型不开裂，是TC16区别于TC4的核心指标

2. 单段普通退火（少用，塑性偏低）

780℃保温2h，空冷；断面收缩率仅40%左右，不适合大批量冷成型加工

3. 固溶+时效强化（高强工况使用）

• 固溶：840℃保温1h，水冷

• 时效：510℃保温6h，空冷

时效态力学性能

• 抗拉强度 ≥1030 MPa

• 屈服强度 ≥910 MPa

• 伸长率 ≥10 %

4. 高温力学特性

350℃高温下抗拉强度仍≥600MPa，强度衰减幅度远低于纯钛、TA系列钛合金。

五、供货形态与规格

1. 棒材（核心产品）

• 规格直径：φ3 mm ~ φ120 mm

• 长度：100 mm ~ 6000 mm，支持零切、定尺裁切

• 表面状态：

1. 热轧黑皮锻棒：低成本毛坯料，用于锻造粗加工

2. 车光棒：去除氧化皮，尺寸精度±0.1mm，通用机加

3. 磨光精棒：镜面抛光，Ra≤0.8μm，冷镦紧固件直接用料

4. 冷拉丝棒：细直径线材，铆钉、微型螺栓原料

2. 其他配套型材

TC16线材、锻件、环件，少量板材（板材冷成型性能弱于棒材，极少量产）

六、加工工艺特性

1. 冷加工（核心优势）

退火态塑性优异，可直接冷镦、冷挤压、冷铆、滚丝，无需中间退火；应力集中敏感性极低，成型后无隐性裂纹，成品紧固件疲劳寿命稳定。对比TC4：TC4断面收缩率仅30%左右，大批量冷镦极易开裂，无法生产精密航空标准件。

2. 热加工

锻造温度区间750~840℃，变形抗力适中，锻后组织均匀。

3. 机加工

切削性能中等，建议使用硬质合金刀具，低速大进给；易粘刀，需钛合金专用切削液。

4. 焊接

可氩弧焊，焊后塑性下降，焊接件不建议做冷成型工序，仅用于静载结构。

七、耐腐蚀性能

1. 中性大气、海水、淡水、航空煤油、矿物油环境耐蚀优良；

2. 常温稀硝酸、弱碱溶液稳定；

3. 不适用于高浓度氢氟酸、高温浓盐酸、强还原性酸性介质；

4. 无电化学腐蚀倾向，与铝合金、不锈钢搭配不易发生电偶腐蚀。

八、核心应用领域

1. 航空航天（主力场景）

飞机机身、发动机舱、起落架配套紧固件：高强度螺栓、自锁螺母、实心铆钉、抽芯铆钉；350℃以下高温舱体连接件。

2.高端工业装备

无人机结构冷成型标准件，轻量化高强连接部件。

3. 高端精密机械

耐腐蚀高强度异形冷锻零件、液压阀体紧固件。

4. 特种装备

无磁仪器连接件、海洋设备耐海水紧固配件。

九、材料优缺点总结

优势

1. 冷塑性行业顶尖，可大批量冷镦成型，大幅降低紧固件加工成本；

2. 350℃中温强度保持稳定，兼顾轻量化与耐高温；

3. 无磁、耐大气/海水腐蚀，疲劳性能优秀；

4. 热处理可调范围大，可退火塑型、可时效强化。

局限性

1. 合金钼、钒含量高，原材料成本高于TC4；

2. 高温＞400℃强度快速下滑，不能用于高温热端部件；

3. 焊接后塑性大幅衰减，不适合焊接后再冷加工。