钛合金介绍详解.ppt

内容提要 　魏氏组织α片结构的断裂韧性与屈服强度的关系 间隙元素的硬化能力比α稳定元素大，源于形成强的局部定向电子结合键。 α稳定元素和间隙元素的固溶强化 　 β稳定元素的钛固溶强化作用 多元合金强化更有效，固溶强化低温有效，高温时需沉淀析出强化。 钛合金的强韧化基础－α+β钛合金 2. α+β钛合金 Ti-6Al-4V是应用最广泛的α+β钛合金，其强度特性可通过控制α、β二相的相对含量及金相形态而变化。退火态合金拉伸强度约900MPa，而固溶时效态可以获得1200MPa。一般说来通过组织细化和β相变控制，可以获得高强度。首先经α+β两相区热加工后控制固溶处理，得到细而均匀分布的一次α相，再时效得到在前β相区析出细的二次α相质点。细的等轴α结构还具有较高的塑性、疲劳裂纹形成阻力和高温低周疲劳强度。 当合金在β相区处理时，则控制冷却可得到魏氏组织片状α相和网篮状组织。在相同强度条件下，这种组织具有比等轴α结构高的断裂韧性、疲劳裂纹扩展阻力和蠕变强度。 钛合金的强韧化基础－β钛合金和近β钛合金 β钛合金的β相可以残留到室温，但却是不稳定的β相，随后时效析出α第二相强化。这类合金主要是时效强化，在制备过程中可以有很好的工艺和成型性能，以后经热处理又可以得到很高的强度，其强度和韧性均可优于α+β钛合金。但是如果处理不当，β合金可产生严重脆性。 ?0.2=850+70d-1(MPa) 要求α析出相质点细小均匀析出。细化β晶粒可以推迟晶界α相优先析出。低温时效可以促进均匀析出和控制α长大，二次时效处理也可得到更加均匀的α。最有效的方法是控制位错结构，以促进α质点在位错处均匀析出。有三类不同方法可得到合适的位错结构，促进α均匀细小析出：一是固溶前冷加工；二是冷加工恢复处理；三是温加工（易得到合适的位错结构）。 高塑性：细β晶粒，适当大小的α沉淀强化 低塑性：粗大的β晶粒，ω相析出 当β晶粒大到一个临界值时，开始发生沿晶断裂而塑性下降，再增大到另一个临界值时塑性值降到零。 特点：钛合金的机械性能与耐蚀性都比纯钛有明显提高。 工业上使用的都是钛合金。 钛合金的主要腐蚀形态是氢脆和应力腐蚀破裂。 钛合金特点及牌号 钛合金 在纯钛中加入Al、Mo、Cr、Sn、Mn、V等合金元素形成钛合金，按退火组织可分为： α型 β型 （α＋β）型钛合金 分别用TA、TB、TC加顺序号表示。工业纯钛的室温组织为α相，因此牌号划入α型钛合金的TA序列。 显微组织是α相组织，含有α相稳定元素及中性强化元素。纯钛是一个典型的α-钛合金， α-钛合金中的主要元素是铝、锆、锡等。 当加入少量β相稳定元素时，可以得到近α-钛合金，显微组织上除α相基体外，还有少量β相。 典型的钛合金有Ti-8Al-1Mo-1V、IMI685（Ti-6Al-5Zr-0.5Mo-0.25Si） α型钛合金组织特点 α型钛合金 性能：室温强度低，高温强度高；具有良好的抗氧化性、焊接性和耐蚀性，不可热处理强化，退火态使用。 牌号：TA4、TA5、TA6、TA7、TA8等，常用的有TA5、TA7等，以TA7最常用。TA7还具有优良的低温性能。 用途：用于制造500℃以下温度工作的火箭、飞船的低温高压容器，航空发动机压气机叶片和管道、导弹燃料缸等。TA5主要用于制造船舰零件。 β-钛合金和近β钛合金： 这类合金含有大量的β相稳定元素，多数还含有铝、锆、锡等元素。 β-钛合金的室温强度可达到α+β钛合金水平，但具有最佳的工艺性能，不过其高温强度比不上α+β合金。 近β钛合金的显微组织也是由α+β钛合金两相组成。 典型的β-钛合金如Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al(Ti-15.3),典型的近β钛合金如Ti-10V-2Fe-3Al(Ti-10.2.3)。 β型钛合金 牌号：有TB21、TB2两个，可热处理强化，实际 应用的为TB2。 性能：合金的强度高、焊接性好。热稳定性差。 用途：用于制造350℃以下温度工作的飞机压气 机叶片、弹簧、紧固件等。 β型钛合金 含有较多的α相稳定元素和β相稳定元素，具有α+β相混合组织结构。这些相的金相形态和数量依成分、热加工变形和热处理方式而异。 这类合金可经处理得到很高的强度水平，典型例子有Ti-6Al-4V(IMI318)合金和IMI550(Ti-4Al-2Sn-4Mo-0.5Si). Ti-6Al-4V合金至今仍是使用最广泛的钛合金。 α+β型钛合金组织特点 α＋β型钛合金 性能：具有α型和β型钛合金的优点，但焊接性能不如α型钛合金，可通过热处理来强化。 牌号：TC1~TC11，常用的有TC3、TC4、TC6、TC10等，以TC4最常用。 用途：制造400℃以下工作的航空发动机压气机叶片，火箭发