TC4合金背景现状进展.docx

主体2.1历史背景钛合金是20世纪50年代发展起来的一种重要金属材料，钛合金因具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛应用于各个领域。近年来更是迅速发展成为具有强大生命力的新型关键结构材料，在军工、民用等部门获得了关泛的应用。钛合金的应用决定于钛及钛合金的特点和对产品的要求。概括起来，钛及钛合金的特点有如下(1)钛的密度小、比强度高。钛的密度为4510kg/ m3，介于铝(2700kg/m})和铁(7600kg/m})之间。钛合金的比强度高于铝合金和钢。C2)钛合金的工作温度范围较宽，低温钛合金在一253 0C还能保持良好的塑性，而耐热钛合金的工作温度可达5500C左右，其耐热性且，钛的腐蚀性能的突出特点是不发生局部腐蚀和晶间腐蚀，一般为均匀腐蚀。(4)钛的化学活性很高，极易受氢、氧、氮的污染，难以冶炼和加工，使得生产成本较高。(5)导热性差(只有铁的1/5，铝的1/3) ,摩擦系数大(0.42),抗磨性也较差，故在切削加工时，容易使工件及刀具温度升高，造成粘刀，降低刀具寿命，故切削加工性差。C6)弹性模量低，影响构件的刚度，也使细长构件的使用受到限制，不过在某些情况下，也可利用钛的a/E比值大的特点制作弹性元件。氢化钛粉制备钛及钛合金材料研究进展C钛及钛合金具有耐腐蚀、比强度高等突出优点而被称作“太空金属”或“海洋金属”，近年来更是迅速发展成为具有强大生命力的新型关键结构材料，在军工、民用等部门获得了关泛的应用[1-4]。[1]ARCELLA F G, FROES F H. Producing titanium aerospacecomponents from powder using laser forming [J]. JOM, 2000,52(5): 28-30[2]FROES F H, HEBEISEN J. Advances in powder metallurgyapplications-A review: FROES F H. Proceedingsof theAdvanced Particulate MaterialsProcesses[C]. USA: MetalPowder Industries Federation, 1997: 1-26[3]喻岚，李益民，邓中勇，等采用氢化钛粉制备Ti-6A1-4V合金[J]湖南冶金，2004, 32(5): 17-19.YU Lan, LI Yi-min, DENG Zhong-gong, et al. Preparation ofP/M Ti-6A1-4V alloy using TiHZ powder [J]. Hunan Metallurgy,2004, 32(5): 17-19[4]KEINATH议MOHS R, BUNK W. Development in powdermetallurgy(P/M) Ti6A14V technology for aircraft parts:KIMURA H, IZUMI O. Titanium 80 Science and Technology:Proceedings of the Fourth International Conference on Titanium,Kyoto 1980[C]. USA: Metallurgical Society of AIME, 1980:2215-2222B现状目前已研究出的钛合金有100多种，然而只有20~30种达到商业应用水平。20世纪50年代初期，由美国的Illinois技术研究所开发的属于。α﹢β型的Ti6A14 V合金是最典型、研究最为深入的钛合金，具有良好的综合力学性能，如表1所示其应用率占50%以上，主要用于航空工业。锻造和铸造方法生产钛合金，工艺复杂、成材率低，阻碍了其更为广泛的应用[]。因此，需要寻找流程简单且成本较低的钛合金制备工艺，使其达到汽车、体育器械等民用行业所能接受的材料性能及成本水平。粉末冶金是一种生产复杂形状零件的近净成形技术，具有工艺流程短、材料利用率高、组织细小均匀、成分可控以及近净成形等优点[7~9]，是制备高性能、低成木钛合金的理想工艺。传统粉末冶金方法是在加热加压条件下使钛合金粉末成形，利用微塑性变形和原子扩散实现烧结致密化。但钛在高温下流动应力高、原子扩散能力低，需要1400℃的烧结温度才能获得理论密度超过90%的钛材。钛合金在此高温下会形成有害的过热组织β相，材料孔隙度较高，尺寸大且分布不均匀[3]，致密度仅能达到95%左右[4,5]。采用以TiH粉为原料的粉末冶金工艺制造钛产品是近年国际研究热点。以成本较低的氢化钛粉为原料、采用一步法也可以制得钛合金，即脱氢在脱脂(或烧结)过程中实现，与前一种方法相比该法工序