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耐熱鈦合金的一般分類簡(jiǎn)述
鈦合金的分類辦法有多種。按安排結(jié)構(gòu)可分為α鈦合金、α+β鈦合金及β鈦合金;按運(yùn)用溫度可分為飛機(jī)結(jié)構(gòu)鈦合金和發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)鈦合金;按用途與特性又可分為低強(qiáng)度鈦合金、中強(qiáng)度鈦合金、高強(qiáng)度鈦合金、超高強(qiáng)度鈦合金、損害容限型鈦合金、低成本高功能鈦合金等。
(1)α型鈦合金
工業(yè)純鈦以及Ti中參加α安穩(wěn)元素如Al或中性元素Sn、Zr等,并且退火后的顯微安排為單一α相的合金稱為僅型合金。這類合金通過參加α安穩(wěn)元素固溶于α相中,以確保合金的熱強(qiáng)性和安排安穩(wěn)性。這類合金一般不能熱處理強(qiáng)化,具有中低強(qiáng)度、杰出的缺口韌性和高溫蠕變功能,以及高的塑性、可焊性和熱安穩(wěn)性,但加工功能較差。
這類合金有工業(yè)純鈦(如TA1、TA2、TA3等)以及Ti-AI、Ti-Al-Sn、Ti-Zr、Ti-Sn-Zr等系列如TA6(Ti-5Al)、TA7(Ti-5Al-2.5Sn)、TA16(Ti-2Al-2.5Zr)、TA19(Ti-6Al-2Sn-42r-2Mo-0.1Si)等。其合金商標(biāo)用TA表明,如TA1~TA28。
(2)近α型鈦合金
在儀型合金中參加少數(shù)的β安穩(wěn)元素(≤2%)或Mo當(dāng)量≤2%,如Mn、Mo、V、Nb、Cr等,使合金的平衡顯微安排中除了以α相為主外,尚有少數(shù)的β相(≤15%)。這類合金具有僅型合金的優(yōu)點(diǎn),一起又因β相而改進(jìn)了加工功能,能夠通過熱處理達(dá)到一定的強(qiáng)化作用,在高溫下保持較好的熱強(qiáng)性和安排安穩(wěn)性及杰出的綜合功能。現(xiàn)在熱強(qiáng)鈦合金大都?xì)w于這一類,如IMI-834、Ti-1100、BT36、Ti-6242S等。此外,由于該類合金不易發(fā)生塑脆改變,具有杰出的低溫功能,可在極低溫度下運(yùn)用,如Ti-5Al-2.5Sn。
這類合金的商標(biāo)多用TA表明。如TA12(Ti-5.5Al-4Sn-2Zr-1Nb-1Mo-0.25Si)、TA15(Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V)等。有的亦用TC表明,如TC1(Ti-2AI-1.5Mn)、TC2(Ti-4AI-1.5Mn)等。
(3)α+β鈦合金
當(dāng)鈦中含有a安穩(wěn)性元素和有2%~8%的B安穩(wěn)元素V、Mo、Cr、Nb、Fe等(或Mo當(dāng)量為2%~10%)時(shí),平衡態(tài)的安排一般是以僅相為主并含有10%~30%β相,這類合金即為α+β合金,一般稱為兩相鈦合金。當(dāng)合金中β相含量為30%~50%時(shí),又稱為富β合金。合金中β相含量的添加,不只改進(jìn)了合金的加工功能,并且添加了熱處理強(qiáng)化的作用,所以該類型鈦合金具有較高的高溫拉伸強(qiáng)度和室溫拉伸塑性、較好的室溫低周疲勞強(qiáng)度等功能,并且還具有較寬的安排可變性,可通過熱處理對(duì)功能進(jìn)行調(diào)整,使之既可用于低溫運(yùn)用環(huán)境(如Ti-6Al-4VELI),也可用于中等溫度區(qū)間,如Ti-6Al-4V、Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo是現(xiàn)在使用較廣泛的該類鈦合金。α+β型合金的商標(biāo)一般用TC表明,如TC4(Ti-6Al-4V)、TC4ELI(Ti-6Al-4VELI)、TC4-DT(Ti-6Al-4VβELI)、TC11(Ti-6.5A1-3.SMo-1.52r-0.3Si)、TC21(Ti-6Al-2Zr-2Sn-3Mo-1Cr-2Nb-0.1Si)、TC17(Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr)等。
(4)β型鈦合金
該類鈦合金參加的元素主要有Mo、V、Cr等,β鈦合金有較高的強(qiáng)度和優(yōu)良的沖壓功能,可通過淬火和時(shí)效進(jìn)一步強(qiáng)化。在時(shí)效狀態(tài)下,合金的安排為β相中彌散散布細(xì)小的α相顆粒。
典型合金的商標(biāo)是TB2,其成分為Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al,適用于制造壓氣機(jī)葉片、軸、輪盤等重載荷零件。