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钛及钛合金的重要性与应用

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:按组织类型的不同,钛合金分为α型钛合金、β型钛合金和α+β型钛合金,其代号分别用TA、TB、TC加序号表示。β型钛合金的典型牌号为TB1,一般在350℃以下使用,适于制造压气机叶片、轴、轮盘等重载的回转件,以及飞机构件等。

钛及钛合金的重要性与应用

5.4.1.1 纯钛

纯钛是银白色金属,密度为4.5 g/cm3熔点高达1 688℃,是一种高熔点的轻金属。钛有两种同素异构体,在882.5℃以上为体心立方晶格的β-Ti,882.5℃以下为密排六方晶格的α-Ti。

纯钛塑性好、强度低,容易加工成形,可制成细丝和薄片;在大气和海水中有优良的耐蚀性,在硫酸盐酸硝酸氢氧化钠等介质中都很稳定,钛的抗氧化能力优于大多数奥氏体不锈钢

钛的性能受杂质的影响很大,少量的杂质就会使钛的强度激增,塑性显著下降。工业纯钛中常存杂质有N、H、O、Fe、Mg等。根据杂质含量,工业纯钛有三个等级牌号TA1、TA2、TA3,“T”为“钛”字汉语拼音字首,其后顺序数字越大,表示纯度越低。

工业纯钛因其密度小、耐腐蚀,因此是航空航天船舶化工等工业中常用的结构材料,常用于制作350℃以下工作、强度要求不高的零件及冲压件,如飞机蒙皮、构架、隔热板,石油化工用热交换器,以及海水净化装置和船舰零部件。

5.4.1.2 钛合金

纯钛的强度很低,价格昂贵,为提高其强度,常在钛中加入合金元素制成钛合金。按组织类型的不同,钛合金分为α型钛合金、β型钛合金和α+β型钛合金,其代号分别用TA、TB、TC加序号表示。

(1)α型钛合金

钛中加入铝、硼等元素获得α型钛合金。α型钛合金的室温强度低于β型钛合金和α+β型钛合金,但高温(500~600℃)强度比它们的高,并且组织稳定,抗氧化性和抗蠕变性好,焊接性能也很好。α型钛合金不能淬火强化,主要依靠固溶强化,热处理只进行退火(变形后的消除应力退火或消除加工硬化再结晶退火)。(www.xing528.com)

α型钛合金的典型的牌号是TA7,使用温度不超过500℃,主要用于制造航空发动机压气机叶片和管道,导弹燃料缸,超声速飞机的涡轮机匣及火箭飞船的高压低温容器等。

(2)β型钛合金

钛中加入钼、铬、钒、锰等元素得到β型钛合金。β型钛合金有较高的强度、优良的冲压性能,并可通过淬火和时效进行强化。

β型钛合金的典型牌号为TB1,一般在350℃以下使用,适于制造压气机叶片、轴、轮盘等重载的回转件,以及飞机构件等。

(3)α+β型钛合金

α+β型钛合金塑性好,高温强度高,耐腐蚀,具有良好的低温工作性能,并可通过淬火和时效进行强化,热处理后强度可提高50%~100%。TC4是典型的α+β型钛合金,由于强度高,塑性好,在400℃时组织稳定,蠕变强度较高,低温时有良好的韧性,并有良好的抗海水腐蚀及抗热盐腐蚀的能力,所以适于制造在400℃以下长期工作的零件、要求一定高温强度的发动机零件,以及在低温下使用的火箭、导弹的液氢燃料箱部件等。

钛合金适于制造汽车发动机气门弹簧、气门和发动机连杆等,以及底盘部件中的弹簧、半轴和紧固件等。用钛合金制造板簧与用抗拉强度达2 100 MPa的高强度钢相比,可降低自重20%。

钛和钛合金由于其价格高,应用受到一定的限制,所以降低成本是未来钛合金的研制和生产工艺开发的重点。

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