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純鈦及鈦合金主要用途分類

[ 信息發布:本站 | 發布時間:2019-12-12 | 瀏覽:80 ]

鈦是20世紀50年代發展起來的一種重要的結構金屬,鈦合金因具有強度高、 耐蝕性好、 耐熱性高等特點而被廣泛用于各個領域。世界上許多國家都認識到鈦合金材料的重要性,相繼對其進行研究開發,并得到了實際應用。20世紀50~60年代,主要是發展航空發動機用的高溫鈦合金和機體用的 結構鈦合金,70年代kai發出一批耐蝕鈦合金,80年代以來,耐蝕鈦合金和 高強鈦合金得到進一步發展。鈦合金主要用于制作飛機發動機壓氣機 部件,其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件。

鈦是同素異構體,熔點為1668℃,在低于882℃時呈 密排六方晶格結構,稱為α鈦;在882℃以上呈體心立方晶格結構,稱為β鈦。利用鈦的上述兩種結構的不同特點,添加適當的合金元素,使其 相變溫度及相分含量逐漸改變而得到不同組織的鈦合金(titanium alloys)。室溫下,鈦合金有三種基體組織,鈦合金也就分為以下三類:α合金,(α+β)合金和β合金。中國分別以TA、TC、TB表示。

α鈦合金

它是α相 固溶體組成的單相合金,不論是在一般溫度下還是在較高的實際應用溫度下,均是α相,組織穩定,耐磨性高于純鈦,抗氧化能力強。在500℃~600℃的溫度下,仍保持其強度和抗蠕變性能,但不能進行熱處理強化,室溫強度不高。

β鈦合金

它是β相 固溶體組成的單 相合金, 鈦合金(3)未熱處理即具有較高的強度, 淬火、時效后合金得到進一步強化,室溫強度可達1372~1666 MPa;但熱穩定性較差,不宜在高溫下使用。

α+β鈦合金

它是雙 相合金,具有良好的綜合性能,組織穩定性好,有良好的韌性、塑性和高溫變形性能,能較好地進行熱壓力加工,能進行淬火、時效使合金強化。熱處理后的強度約比 退火狀態提高50%~100;高溫強度高,可在400℃~500℃的溫度下長期工作,其熱穩定性次于α鈦合金。

三種鈦合金中最常用的是α鈦合金和α+ β鈦合金;α鈦合金的切削加工性zui好,α+β鈦合金次之,β鈦合金最差。α鈦合金代號為TA,β鈦合金代號為TB,α+β鈦合金代號為TC。

鈦合金按用途可分為 耐熱合金、高強合金、 耐蝕合金(鈦-鉬,鈦-鈀合金等)、低溫合金以及特殊功能合金(鈦-鐵 貯氫材料和鈦-鎳 記憶合金)等。典型合金的成分和性能見表。

熱處理 鈦合金通過調整 熱處理工藝可以獲得不同的相組成和組織。一般認為細小等軸組織具有較好的塑性、熱穩定性和疲勞強度;針狀組織具有較高的 持久強度、蠕變強度和斷裂韌性;等軸和針狀混合組織具有較好的綜合性能。

鈦合金具有強度高而密度又小,機械性能好,韌性和抗蝕性能很好。另外,鈦合金的 工藝性能差,切削加工困難,在熱加工中,非常容易吸收氫氧氮碳等雜質。還有抗磨性差,生產工藝復雜。鈦的工業化生產是1948年開始的。航空工業發展的需要,使鈦工業以平均每年約 8%的增長速度發展。世界鈦合金加工材年產量已達4萬余噸,鈦合金de牌號近30種。使用最廣泛的鈦合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5) Al-2.5Sn(TA7)和工業純鈦(TA1、TA2和TA3)。

鈦合金主要用于制作飛機發動機壓氣機部件,其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件。60年代中期,鈦及其合金已在一般工業中應用,用于制作電解工業的電極,發電站的 冷凝器,石油精煉和海水淡化的加熱器以及 環境污染控制裝置等。鈦及其合金已成為一種耐蝕結構材料。此外還用于生產 貯氫材料和 形狀記憶合金等。

中國于1956年開始鈦和鈦合金研究;60年代中期開始鈦材的工業化生產并研制成TB2合金。

鈦合金是航空航天工業中使用的一種新的重要結構材料,比重、強度和使用溫度介于鋁和鋼之間,但比鋁、鋼強度高并具有優異的抗 海水腐蝕性能和超低溫性能。1950年美國首次在F-84戰斗轟炸機上用作后機身隔熱板、導風罩、機尾罩等非承力構件。60年代kai始鈦合金的使用部位從后機身移向中機身、部分地代替 結構鋼制造隔框、梁、襟翼滑軌等重要承力構件。鈦合金在 jun用飛機中的用量迅速增加,達到飛機結構重量的20%~25%。70年代起,民用機開始大量使用鈦合金,如 波音747客機用鈦量達3640公斤以上。馬赫數大于 2.5的飛機用鈦主要是為了代替鋼,以減輕結構重量。又如,美國SR-71 高空高速偵察機(飛行馬赫數為3,飛行高度26212米),鈦占飛機結構重量的93%,號稱“全鈦”飛機。當 航空發動機的推重比從4~6提高到8~10,壓氣機出口溫度相應地從200~300°C增加到500~600°C時,原來用鋁制造的低壓壓氣機盤和葉片就必須改用鈦合金,或用鈦合金代替不銹鋼制造高壓壓氣機盤和葉片,以減輕結構重量。70年代,鈦合金在航空發動機中的用量一般占結構總重量的20%~30%,主要用于制造壓氣機部件,如鍛造鈦風扇、壓氣機盤和葉片、鑄鈦壓氣機機匣、中介機匣、軸承殼體等。航天器主要利用鈦合金的高比強度,耐腐蝕和耐低溫性能來制造各種壓力容器、燃料貯箱、緊固件、儀器綁帶、構架和火箭殼體。 人造地球衛星、登月艙、載人飛船和航天飛機 也都使用鈦合金板材焊接件。

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