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α+β钛合金的性能及常用Ti-6Al-4V(TC4)钛合金的应用

发布时间 :2020-06-20 23:15:32 浏览次数 :

Ti-6Al-4V钛合金在α+β相区锻造和退火得到的是等轴晶粒组织,塑性(δ和ψ)比较高,而在β相区锻造后空冷,在705℃退火的组织是魏氏组织,有高的断裂韧度和疲劳强度。这说明疲劳裂纹沿魏氏组织的α丛扩展,通路曲折,速度慢,这点与α合金的魏氏组织有高的疲劳强度是一致的。

主要α+β钛合金性能综述

(1)Ti-Al-V系合金

在钛合金中用量最大并且性能数据最为齐全的是Ti-6Al-4V(TC4)合金。此合金具有良好的力学性能和工艺性能(包括热变形性、焊接性、切削加工性和抗蚀性)可加工成钛棒、型材、钛板、钛锻件、模锻件等半成品供应。在航空工业上多用于制造压

气机叶片、盘以及某些紧固件等。当合金中的氧、氮控制到低含量时,还能在低温(-196℃)保持良好的塑性,可用于制作低温高压容器。

Ti-6Al-4V在不同温度加热和冷却后的性能见下表。

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从表中可以看出Ti-6Al-4V合金,从两相区加热水冷后的塑性并不差,还可以看出炉冷后的强度、塑性都不如水冷和空冷好。以下是Ti-6A1-4V合金典型的热处理工艺。

①去应力退火:600℃、2~4h,空冷。

②工厂退火:700℃、2h,空冷,或800℃、1h,空冷。

③再结晶退火:930℃、4h,炉冷至480℃,出炉空冷 

④双重退火:940℃、10min,空冷+700℃、4h,空冷。 

⑤固溶处理过时效:940℃、10min, 水冷+700℃、4h, 空冷。

⑥固溶处理+时效:940℃、10min, 水冷+540℃、4h, 空冷, 或900℃、30min, 水冷+500℃、8h,空冷.

工厂退火的温度强度高,但塑性、断裂韧性低,其他退火可改善塑性、断裂韧性及

裂纹扩展抗力。预先β退火后,再进行两相区加热处理也可大大改善合金的断裂韧性和抗蠕变性能。

固溶时效可以提高合金的抗拉强度(σt, 能够达到1250MPa左右) , 但损失断裂韧性。

由于这种合金的淬透性低,只适用于小零件的强化热处理。

TC3和TC10也属于Ti-Al-V系合金。只是TC4的铝含量要比TC3多一些,因此,TC3合金的强度较低,但是塑性和加工性较好,能够加工成板材使用。

TC10(Ti-6Al-6V-2Sn-0.5Cu-0.5Fe)合金是在Ti-6Al-4V基础上改进而得到的。合金中增加了β稳定元素,因而增加了淬透性,可淬透的直径达到50mm左右,使大截面的零件亦可进行强化热处理,克服了Ti-6A1-4V淬透性低的缺点。另外,添加锡、铜、铁等元素能够进一步提高合金的强度和耐热性。

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