《钛合金锻造技术》PPT课件.ppt

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1、钛与钛合金锻造技术2008-09-09技术培训《专题》一、钛与钛合金热加工技术基础二、航空航天常用钛合金及其锻造技术三、钛合金锻件的常见缺陷与对策2008-09-09专题一的主要内容1.钛元素及钛资源概述2.钛合金的生产流程3.钛的基本特性4.钛的合金化原理5.钛合金的典型组织及分类6.钛合金锻造技术基础7.钛合金常用术语2008-09-09钛元素的发现2008-09-09钛元素与钛资源概述英国WilliamGregor发现钛元素的存在，将其命名为“mechanite”1791年1795年德国MartinHeinrichKlaproth,成功地从矿石（金红石）中分解

2、出氧化钛，将其更名为“Titans”1932年卢森堡WilhelmJustinKroll（被称为钛工业之父），用Ticl4和Na制取了大量的钛（Kroll工艺）1948年杜邦公司首先开始商业化生产金属钛钛元素在周期表中的位置2008-09-09钛元素与钛资源概述22号IVB族钛元素在自然界中的赋存状态2008-09-09钛元素与钛资源概述地壳质量的4‰，总储量34亿吨化学性质活泼，无钛的单质，主要是氧化物金红石钛铁矿钛资源的分布2008-02-18钛元素与钛资源概述2008-02-18钛合金的生产流程钛矿石海绵钛钛合金铸锭变形钛合金铸造钛合金叶片盘件蒙皮……叶片机匣蒙皮

3、……成品312大棒材小棒材板材管材型材半成品海绵钛的生产工艺2008-02-181钛矿（金红石）四氯化钛(TiCl4)海绵钛Kroll：镁还原Hunter：钠还原氯化●海绵钛根据杂质含量的不同，可分为0级、1级、2级等不同等级。0级海绵钛杂质含量最低。钛合金的生产流程VAR钛锭的2008-09-092飞机和发动机使用的钛合金一般要经过2～3次熔炼。（增加熔炼次数可使成分均匀化）冷壁铜坩埚熔炼技术冷炉床熔炼技术熔炼缺陷及钛合金的生产流程惰性气体保护下的电渣重熔炉ESR硬度降低，偏析区为等轴组织，α相增多。锻件表面或剖面形成亮条，一般单件报废。指氧、氮、碳等间隙元素的富集区

4、，严重时形成化合物，硬度高,危害大，也叫硬偏析、α偏析。一旦发现，整炉报废钛锭的2008-09-092熔炼缺陷及钛合金的生产流程由于配料和焊电极时带入钨、钼等难熔金属，冶炼时未被熔化造成。可用超声或涡流检验控制。高密度夹杂偏析类冶金缺陷高β稳定元素偏析，因局部β稳定元素偏高而形成β斑点。β斑点间隙元素偏析低Al、V偏析也叫软偏析高Al偏析钛合金TC4中的高间隙缺陷200X正常区Hv300缺陷区Hv493由于α稳定元素Al较多而形成的偏析。也形成亮条，硬度偏高。单件报废。2008-09-09钛合金的生产流程铸锭开坯3将粗大的铸态组织改变为变形态组织，为后续加工进行组织准备

5、。目的：方法：自由锻、挤压、平锻、快锻、精锻原则：β区加热，足够变形量，变形先小后大，防止裂纹和局部变形。2008-09-09钛合金的生产流程常用开坯设备2008-09-09钛的基本特征(1)密度(纯钛密度介于铝和铁之间。(2)导热性差，导热率仅为铁的1/6，铝的1/15。(3)摩擦系数较大。(4)热膨胀系数较低。(5)弹性模量较低。(6)无磁性。钛元素的基本特征同素异构转变TitaniumAlloysTiAlAlloysSuperalloysRefractoryMetalsandIntermetallicsMgAlSingleCrystalSuperalloysSpe

6、cificStrength(MPa/(Mg/m3))50100150200250Temperature(ºC)20070012001700CMC2008-09-09钛的基本特征钛合金的基本特征高的比强度（对飞机及航空发动机尤其重要）优异的耐蚀性能使用温度范围大低阻尼特性钛合金相图2008-02-18钛的合金化原理中性型α稳定化型β稳定化型β同晶型β共析型ZrHfSnAlGaGeONCMoVNbTaFeMnCrCoNiCuSiH2008-09-09钛的合金化原理完整的Ti-Al合金相图2008-09-09钛的合金化原理钛的主要合金元素1、α稳定元素：提高β转变温度，扩大α

7、相区。距Ti较远，化学性质差别大。包析反应，提高热稳定性Al：应用最广泛，强效。降低熔点，提高β转变温度。原子置换方式增加网格畸变，室温和高温均强化。相当于钢中碳的作用，提高热稳定性和焊接性。GaGe：稀贵元素，应用少，作用正在研究中。ONC:间隙元素，强度提高，塑性下降。脆性威胁，严格控制含量。2008-09-09钛的合金化原理钛的主要合金元素2、β稳定元素：降低β转变温度，扩大β相区。固溶强化，提高淬透性和热处理强化效果。VMo：β同晶元素，靠近Ti，晶格类型与β-Ti相同。NbTa与β相无限互溶，在α相中有限溶解。提高强度，保持