我国航空用钛合金材料研究现状

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1、我国航空用钛合金材料研究现状赵永庆，奚正平，曲恒磊（西北有色金属研究院，陕西西安7l00l6）摘要：评述了我国航空用钛合金材料研制部门近几年研究现状，包括高温钛合金、钛基复合材料、强韧性钛合金、阻燃钛合金等，以及将来的发展趋势。关键词：钛合金；高温钛合金；钛基复合材料；强韧性钛合金；阻燃钛合金中图分类号：TV252.4文献标识码：A文章编号：l005-5053（2003）S0-02l5-05钛及钛合金因比重小、比强度高、耐蚀、耐高Ti600。中国研制了7种高温钛合金，比美、英、俄温、无磁、可焊等优异综合性能在航空领域

2、得到广三国的总和还多两个。但我国研制的高温钛合金泛应用，如发动机的叶片、机匣等，机身的框梁等在航空上并没有得到真正应用，Ti533llS和等。飞机越先进，使用钛越多，如美国F22四代机77l5D550C钛合金反而在航天上得到很好应用。用钛量为4l%，其Fll9发动机用钛量为39%，是!.!"#$C用高温钛合金目前用钛量最高的飞机。钛合金研究起源于航Tcll是500C用的高温合金，西北工业大学空，航空工业的发展促进了钛合金的发展，航空利用近锻造工艺［l］和钛合金高温变形强韧化机!用钛合金也形成了自己的体系。航空用钛合金

3、的理，形成的三态组织，兼顾等轴和网兰组织的优研究一直是钛合金领域中最重要、最活跃的一个点，使其520C的高温性能相当于常规锻造500C分支，但其发展也极其坚辛，如高温钛合金为克服的性能水平（表l），即将Tcll合金的使用温度由“热障”问题，花费人们十几年的精力。原来限用的500C提高到520C［2，3］。合金使用温80年代之前我国的航空用钛合金研究是完度提高20C，相当于研制了一个新合金，该合金全仿制，逐步走向仿制与创新相结合的研究之路，已在FWPl4发动机中得到应用。研究水平并不落后于国外。本文重点介绍高温钛!.#

4、""$C用高温钛合金合金、钛基复合材料、强韧性钛合金、阻燃钛合金550C用高温钛合金典型代表是Ti55，等航空用钛合金近几年的材料研究部门的研究现Ti633G，Ti533llS。状及将来的发展趋势。Ti55的名义成分是Ti-5Al-4Sn-2zr-lMO-0.2Si-lNd，是中科院金属所根据Ti3X相析出的电子浓l高温钛合金度规律，设计的一种近"型高温钛合金。该合金在550C具有良好的综合性能（表2），制成的发动国外研制的550C以上使用的高温钛合金主机高压压气机盘、鼓筒和叶片顺利通过了超转、破要有美国的Ti-ll

5、00，英国的IMI829和IMI834，俄裂、低循环疲劳和振动疲劳试验，并成功经受了新罗斯的BY25Y和BT36以及中国的Ti55，［4］型航空发动机的长期试车考验。Ti633G，Ti533llS，77l5D，Ti-65Nd，Ti60以及Ti633G和Ti533llS合金是西北有色金属研究院独立研制的两种高温钛合金。Ti633G合金的收稿日期：2003-06-l5；修订日期：2003-08-22特点是：合金中添加少量稀土元素Gd，合金不仅基金项目：国家“十五”攻关项目“阻燃钛合金研制”；“颗具有良好的抗蠕变性能（表2

6、），而且还有很好的粒增强钛基复合材料研制”；中法合作项目（PRAMX00-热稳定性能和疲劳性能［5，6］，易于保证厚截面和05）；陕西省自然科学基金项目（2002ell7）；总装“十五”预研项目“高强韧钛合金研制”；军工863项目“低成本损伤变截面部件的组织均匀性和性能均匀性。容限钛合金研究”（2002AA305l07）Ti533llS合金的特点是：合金中的MO含量比作者简介：赵永庆（l966-），男，博士，教授。IMI829要高，高温瞬时强度较大（表2），在使用216航空材料学报第23卷表1520C用TC11合金（

7、近锻）的室温拉伸性能及热稳定性TabIe1TensiIepropertiesandthermaIstabiIityofTC11aIIoyfor520CbynearforgingTensiIeatRTTensiIeat520CThermaIstabiIityCreepproperty/%Forgingmethodbbbb500C520CMpa%%Mpa%%Mpa%%Mpa%%ConventionaIforging10611546780186110871439108112320.1290.224Nearforging10

8、981744840226111091538115316370.1030.134表2550C高温钛合金的主要力学性能TabIe2MainmechanicaIpropertiesof550ChightemperatureTiaIIoyTensiIeatRTTensiIeat520CThermaIstabiIityCreeppropertyat550