钛工业新技术的发展

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1、钛工业新技术的发展钛合金研究所TRC－NINTRC－NIN被称为崛起的“第三金属”的钛因性能优良，在航空航天、化工冶金、能源电力、船舶汽车制造、建筑、文体用品中具有广阔的应用前景。然而钛的提取、熔炼、加工和设备制造的工艺复杂，能耗高，成本高；因而钛材价格是普通钢的十几倍至二十几倍，是不锈钢的5～8倍，严重地阻碍了钛的应用和发展。降低成本的途径主要有四条：★扩大生产规模；★降低原料和能量消耗，提高冶炼厂的金属回收率、加工厂的成材率和设备制造厂的成品率；★研究新技术新工艺；★开发研制低成本新型钛合金。TRC－NIN▲钛的冶炼现阶段钛的冶炼方法主要为：→Kr

2、oll镁还原法；→导电体介入还原法(EMR)；→Hunter法；→Armstrong法。TRC－NIN海绵钛的生产方法---镁还原法TRC－NINbeforecrushingaftercrushingTisponge:TRC－NIN英国剑桥大学、日本京都大学分别报道了“FFC剑桥工艺”和“OS京都工艺”生产电解钛的新方法(2002~2003)FCCCambridge法TRC－NINFCCCambridge原理图OS原理图以上新工艺缩短了海绵钛的生产周期，可大大提高海绵钛的生产率TRC－NIN由于FFC存在固相传质，电解效率较低，西北有色金属研究院杜继红

3、等人利用电解化学反应原理，探索出了在TiO2中加入CaCO3，提高了电解效率TRC－NIN▲钛合金研究近年来，钛合金的研发一直十分活跃。近期国内外研制的钛合金主要有：BT37、CT20、Ti-600、Ti-60、7715D、Ti-40、Ti-26、Ti-6Al-4V-2Mo-1Fe+10vol.%TiB2,TP-650、橡胶金属、Ti-B19、Ti-91等，这些合金可以满足不同构件对材料应用性能的要求，如CT20合金是一种应用于火箭发动机液氢管路的新型低温钛合金；Timetal511合金、Ti-B19合金和Ti-91合金等因具有良好的韧性、抗腐蚀性和透

4、声性等，将有望用于大型舰船制造和海洋工业中。TRC－NIN▲钛合金研究☼高温钛合金国内发展的600用钛合金Ti60和Ti600合金均是以Ti-A1-Sn-Zr-Mo-Si等高温系的基础上加入少量的稀土元素Nd，通过内氧化方式形成富有Nd、Sn和O的稀土相，降低基体中的氧含量，从而起到净化基体，改善合金热稳定性的作用，同时稀土第二相粒子的析出强化改善了其高温强度和蠕变性能。特别是西北有色金属研究院(NIN)自主研发的600C高温钛合金，合金中含有少量的Y，使合金在保证较高高温强度的同时，具有稳定的蠕变性能。TRC－NIN拉伸性能：（2mm板材）Rm＝

5、1075MPa；Rp0.2＝987MPa；A＝12％；Z＝18%蠕变性能：600C/150MPa/100hredu=0.03％；650C/100MPa/100hredu=0.07％。Ti600的性能TRC－NIN钛基复合材料是600ºC以上温度使用钛合金的延伸，TP-650合金是NIN自主研发的TiC颗粒增强的钛基复合材料，其设计使用温度为650C,该合金具有高的比强度、比刚度和良好的耐蚀性能，具有良好的综合力学性能TP－650复合材料TRC－NIN50万个复合材料（Ti-6Al-4V-2Mo-1Fe+10vol.%TiB2）汽车发动机排气阀

6、必用在ToyotaAlzeta汽车上。TRC－NIN美国坩锅材料公司通过冷壁坩锅熔炼技术和氩气雾化法，用钛锭，Al－V中间合金，碳化钛，硼化钛制成复合材料粉末，再经1000℃/103MPa/3hr热等静压制成挤压坯，经9：1挤压成12mm的棒材。TRC－NIN有望进一步提高钛合金使用温度的合金：700ºC：O相TiAl合金800℃：-TiAl合金变形困难，塑性低TRC－NIN☼损伤容限型钛合金在BT37、BT22型高强合金的改型上，如VT22PT(0.25％C+0.2％B)，它比BT22具有更高的室温、中温强度及蠕变持久性能;TC21高强高韧损伤容

7、限型钛合金Ti-Bl9高强高韧耐蚀钛合金TC4-DT中强高韧钛合金国内研制情况：国外研制情况：TRC－NIN合金强度（MPa）延伸率（％）断裂韧性Mpam0.5TC211100890Ti-Bl91250885TC4-DT9801495几种损伤容限型钛合金的性能对比西北有色金属研究院研制的高强韧损伤容限型钛合金Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Cr-Nb-Si系α＋β两相钛合金UTS=1100MPa,YS=1000MPa,EL=8%,RA=12%KIC=70MPam，疲劳裂纹扩展速率da/dN同Ti-6-4合金相当TC21合金TRC－NIN船用钛合金T

8、imetal-5111S合金美国Timet公司与美国和海军联合开发了一种具有强度适中，韧性高、