高强钛合金的发展与应用

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1、第20卷专辑1V01．20SpecialI中国有色金属学报TheChineseJournalofNonferrousMetals2010年IO月Oct．2010文章编号：1004．0609(2010)SI．s0958—06高强钛合金的发展与应用王鼎春(宝钛集团有限公司，宝鸡721014)摘要：介绍高强钛合金的发展与应用现状，着重分析美国、俄罗斯高强钛合金的发展、现状及应用，探讨高强钛合金的发展方向，并对高强钛合金的发展趋势进行了展望。关键词：钛合金；应用；发展中图法分类号：TGl46．2文献标志码：ADevelopm

2、entandapplicationofhigh-strengthtitaniumalloysWANGDing—chun(BaotiGroupCo．，Ltd．，Baoji721014，China)Abstract：Thehistoryofdevelopmentandapplicationofhigh-strengthtitaniumalloyswerereviewedwiththeemphasesonthecasesoftheUnitedStatesandRussia．Thedevelopmenttrendsofthe

3、sealloyswerediscussed．Andthefuturefiendsinhigh—strengthresearchwereproposed．Keywords：titaniumalloys；application；development钛及钛合金由于比强度高、耐蚀性好等特点，在承力结构材料方面得到了越来越广泛的应用。20世纪50年代初，钛成功地应用在飞机上，虽然当时每架飞机的用钛量只占飞机结构质量的1％，但是开拓了钛在宇航工业中应用的广阔前景。现在世界上各种高速飞行器(飞机、火箭等)都广泛采用高强钛合金作为

4、结构材料，尤其是在宇航结构件中的应用越来越多，如战斗机中的钛比例已从最初的1％提高到现在的41％。目前，高强钛合金【l-3】已成为钛合金发展和应用的主要方向之一。高强钛合金是指经热处理后室温强度大于1100MPa的钛合金，它包括热处理强化马氏体a邯型合金、近亚稳声型钛合金和亚稳∥型钛合金3种类型，主要用来代替飞行器结构中常用的高强结构钢，可使结构件质量减轻30％,--40％，如美国的Ti～4AI．3Mo．1V，Ti．62222S，Ti．1023，Ti．15V-3Cr-3Sn．3AI和p21S等合金；俄罗斯的BTl4，

5、BTl5，BTl6，BT22，BT23和BT35等合金；中国的TB2，TB3，TB5，TB6，TB8，Ti．62A，TCl8，TC21和BTi．6554等合金。各国高强钛合金发展现状单纯靠合金化强化的钛合金的室温拉伸强度一般不超过1100MPa，如果需要更高强度的结构钛合金，则必须发展可热处理强化的钛合金。热处理强化钛合金，在保持所需塑性的情况下，有可能将室温拉伸强度提高到1500MPa。40余年来，钛合金的发展取得了巨大成就，其抗拉强度从300--400MPa提高到1500MPa左右，从而在航空工业上的应用迅速增加

6、，广泛应用于各种飞机和发动机上，在F．22战斗机和V2500发动机上的的用量分别占到结构质量的41％和31％。可以说，钛合金在现代飞机上的应用，已经成为航空业发展的重要标志之一。通信作者：王鼎春：电话：0917．3382841：E-mail：wangdingchun@baoti．C0m第20卷专辑1王鼎春：高强钛合金的发展与应用s95920世纪80年代以来，为满足飞机结构用钛的需求，高强钛合金获得了长足发展，其中，对高强钛合金研究最广泛、生产量最大和应用量最多的应属美国和俄罗斯，已形成了各自发展且各具特色的局面。俄罗

7、斯研究人员研究了Mo当量对钛合金拉伸强度的影响，如图1所示。从图1可以看出，随着Mo当量增大到10％11％，退火钛合金的强度提高，这时，合金组织大致为相等数量的6t和口相，然后强度下降。固溶时效钛合金的拉伸强度随着Mo当量增加到12‰14％而提高，然后下降。这是因为，当Mo当量增加到临界浓度时，淬火时形成的亚稳定口相的数量增加。因此，为获得高强度钛合金，在合金设计时应通过计算其Mo当量，来优选合金成分。图2和图3所示分别为两相高强钛合金以及近亚稳卢和亚稳∥高强钛合金的Mo当量图。俄罗斯和美国从20世纪50年代就开始了

8、高强钛合金的研究，经过40余年的研究，通过开展大量的合金化、加工工艺和热处理工艺等基础性研究和工艺试验，逐步形成了各自的高强钛合金牌号体系。表1所列为美国和俄罗斯的主要高强钛合金的化学成分和力学性能。Moequivalent图1Mo当量对钛合金拉伸强度的影响Fig．1EffectofMoequivalentOnstrengthoftitaniu