影响航空用高温钛合金性能的因素.pdf

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1、柬工案技术5影响航空用高温钛合金性能的因素石亭，陈富民(1上海波音航空改装维修工程有限公司，上海201207；2耀莱航空技术有限公司，山东临沂276000)【摘要】钛及钛合金以其优异的综合性能得到广泛应用，尤其高温钛合金在航空领域的应用。随着高温钛合金使用温度的升高，其高温性能越来越受到重视。因此本文概述了影响高温钛合金高温性能的一些因素，合金化元素、合金的显微组织状态以及热处理制度的选择等对高温钛合金的高温性能都有重要的影响。【关键词】高温钛合金；高温性能；合金化元素；热处理Someinfluencefact

2、orsforthepropertiesofhigh-·-。temperaturetitaniumalloys【Abstract1Titaniumanddtaniumalloysarewildlyused，becauseofitsexcellentproperties，especiallythehigh-temperaturetitaniumalloy．Astheusagetemperatureincreased，thehighpropertiesoftitaniumaloysarebecamethecenter

3、ofstudy．Hence，thispaperintroducethefactors，whichareeflfectthepropertiesoftitaniumalloys．Thee~ctsofalloyingelements，thestateofmicrosU'ucturesandheattreatmentsareconsideredinthisarticle．【Keywords】hightemperaturetitaniumaloys；hitemperatureproperties；alloyingele

4、ments；heat仕eatment1前言元素对高温钛合金的性能也有重要影响。2．1．1A1元素钛及钛合金是极其重要的轻质结构材料，以其优异的物理机械性Al为高温钛合金中经常添加的元素，也是最重要的固溶强化元能，如耐热性高、比强度高、抗蚀性好等，广泛地应用在在航空航天、素之一。A1的加入可降低合金密度，提高再结晶温度、强度和+$)／医疗器械、石油化工和生物医学工程等领域】。钛合金被应用在航空p转变点，并改善合金抗氧化性能。Al还能够提高固溶体的原子结领域的驱动力主要有以下几个方面：(1)降低航空设备重量，可合力

5、，增加合金高温强度。由于Al原子以置换方式存在于相中，替代钢等；(2)使用温度可在相对较高温度，可替代铝合金等；(3)A1含量超过其在相中的溶解极限，容易导致有序(Ti3AI)相析出，良好的耐蚀性能，可替代铝合金部件等；(4)与聚合物基复合材料引起合金脆化，当含量在6．0～7．O％时合金具有较高热稳定性和良有良好的匹配性。对于应用在航空发动机的压气机盘、加力燃烧室筒好焊接性硼。体、叶片和机匣零部件的服役环境十分恶劣、温度高、压力大，要满在高温钛合金中，当Al元素含量或者当量超过在相中的足工况条件的要求，这就需要

6、制备这些零部件的材料，需要有良好的固溶度时而形成∞D相。：相严重影响钛合金的塑性、强度和韧性能匹配，如室温及高温性能、高温蠕变强度、疲劳强度、断裂性能性[161~Rosenberg的^J当量公式为，[A1]eq=％+(Sn／3)％+(Zr／6)％+1和高温热稳定性等。在众多的结构材料中，能满足上述服役条件的材o(o+c+2N)％_11，当当量低于9％时，组织中不会形成脆性相，料不多，但高温钛合金是其中一种，且已经应用在航空设备上，如空这样合金的热稳定性可以得到保证。经研究证实，析出0t有序相的中客车A320上配

7、置的V2500发动机用钛量占其结构总重量的31％，特征电子浓度为2．12『1，若合金的电子浓度大于2．12，组织中便开始装备F15战机的F100发动机的钛合金用量为36％。析出：相。LMI834、Ti一1100和BT25Y等典型的高温钛合金，都遵循高温钛合金随高性能航空发动机的发展需求而发展，用量里不断Rosenberg原则，当量低于9％。：相对钛合金的各项性能均有显著增长的趋势，尤其是在航空发动机上在其性能得到保障的同时其影响，细小均匀分布的硬脆相可提高合金强度，特别是高温强度。使用温度从20世纪5O年代的以

8、Ti一6A14V合金为代表的350℃发展在变形过程中，位错迁移切过相粒子时，使得位错大量堆积，造成到如今以IMI834合金为代表的600℃，600oC是目前高温钛合金的最很大应力集中，极大损害了合金塑性及韧性[18]0高使用温度，600℃下使用的典型的高温钛合金有IMI834、Ti一1100、2．1．2Sn和zr元素BT36和Ti一6O等，如表1所示为各个国家部分600℃下使用的高温钛