钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属,钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性,相继对其进行研究开发,并得到了实际应用。 钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金。钛有两种同质异晶体:882℃以下为密排六方结构α钛,882℃以上为体心立方的β钛。钛合金材料乃为提高航空机具飞行性能而开发的高性能材料,随着工业技术及科技的进步及人们消费能力的提升,其应用领域 蓝织金属钛及钛合金的合金理论及分类: 钛金属可分为纯钛、α合金、α+β合金及β合金四大类。纯钛在常温为HCP(Hexagonal Close-Packed)晶格结构(α相),在885℃左右变态成体心立方BCC(Body-Centered Cubic)结构(β相),此温度称为β变态点。在纯钛中添加不同合金元素及不同添加量会改变β变态点位置,造成α+β两相区的出现。 经合金添加后之钛合金,在常温为单一α相者称α合金,在常温为α+β相者称为α+β合金,在常温为β相者为称为β合金。 (1) α 合金 α合金为α相安定元素及中性元素固溶于α相中所形成的单相合金,以Ti-5Al-2.5Sn较具代表性,此类合金高、低温性能安定,延性及耐潜变性均佳。 (2) α+β 合金 α+β合金中,α及β相的含量受α安定元素及β安定元素的影响较大,在性能上亦有显着不同。 β相含量少则合金行为类似α合金,反之α相含量少则合金行为类似β合金。 α+β合金中较具代表性的是Ti-6Al-4V。 β相含量较多者有Ti-6Al-6V-2Sn及Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo等。 Ti-6Al-4V之用量占所有钛合金用量的70%左右。 (3) β 合金 β合金在常温下为准安定的体心立方堆积(BCC)结构,为单一β相合金。此类合金之冷间加工性较α+β合金为佳,时效硬化处理后抗拉强度可达150kgf/mm2,降伏强度可达140 kgf/mm2。具代表性的此类合金有Ti-15V-3Cr-3Su-3Al、Ti-10V-2Fe-3Al及Ti-13V-11Cr-3Al等。 蓝织金属高温钛合金 世界上**个研制成功的高温钛合金是Ti-6Al-4V,使用温度为300-350℃。随后相继研制出使用温度达400℃的IMI550、BT3-1等合金,以及使用温度为450~500℃的IMI679、IMI685、Ti-6246、Ti-6242等合金。目前已成功地应用在飞机发动机中的新型高温钛合金有.英国的IMI829、IMI834合金;美国的Ti-1100合金;俄罗斯的BT18Y、BT36合金等。表7为部分国家新型高温钛合金的较高使用温度[26]。 近几年国外把采用快速凝固/粉末冶金技术、纤维或颗粒增强复合材料研制钛合金作为高温钛合金的发展方向,使钛合金的使用温度可提高到650℃以上[1,27,29,31]。美国麦道公司采用快速凝固/粉末冶金技术戚功地研制出一种高纯度、高致密性钛合金,在760℃下其强度相当于目前室温下使用的钛合金强度。