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典型钛及钛合金的组织与性能综述52页word文档

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[]赵永庆,朱康英,李佐臣等. TA11合金的热稳定性能[J]. 稀有金属材料与工程,1997,26(3):35-39

[]党淼,齐广霞,史丽坤. TA11钛合金高温变形微观组织演变分析[J].材料热处理技术,2010,39(4):44-46

Ti811合金是美国20世纪50年代研制的一种近α钛合金,中国牌号为TA11,可在450℃条件下长期使用,其名义成分为Ti8Al1Mo1V,相变点~1040℃。该合金不仅在高温下具有良好的热稳定性,高的蠕变性能和优良的阻尼性能,而且有较高的高温抗拉强度,因此该合金通长用作于航空发动机压气机叶片材料。该合金有较高的α稳定元素A l ,而β稳定元素M o 、V 的含量较少,由于保持了α型合金的特点,所以有良好的高温蠕变性能和焊接性,又具有某些α+β型合金的特性。

TA11合金的力学性能如表1,常见的微观组织如图1-图6:

表1 TA11合金力学性能

板材 棒材 棒材 试验温度 室温 室温 540℃ Rm/MPa 895 1020 655 Rp0.2/MPa 825 896 503 A/% 10 13 14 Z/% — 19 30 图1 TA11合金经1010℃/1h油淬+590℃/ 20min空冷处理,双态组织

图2 TA11合金经1100℃/1h空冷处理,针状完全β转变组织 图3 TA11合金棒1010℃/1h空冷+580℃/ 8h空冷处理:

等轴α+少量β转变组织

图4 TA11合金棒经两相区精锻加工态:拉长的条状α组织

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图5 TA11合金两相区加工+1000℃退火形成的双态组织: 在转变的β基体(暗)上含有细针状α及等轴初生α晶粒(亮)

图6 TA11合金经两相区加工并退火后形成的等轴组织:

等轴α(亮)+少量晶间β(暗)

1.5 Ti600高温钛合金[]

[]洪权,戚运莲,赵永庆. 加工工艺对Ti600合金板材组织性能的影响[J]. 稀有金属材料与工程, 2005, 34 (8): 1334-1337

Ti-600合金(Ti-Al-Mo-Sn-Zr-Si-Y系,相变点~1010℃)是西北有色金属研究院研制的一种新型近α高温钛合金,该合金是在美国Ti1100合金基础上,通过添加少量稀有元素改进而成,具有较好的综合性能,尤其是蠕变性能非常优异,可在600~650℃下长期使用。 Ti600高温钛合金板材组织性能

研究方法:经真空自耗电弧炉两次重熔,制成φ150 mm 的25 kg 铸锭。

经测试,Ti600合金相变点温度为1015℃。锭坯经1150℃锤锻 成28 mm厚板坯。

轧制:A :板坯→加热至995 ℃,保温30 min →常规轧制;

B :板坯→β区淬火,1060℃/30 min ,水淬(WQ) →加 热至995 ℃,保温30 min →常规轧制。 即B 比A 多了一道β区淬火。

热处理:H 1:板材→1060℃/2 h,空冷→650℃/8 h,空冷;

H 2:板材→1008℃/2 h,空冷→650℃/8 h,空冷; H 3:板材→990℃/2 h,空冷→650℃/8 h,空冷;

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a)Ti600高温钛合金板材室温拉伸性能

由表1可以看出,采用A和B两套不同工艺加工的板材,经过H1,H2,H3三种不同的热处理,其室温拉伸性能不论其数值还是随热处理温度的变化趋势都基本一致。即加工工艺及热处理工艺对其室温拉伸性能影响不大。

表1 Ti600高温钛合金板材(11mm)不同工艺下的室温力学性能

工艺 A+H1 A+H2 A+H3 B+H1 B+H2 B+H3 Rm/MPa 1065 1075 1007 1059 1081 1010 Rp0.2/MPa 968 987 963 972 990 971 A/% 9.2 12 15 9.5 13 14 Z/% 16 18 19 16 19 20 b)Ti600高温钛合金板材的显微组织

由图1可见,随着固溶温度的提高(H 3→H 1)初生α比例越来越少,组织形貌由等轴组织向双态组织、网篮组织转变。另外,由图1e 及图1f 可以看出:经β单相区处理后,A、B 两种工艺加工的板材均呈网篮状片层组织,但B工艺片层组织的团束的体积明显较大(约350μ m );而A 工艺片层组织团束的尺寸较小(约150μ m),见图1e 。一般而言,合金的高温强度主要取决于晶内强度,晶粒尺寸愈大,晶界愈少,高温强度则愈高。

图7不同加工及热处理状态下Ti600 合金板材的显微组织

(a) A/H 3 , (b) B/H3 , (c) A/H2 , (d) B/H2 , (e) A/H1 , and (f) B/H1

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1.6 CT20低温钛合金

CT20合金是西北有色金属研究院研发的一种Ti-Al-Mo-Zr系近α型中强钛合金,适用于超低温环境下使用。该合金可制备成棒材、板材、管材、焊丝,简单退火状态下室温强度大于600MPa,伸长率大于20%;20K温度下强度大于1100MPa,伸长率大于10%,具有优异的焊接性能,焊接系数大于0.9。同时具有优异的加工及冷热成型性能,可采用常规锻造、挤压、热轧及冷加工处理,退火态(800℃/1h)管材可进行冷弯处理。相变点~915℃,弹性模量95885MPa。常见的的微观组织如图1-图3所示:

图1 CT20钛合金β相区加工组织:网篮组织

图2 CT20钛合金两相区固溶处理组织:等轴初生α+片层β转变组织

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图3 CT20钛合金退火态组织:等轴α(亮)+少量β(暗)

1.7 TA13钛合金[]

[]马鸿海, 冯军宁. 热处理工艺对Ti-230合金薄板组织和性能的影响[J]. 稀有金属快报,2007,26(11):27-30

Ti230合金是英国研制的一种近α钛合金,名义成分为Ti2.5Cu,中国牌号为TA13。合金相变点~895℃。具有较好的冷、热加工工艺性能,在退火和固溶状态下具有良好的成型性,同时还具有良好的焊接 性和高温力学性能,主要用于制做飞机发动机部件。可加工成棒材、丝材、板材、锻件及环形件。该合金是一种具有显著时效强化效应的近α型钛合金,经过时效处理后其室温和高温强度提高25%~50%。该合金在加工和热处理过程中会发生共析反应,若热处理工艺控制不当,析出Ti2Cu粒子会影响材料的力学性能。 热处理工艺对TA13薄板的组织性能的影响

研究方法:实验用材料为0.7 mm厚的Ti-230钛合金冷轧薄板。板 材分别经650,700,750,790℃不同温度退火,保温时间均为30min,冷却方式为空冷。然后在790℃下退火,保温时间分别为5,15,30min,冷却方式

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[]赵永庆,朱康英,李佐臣等.TA11合金的热稳定性能[J].稀有金属材料与工程,1997,26(3):35-39[]党淼,齐广霞,史丽坤.TA11钛合金高温变形微观组织演变分析[J].材料热处理技术,2010,39(4):44-46Ti811合金是美国20世纪50年代研制的一种近α钛合金,中国牌号为TA11,可在450℃条件下长期使用,其名义成
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