α+β型钛合金.doc

-型钛合金TC1钛合金一、概述TC1钛合金是低合金化的Ti-Al-Mn系近a型钛合金，含有2%的a稳定元素Al，对a相起固溶强化的作用。还含有1.5%的共析型b稳定元素Mn，起到强化b相并改善工艺塑性的功能。TC1钛合金名义成分的铝当量为3.0，钼当量为2.5，其主要性能特点是比工业纯钛略高的使用强度和很好的工艺塑性。该合金还具有良好的焊接性能和热稳定性，长时间工作温度350。TC1钛合金最适合于制造形状复杂的板材冲压并焊接的零部件，在航空航天工业和民用行业中获得了广泛应用。该合金只在退火状态下使用，不能采用固溶时效处理进行强化，其主要半成品是板材、棒材、管材、锻件、型材和丝材等。在飞机和航空发动机结构中，TC1合金主要用于制造形状较复杂、强度要求不高的板材冲压成形并焊接的零部件。350下的工作寿命为2000h，300下的工作寿命可达30000h。某型号战斗机上TC1合金板材的单机用量达到230Kg，主要用于制造后机身的机尾整流罩、蒙皮和外侧壁板等。航空发动机中，TC1合金主要用于制造各种壳体和隔热罩。TC1钛合金在民用行业中也获得广泛应用，例如汽车工业中的消音器、车架和吊挂件等。二、化学成分 GB/T 3620.1-2007钛及钛合金牌号和化学成分所规定的化学成分见表7-4-1。 表7-4-1 TC1钛合金化学成分 质量分数/%主要成分杂质，不大于AlMnTiFeCNHO其他元素单个总和1.02.50.72.0余量0.300.080.050.0120.150.100.40三、合金性能密度4.55g/cm3，室温弹性模量127GPa，相变点92020，硬度HBS210-250。技术标准规定的性能见表7-4-2表7-4-2 技术标准规定的TC1钛合金性能技术标准品种状态规格mm取样方向室温性能高温性能RmMpaRp0.2MPaA%Z%a()350400RmMpa100hMpaRmMpa100hMpa不小于GB/T 3621-2007板材M0.51.01.02.02.05.05.010.0LT590735-25252020-1007060-340320310295GJB 2505A-2008板材(带材)M0.51.01.02.02.05.06.010.0LT(L)59073546025252020-1007060-340320310295GB/T 3623-2007丝材M0.17.0L实测-实测-GB/T 2965-2007棒材M横截面积不大于64.5cm2且矩形棒的截面厚度不大于76mmL5854601530-345325-GJB 2218A-2008棒材M12100L5854601530-345325-GJB 2744A-2007锻件aM150C595实测1530-345325-a: aKU不小于44J/cm2TC4钛合金一、 概述TC4（Ti-6Al-4V）钛合金是世界上开发最早、应用最广的钛合金。它的产量约占全世界各种钛合金半成品总产量的一半以上，在航空航天工业中超过80%。Al通过固溶强化相提高合金的室温强度和热强性能，而V既提高强度又改善塑性。V还能抑制2超结构相的形成，避免在长时间使用过程中出现合金脆化。TC4钛合金的主要特点是优异的综合性能和良好的工艺特性。还具有优良超塑性，适合于用各种压力加工方法进行成形，并采用各种方式进行焊接。TC4钛合金的主要半成品形式是棒材、锻件、薄板、厚板、型材和丝材等。该合金主要在退火状态下使用，也可以采用固溶时效强化，然而淬透截面不超过2530mm，固溶时效强化不适合厚大工件。目前，针对不同的使用条件和工艺要求，各国都出现了许多Ti-6Al-4V钛合金的改型，其主要区别是不同的Al、V含量和较低的间隙元素杂质含量，还有添加微量Ru的Ti-6Al-4V合金。TC4钛合金在航空航天中主要用于制造飞机结构中的各种梁、隔框、滑轨、起落架梁，航空发动机的风扇和压气机盘、叶片，航天火箭的壳体、压力容器以及各种类型的紧固件。用TC4钛合金代替30CrMnSiA结构钢，可以减轻零件重量约30%。TC4钛合金在民用行业中也获得了广泛应用。例如电力工业中的燃气轮机叶片，造船工业中的船舶推进器，海洋工程中的近海油田钻井平台，化学工业中的各种耐蚀泵，医学中的人工植入物，各种运动器材等。TC4钛合金可用于制造汽车车架、曲柄轴、连杆、螺栓、进油阀和悬挂弹簧等。相近牌号 有：Ti-6Al-4V，Ti-6Al-4V ELI， Ti-6Al-4V SP，Ti-6Al-4V ELI SP(美国)；BT-6，BT-6C，BT-6，BT-6，BT-6，BT-6（俄罗斯）；IMI-318，IMI-318ELI（英国）;TiAl6V4（德国）;T-A6V（法国）；SAT-64（日本）。二、化学成分GB/T 3620.1-2007钛及钛合金牌号和化学成分所规定的化学成分见表7-4-3。 表7-4-3 TC4钛合金化学成分 质量分数/%主要成分杂质，不大于AlVTiFeCNHO其他元素单个总和5.56.753.54.5余量0.300.080.050.0150.200.100.40三 、合金性能密度=4.44g/cm3，室温弹性模量112GPa，泊松比0.34，硬度HB293-361，相变点995-9975。技术标准规定的性能见表7-4-4。表7-4-4 技术标准规定的TC4钛合金性能技术标准品种状态规格mm取样方向室温性能高温性能RmMpaRp0.2MPaA%Z%a()akJ/cm2400500RmMpa100hMpaRmMpa100hMpa不小于GB/T 3621-2007板材M0.82.02.05.05.010.010.025.0LT8958301210108-105a-590b540b440b195bGJB 2505A-2008板材带材M0.84.04.05.05.010.010.030.0LT92511509251150895110089511008708708258251210109-105a-590540440195GB/T 6613-1986板材M0.84.04.010.010.025.0LT925900880870825815121093530-590540440195GB/T 2965-2007棒材M横截面积不大于64.5cm2且矩形棒的截面厚度不大于76mmL8958301025-620570-GB/T16598-1996饼环材M截面积不大于100cm2C8958251025-GJB 2218A-2008棒材M12100100150150220L8958251098252015-620-570-锻坯M38110C8958251025-GJB 2219-1994棒材线材STA4.014.0L110010001020C-GJB 2220-1994饼环材M外径：340620内径：250400高度：60270m80kgC89582510-615d570GJB 2744A-2007锻件M200LLTSTC895895895895825825825825101081030252025-35-34.5600d-600d560-570GJB 1538A-2008棒材M1250507575100100150150220L930895895895895860825825825825102525252520-615d615d615d600d-570570570560-GJB 391-1987饼材M-C873-1233-39.2GJB 494A-2008棒材M505070L9308958608251025-31f615d570HB 7238-1995锻件Mm60kgC8958251025-345e615d570GJB 2896A-2007精密铸件M,HIP-附铸试样885785512-a:适用于厚度不大于4.75mm的板材。b:适用于厚度不大于10.00mm的板材。c:直径小于7mm产品的伸长率和断面收缩率报实测。d:伸长率不小于12%,断面收缩率不小于40%。e:单位为KJ/m2。f:单位为J。应力集中敏感性见表7-4-5。表7-4-5 TC4钛合金应力集中敏感性品种规格mm状态取样方向qs bH，MPas bH/s bKt=2Kt=3Kt=4Kt=5Kt=2Kt=3Kt=4Kt=5棒材20退火L7018151.534017221.522016631.502015481599161915451.551.601.621.5415013061.5125011461.4735010631.504509761.50热稳定性，试样热暴露后的室温拉伸性能 见表7-4-6。表7-4-6 TC4钛合金试样热暴露后的室温拉伸性能品种规格mm状态取样方向热暴露q，条件t，hRmMPasR p0.2MPaA%jZ%棒材20退火L未暴露100016.841.5350100102994814.839.5500102194415.942.41000102994114.942.940010099991114.742.050098991815.142.2100098891615.439.945010098791716.442.6高温持久性能见表7-4-7。表7-4-7 TC4钛合金高温持久性能品种规格mm状态取样方向qs100hMPas 100hMPa棒材22退火L250735300686686350657657400588608高温蠕变性能见表7-4-8。表7-4-8 TC4钛合金高温蠕变性能品种规格 mm状 态取样方向qs 0.1/100MPas 0.2/100MPa棒材20退 火L300530579350392471400177235 高周疲劳旋转弯曲疲劳极限见表7-4-9。表7-4-9 TC4钛合金旋转弯曲疲劳极限品种规格mm状 态取样方向qKtRN周s DMPa棒材24退 火L2011.72-1 -12107210748127520011.72-1 -12107210743226530011.72-1 -12107210742223540011.72-1 -121072107412 206TC6钛合金一、 概述TC6钛合金的名义成分为Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-0.3Si，是一种良好的马氏体型a-b两相钛合金，含有a稳定元素Al、同晶型b稳定元素Mo和共析型b稳定元素Cr、Fe和Si，b稳定系数Kb=0.6。该合金的使用状态一般为退火状态，也可进行适当的强化热处理。TC6合金的室温强度和在450下热强性能高于TC4合金。该合金还具有较好的热加工工艺性能，可以进行焊接和各种方式的机械加工。TC6钛合金主要用来制造航空发动机的压气机盘和叶片等零件，能在400以下长时间工作6000h以上和在450工作2000h以下。该合金还可作为中强合金用来制造飞机的隔框、接头等承力结构件及不同用途的紧固件。生产的半成品主要有棒材、锻件及模锻件等相近牌号 有 BT3-1(俄罗斯)。二、化学成分 GB/T3620.12007钛及钛合金牌号和化学成分规定的化学成分见表7-4-10。表7-4-10 TC6钛合金的化学成分 质量分数/%主要成分杂质，不大于AlMoCrFeSiTiCNHO其他元素5.57.02.03.00.82.30.20.70.150.40余量0.080.050.0150.18单个总和0.100.40三、合金性能密度4.50g/cm3，室温弹性模量125GPa，泊松比0.30，相变点97020，硬度HB285-340。技术标准规定的性能见表7-4-11。表7-4-11技术标准规定的TC6钛合金性能技术标准品种状态规格mm取样方向室温性能高温性能RmMpaRp0.2MPaA%Z%akJ/cm2400RmMpa100hMpa不小于GB/T 2965-2007棒材M横截面积不大于64.5cm2且矩形棒的截面厚度不大于76mmL9808401025-735665GJB 2218A-2008棒材M12100100150L9808401025-735-665-锻坯M38110C8958251025-GJB 2744A-2007锻件M200LLT98011809801180880880108252029.529.5705a665STA60L1180-62029.5a:伸长率不小于14%,断面收缩率不小于40%。 高温持久性能见表7-4-12。表7-4-12 TC6钛合金的高温持久性能品 种规格mm状 态取 样方 向qs100hs500hs2000hMPa锻 棒(网篮组织)60等温退火L300804794765400765745706450598578520500392-固溶时效L300102010101000400932902863450657618510500353-模锻件(网篮组织)95普通退火L400800- 高温蠕变性能见表7-4-13。表7-4-13 TC6钛合金的高温蠕变性能品 种规格mm状 态取 样方 向qs0.2/25s0.2/50s0.2/100s0.2/500s0.2/1000MPa锻 棒(网篮组织)60等 温退 火L300637608588400510500490441363450289284275226196500988878固 溶时 效L300784765735400588510431450392245196500模锻件(网篮组织)d 95普通退火L400410TC11钛合金一、 概述TC11钛合金的名义成分为Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si，是一种-型钛合金耐热钛合金，铝当量为3.5，钼当量为7.3。该合金还具有良好的热加工工艺性(包括常规工艺性能和超塑性)，可以进行焊接和各种方式的机加工。该合金的热处理及等温锻已获得迅速的发展。该合金对热盐应力腐蚀也存在着一定的敏感性。该合金主要用于制造航空发动机的压气机盘、叶片、鼓筒等零件，也可用于制造飞机结构件。通过-区的热变形和热处理，该合金的最高长期工作温度为500。生产的半成品有棒材、锻件和模锻件等。TC11钛合金是我囯空应用较广的高温钛合金，最高使用温度500，主要应用在航空发动机压气机的零部件，如叶片、盘件、鼓筒和轴类等。也可以制成异形铸件，制件的使用工作条件为，在退火状态可用于500以下500小时和550以下100小时以及450以下1000小时，在强化处理状态可用于500以下100小时工作的零件和在700以下一次性工作的零件。相近牌号 有 BT9 (俄罗斯)。二、化学成分GB/T 3620.1-2007钛及钛合金牌号和化学成分所规定的化学成分见表7-4-14。表7-4-14 TC11钛合金的化学成分 质量分数/%主要成分杂质，不大于AlMoZrSiTiFeCNHO其他元素单一总和5.87.02.83.80.82.00.200.35余量0.250.080.050.0120.150.10 0.40三、合金性能密度4.48g/cm3，室温弹性模量123GPa，泊松比0.33，相变点100020，硬度HB331-343。技术标准规定的性能 见表7-4-15。表7-4-15 TC11钛合金技术标准规定的性能技术标准品种状态规格mm取样方向室温性能高温性能RmMpaRp0.2MPaA%Z%akJ/cm2500RmMpaRp0.2MPaA%Z%35hMpa100hMpa不小于GB/T 2965-2007棒材MaL10309001030-685-640-GJB 2218A-2008棒材M12100100150L10301030910910983023-685-640-锻坯M38110L1030910823-GJB 2220-1994饼环坯M38110m60kgC10601230910823295b-GJB 2744A-2007锻件M100LC1030103091088598252329.529.5685-1240640590GJB 494A-2008棒材M70L1030123093093024685-1245640-HB 7238-1995锻件Mm60kgC10301225885823295b-HB 5263-1995盘模锻件M-C10301230885823295b-a:横截面积不大于64.5cm2且矩形棒的截面厚度不大于76mm。b:单位为J。 棒材的高温持久性能见表7-4-16。表7-4-16 TC11钛合金棒材的高温持久性能品种d,mm状态取样方向, 100h, MPa300h, MPa100h, MPa棒材20双重退火L300350400450500550912912902834647373-12851275117798153922L450500550856672406811578310-TC16钛合金一、概述TC16钛合金的名义成分为Ti-3Al-5Mo-4.5V，含有a稳定元素Al和同晶型b稳定元素Mo和V。该合金的b稳定系数稍高，Kb0.8，是一种马氏体型a-b两相钛合金。它的主耍特点是退火状态塑性则非常好，可以像b合金一样用来冷镦制造铆钉及螺栓。TC16合金属高强度，经固溶时效处理后的强度可达1030MPa以上。真空固溶处理的温度仅为800，比TC4合金要低150。而且对于缺口、偏斜等的应力集中敏感性较小。TC16合金主要用于制造紧固件，最高工作温度是350。该合金的半成品主要有热轧棒材和冷镦用磨光棒(线)材。相近牌号 有 BT16（俄罗斯）。二、化学成分根据GB/T 3620.1-2007钛及钛合金牌号和化学成分，规定的化学成分见表7-4-17。表7-4-17 TC16 钛合金的化学成分 质量分数/%主要成分杂质，不大于AlMoVSiTiFeCNHO其他元素单一总和2.23.84.55.54.05.00.15余量0.250.080.050.0120.050.100.30三、合金性能密度4.68g/cm3，室温弹性模量103-109GPa，泊松比0.23，硬度230-280(退火态)，340-370(时效态)。高温持久性能见表7-4-18。表7-4-18TC16钛合金的高温持久性能品 种dmm状 态qs100MPa棒 材420固溶时效300686350588TC17钛合金一、概述TC17钛合金是一种富相的-型钛合金，名义成分为Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr。TC17钛合金的铝当量为7.0(其中O含量按0.1%计算)，钼当量为10.4。该合金具有强度高、断裂韧度好、淬透性高和锻造温度范围宽等一系列优点，能够满足损伤容限设计的需要和高结构效益、高可靠性及低制造成本的要求。TC17钛合金的最高工作温度可达427。TC17钛合金的主要半成品是棒材和锻件。广泛应用于航空发动机风扇盘、压气机盘和大截面的锻件。该合金既可以在区加工，也可以在区变形，并随后进行相应的热处理。该合金对偏析敏感，在真空熔炼时要特别注意防止偏析。相近牌号 有 Ti-17 (美国)。二、化学成分GB/T 3620.1-2007钛及钛合金牌号和化学成分规定的化学成分见表7-4-19。表7-4-19 TC17 钛合金的化学成分 质量分数/%主要成分杂质，不大于AlSnZrMoCrTiFeCNHO其他元素4.55.51.52.51.52.53.54.53.54.5余量0.250.050.050.0120.080.13单个总和0.100.30三、合金性能密度4.65g/cm3，室温弹性模量112GPa，相变点89015，硬度HBS 373-357。技术标准规定的性能见表7-4-20。表7-4-20 TC17钛合金技术标准规定的性能技术标准品种状态规格mm取样方向室温性能高温性能RmMpaRp0.2MPaA%Z%370RmMpa100hMpa不小于GJB 2218A-2008棒材M1290L11201030715907685锻坯M38110C11201030715-持久和蠕变性能见表7-4-21。表7-4-21 TC17钛合金的持久和蠕变性能品种状态温度, 持久性能蠕变性能应力时间，h应力塑性应变至0.2%的时间，h自由 锻件840/1h,AC+800/4h,WQ+630/8h,AC204965800793220098360081440010000.018270.01316896100069010009170.017245009310.0174512542769050024115075825345757931041430TC18钛合金一、 概述TC18钛合金的其名义成分为Ti-5Al-4.75Mo-4.75V-1Cr-1Fe,是一种近型结构钛合金.该合金具有高强、高韧、高淬透性，故称为“三高”钛合金。其在退火状态下强度极限可达1080MPa，在强化热处理状态下强度可以达到1200MPa或更高，具有较满意的延伸率、断面收缩率和冲击韧性等。该合金的半成品主要有锻件、棒材、型材、厚板和管材等。该合金可以用来制作重达数吨的大型锻件及模锻件，主要用于制造在350以下长期（10000h）工作的受力零件和焊接组合件，如飞机承力框架、起落架等，也可用于大型紧固件。二、化学成分GB/T 3620.1-2007钛及钛合金牌号和化学成分所规定的化学成分见表7-4-22。表7-4-22 TC18 钛合金的化学成分 质量分数/%主要成分杂质，不大于AlMoVCrFeZrSiTiCNHO其他元素4.45.74.05.54.05.50.51.50.51.50.300.150.150.080.050.0150.18单个总和0.100.30三、 合金性能室温弹性模量116GPa，硬度HBS310-360。技术标准规定的性能见表7-4-23。表7-4-23 TC18钛合金技术标准规定的性能技术标准品种状态规格mm取样方向室温性能RmMpaRp0.2MPaA%Z%akJ/cm2不小于GJB 2744A-2007锻件M250LLTST10801230108012301080123010101010101087720161625-TC19钛合金一、概述TC19钛合金的名义成分为Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo，属马氏体+型热强钛合金，是在Ti-6242钛合金基础上发展起来的，可以进行热处理强化。该合金保持了Ti-6242合金的高温蠕变强度，并具有更高的室温和高温拉伸强度。该合金的长时使用温度可达到400，短时、大载荷使用温度可达540。TC19钛合金用来制作涡轮发动机中温段的零部件，如压气机盘、风扇和叶片等重要构件。该合金可加工成锻件、棒材和板材等多种形式的产品。二、化学成分GB/T 3620.1-2007钛及钛合金牌号和化学成分所规定的化学成分见表7-4-24。表7-4-24 TC19 钛合金的化学成分 质量分数/%主要成分杂质，不大于AlSnZrMoTiFeCNHO其他元素单一总和5.56.5 1.752.253.54.55.56.5余量0.150.040.040.0120.150.100.40三、 合金性能室温弹性模量116GPa，硬度HBS 373-357。TC19钛合金的性能见表7-4-25。表7-4-25 TC19合金的性能品种规格/mm状态取样方向室温性能Rm /MPaRp0.2/MPaA/%Z/%不小于棒材1260815910/1h/AC+595/48h/ACL1170110010206175L1140107081576100LT11001030612L11001030815品种规格/mm状态取样方向470性能Rm /MPaRp0.2/MPaA/%Z/%不小于棒材1260815910/1h/AC+595/48h/ACL93072510306175L930725103076100LT-L-断裂韧性见表7-4-26。表7-4-26 TC19合金的断裂韧性品种规格/mm状态取样部位试样类型取样方向KIC/MPam盘模锻件51092固溶时效幅板CTR-C65.9CTC-R59.7轮缘CTR-C57.2TC21钛合金一、 概述TC21钛合金是Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Cr-Nb系多元钛合金，是我国近年开发的 a+b型两相结构钛合金，具有自主知识产权。它的其主要性能特点是高强、高韧、高损伤容限、可焊。可在5000C以下长期工作。TC21钛合金最适合于制造各类结构锻件及零部件，在航空航天工业和民用行业中可望获得广泛应用。其主要半成品是棒材、锻件、厚板等。 二、化学成分 GB/T 3620.1-2007钛及钛合金牌号和化学成分规定的化学成分见表7-4-27。表7-4-27 TC21 钛合金的化学成分 质量分数/%主要成分杂质，不大于AlMoNbSnZrCrTiFeCNHO其他元素5.26.82.23.31.72.31.62.51.62.50.92.0余量0.150.080.050.0150.15单个总和0.100.40三、合金性能相变点：95515。TC21钛合金的性能见表7-4-28。表7-4-28 TC21钛合金性能直径mm取样方向状态RmMpaRp0.2MPaA%Z%K1CMpam1/2da/dNmm/周1075纵向M11001000815-75100纵向横向C-R11001100-10001000-86-1510-70-与TC4相当100180横向C-R1100-1000-6-10-70-与TC4相当各种温度下的拉伸性能见表7-4-29。表7-4-29 TC21钛合金直径为20mm的棒材各种温度下的拉伸性能qRmMpaRp0.2MPaA%Z%室温12201100185840095081020604509208002272500860770217055082072027856006905604095TC25钛合金一、 概述TC25钛合金的名义成分为Ti-6.5Al-2Mo-1Zr-1Sn-1W-0.2Si.它属于马氏体+型变形热强钛合金。在500下，TC25合金兼有BT9合金的高热强性和BT8合金的热稳定性. 在500下工作寿命可达6000小时，550下可达3000小时(而BT9合金分别为500小时及100小时)。因此，TC25合金被推荐用于制造500550工作温度下长时工作的航空发动机压气机零件。该合金可加工成锻件、棒材等多种形式的产品。二、化学成分 GB/T 36