【钛合金的应用概述2100字】

-PAGE44--PAGE43-钛合金的应用概述目前普遍按照亚稳态下相的组织和β稳定元素含量对钛合金进行分类。钛合金在室温下有三种基体结构，根据基体结构的不同，钛合金可分为以下三种类型：以TA为牌号的α合金、以TB为牌号的β合金以及以TC为牌号的α+β合金。其常见显微组织有以下四种：（1）等轴组织（equaxedstructure）由等轴状的α相+β转变组织构成，其特征是等轴α相含量超过40%。这里的等轴α实际是α相形态的一种统称，其具体形态包括球形、椭圆形、橄榄形、棒槌形、短棒形等多种形态。可以看出，该组织形态的命名是以特征α相的含量（α等>40%）和形态（等轴或近似等轴）为区别特征命名的，是目前钛合金应用最为广泛的组织形态之一。这种组织塑性和冲击韧性较高,综合性能较为突出。（2）

双态组织（bimodalstructure）由等轴状的α相+β转变组织构成，其特征是等轴α相含量为30%左右，和等轴组织定义相似，等轴α实际形态多种多样，例如球形、棒槌形、短棒形等多种形态。等轴α相的含量不同，这是它与等轴组织和的唯一区别。由于双态组织中，等轴α相、β转变组织中的α片层及残余β片层都有相当的含量，所以有时也被称为混合组织。（3）网篮组织（basketweavestructure）

网篮组织完全由β转变组织构成，等轴α相的含量为零。其特征是α片层具有较小的纵横比且交错排列，具有网篮编织状形态，原始晶界β得到破碎。（4）片层组织（lamellarstructure）片层组织完全由β转变组织构成，等轴α相的含量为零。其特征是原始β晶粒完整，β晶粒中的α相以片层状为主，整齐平直排列，在β晶粒中存在集束。1.1钛合金的优良特性表1-1钛合金与其他材料有关性能的对比材料密度（g/cm3）弹性模量（GPa）屈服强度（MPa）比强度（MPa·cm3·g-1）Ti-6Al-4V4.543112900~1100200~250Ti-LCB4.79110950~1400200~290碳钢7.8200350~45045~60铝合金2.870100~35035~1251.2TC4钛合金TC4钛合金是一种中等强度的α+β型两相钛合金，具有优异的综合性能。目前世界上应用最广泛的钛合金，就是TC4钛合金，其产量占钛合金生产总量一半左右。同时，它也是研究最深入、测试最多的钛合金。国内牌号为TC4，ISO命名为Ti-6A4V，德国牌号为LT31。钛棒作为基础材料应用十分广泛，随着近年来军事工业的蓬勃发展，TC4高强度钛棒在很多军工行业更是得到大量的应用。1.3钛合金应用表1-2国外公司汽轮机钛合金叶片应用情况国外公司名称机组情况采用叶片信息材料东芝超超临界40英寸末级叶片TC4东芝韩国、日本核电机组48英寸末级叶片TC4日立600~800MW超超临界机组40英寸末级叶片TC4日立1000MW超超临界机组50英寸末级叶片TC4日立1200MW超超临界机组60英寸末级叶片TC4三菱超超临界（原西屋技术）40英寸末级叶片TC4GE1000MW以下维修或改造机组45英寸末级叶片TC4阿尔斯通1000MW超超临界机组50/60英寸末级叶片TC4（1）α合金商业纯(CP)合金，主要在热处理条件下使用，其主要原因是它的成形性和耐腐蚀性。退火后的300系列不锈钢具有相似的特点，成本较低，因此CP密度较低是其使用的动力。它用于需要上述特性的非结构性应用。常见的例子有厨房和盥洗室的地板支撑结构，盥洗室系统中的管道，夹和支架，以及防结冰和环境控制系统(ECS)的管道。ECS管道在大约230℃的温度下运行。这对铝合金来说太高了。同样，可以使用不锈钢，但CP提供约40%的重量节省。Ti-3Al-2.5V在航空航天工业中有一个关键的应用，液压油管。适用于工作压力可达28MPa左右的高压液压管路。它的外径从6.3到38毫米，它取代了21-6-9不锈钢管，节省了约40%的重量。Ti-6-4可以减少壁厚，增加重量节省。)由于Ti-3-2.5是带材可生产，它也作为蜂窝箔生产的应用，强度大于CP提供的要求。Ti-5-2.5，也用于退火条件，用于低温应用，因为它在低温下保持良好的断裂韧性和延展性。现在这种合金的主要用途是在航天飞机的高压燃料涡轮泵的氢侧。图1-1Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo铸造压缩机外壳（2）β合金Ti-13V-11Cr-3Al(Ti-13-11-3)是第一种具有重要商业价值的β合金。它被广泛用于SR-71“黑鸟”侦察机。据报道，这架飞机95%的结构重量是钛制的。它被用于机翼和机身外壳，框架，纵梁，舱壁，肋骨，铆钉，基本上是完整的主起落架和前起落架。钛被用作关键重量它具有高温性能能够满足任务要求。选择Ti-13-11-3的主要原因之一是其热稳定性。有些外壳必须在组装上进行点焊，而组装又不能随后进行时效，因此熔核基本上处于溶液处理状态。Ti-13-11-3，是最稳定的商用β合金，是唯一的可热处理合金，可在250-315℃的操作温度下使用，不会在焊接区域脆化。Ti-15-3还被用于现有的飞机上。其中最大的用户是波音777，最大的项目是ECS管道(图8)，直径为178毫米，约49米。每架飞机使用的管道壁厚为0.5和1毫米，其中大部分为0.5毫米。使用这种合金可以将壁厚减半，取代以前使用的低强度CP钛，从而使每架飞机的重量节省约63.5公斤。它也用于灭火器瓶代替21-6-9钢，提供重量节省约23公斤/飞机。21.

此外。它被用于777的地板支撑结构和其他区域的众多卡子和托架，主要是因为它的强度，耐腐蚀，和成型性。出于同样的原因，普惠公司使用Ti-15-3条来为其新发动机的低温区域制造成型支架。这为替换ti15-3钢提供了显著的重量节省，该铸件也在777上实现。图1-2Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn波音777ECS导管（3）α+β合金在燃气轮机中，Ti-6-4用于静态和旋转部件。铸件用于制造更复杂的静态部件；锻件通常用于旋转部件。它用于风扇盘和叶片和类似的应用在前4-5级(冷却器)，温度可达315℃。正如前面提到的，Ti-6-4已经成为钛工业的