Ti-6Al-4V合金加工

Ti-6Al-4V合金是用途最广泛的钛合金,在航空、汽车、能源、舰船、化工、医疗器械及体育用品等所有应用领域中,该合金占到50%以上。在航空业中,Ti-6Al-4V合金用作重要的零部件,从隔板、机翼、机架到压气机盘、发动机、叶片、气瓶。例如,Ti-6Al-4V在美国F22“猛禽”战斗机总重中占36%。因此,对Ti-6Al-4V零部件进行设计并改进热加工工艺有助于大大降低成本。1 Ti-6Al-4V合金的级别Ti-6Al-4V合金根据间隙元素含量被划分成两种级别,它们之间的主要差异是氧含量不同。工业级Ti-6Al-4V中氧的质量分数为0.16%~0.20%;超低间隙(ELI)…     

Ti-6Al-4V合金加工 q

Ti-6Al-4V合金是用途最广泛的钛合金,在航空、汽车、能源、舰船、化工、医疗器械及体育用品等所有应用领域中,该合金占到50%以上。在航空业中,Ti-6Al-4V合金用作重要的零部件,从隔板、机翼、机架到压气机盘、发动机、叶片、气瓶。例如,Ti-6Al-4V在美国F22"猛禽"战斗机总重中占36%。因此,对Ti-6Al-4V零部件进行设计并改进热加工工艺有助于大大降低成本。 1 Ti-6Al-4V合金的级别 　　Ti-6Al-4V合金根据间隙元素含量被划分成两种级别,它们之间的主要差异是氧含量不同。工业级Ti-6Al-4V中氧的质量分数为0.16%~0.20%;超低间隙(ELI)级Ti-6Al-4V中氧的质量分数为0.1%~0.13%。ELI级中的铝含量比工业级中的稍低。工业级的比ELI级的强度高,延展性稍低,而ELI级的断裂韧性要高出工业级的约25%。因此,ELI级Ti-6Al-4V更适合用于战斗机中对损伤容限有严格要求的部件。而在材料以抗拉强度为设计依据的其它应用中,则通常选用工业级 Ti-6Al-4V。 Ti-6Al-4V是近α合金,具有α+β双相结构。工业级与ELI级Ti-6Al-4V的β转变温度分别为：1010℃~1020℃和970℃~ 980℃。 　　采用形变热处理,可使合金的显微组织发生变化,从针状组织或片状组织(β转变组织)变成等轴(α+β)组织。等轴组织与针状或片状组织的拉伸强度差异不很明显,而等轴组织的延伸率及疲劳寿命是后者的两倍。因此,等轴组织更适合用于对低周疲劳寿命有严格要求的转动部件,例如压气机盘。然而,β转变组织较(α+β)组织有更好的断裂韧性及高温蠕变强度。 2 热机械加工工艺 　　Ti-6Al-4V合金热机械加工工艺步骤如图1所示。 铸锭的初加工主要是在β转变温度以上的机械加工,包括镦锻、侧压、开坯,这些全部是慢速加工,但它有助于使化学成分分布均匀,并且可以破碎铸态组织(β转变组织)。 　　在β加工后采用空冷等快速冷却方法,在原始β相晶界上析出薄α层的针状组织或魏氏组织(层状组织)。原始β晶粒尺寸最好不超过100μm~200μm,α层厚度小于5μm。为了减小原始β晶粒尺寸,通常的做法是,在β加工时,在(α+β)相区,插入几个开坯步骤,以及降低最终β加工的温度。然而,近期许多研究指出,减少原始β晶粒尺寸并没有给热加工带来更多的益处。     

一种新型高强Ti-Nb-Zr-Ta-Si-Fe系生物医用β钛合金

正Ti-6Al-4V合金在航空航天和生物医疗领域均得到了广泛应用,但是由于Ti-6Al-4V合金中含有V、Al元素,会导致人体中毒或神经系统受损。此外,Ti-6Al-4V合金的弹性模量远高于骨组织,易造成应力遮蔽现象。     

ECAP加工中Ti-6Al—7Nb合金晶界取向对其力学性能的影响

<正>Ti-6Al-7Nb合金与Ti-6Al-4V合金相似,但是具有更强的惰性,是专为医疗应用而设计的。然而,与Ti-6Al-4V合金不同的是,该合金为近α型合金,β相含量小于5%,所以不能通过常规热处理进行强化。众所周知,利用大塑性变形(SPD)技术能够获得超细晶(UFG)纳米结构材料,其晶粒尺寸小于1μm,并且具有优良的力学性能。UFG纳米结构的形成可以使Ti-6Al-7Nb合金的强度得到提高,在许     

Y_2O_3对Ti-6Al-4V合金显微组织及力学性能的影响

本文以Ti-6Al-4V+x Y_2O_3(x=0,0.2%,0.4%,0.6%,0.8%)粉末为原料,采用放电等离子烧结(SPS)工艺制备出Ti-6Al-4V+x Y_2O_3合金,利用光学显微镜和透射电镜探究Y_2O_3含量对Ti-6Al-4V合金显微组织和性能的影响。结果表明,添加Y_2O_3后会细化晶粒,当Y_2O_3含量超过0.2%之后,随着Y_2O_3含量的增加晶粒尺寸会逐渐增大;加入Y_2O_3后可以有效改善Ti-6Al-4V的力学性能,添加0.6%Y_2O_3时力学性能最好,屈服强度970 MPa、最大抗压强度1 852 MPa、压缩应变31.4%,较未添加稀土的Ti-6Al-4V合金分别提高7.8%、14.1%、19.4%,致密度提高到99.28%;Y_2O_3主要是通过提高Ti-6Al-4V制品的密度和在合金中的钉扎作用来提高力学性能。     

氢化钛粉烧结Ti-6Al-4V性能研究

研究了以氢化钛粉与铝钒合金粉为原料,在冷等静压机压制成型后分别采用真空烧结和气氛烧结制备Ti-6Al-4V合金,并对制备的Ti-6Al-4V合金进行相对密度、微观组织及力学性能进行分析。结果表明:在真空条件或气氛条件下烧结制备Ti-6Al-4V合金的相对密度均大于98%,力学性能满足ASTM B348要求;与真空烧结相比,气氛烧结制备的Ti-6Al-4V合金晶粒尺寸较小,力学性能在真空烧结的基础上提高了8%~10%。     

气体钨电弧和电子束焊接Ti-6Al-4V冲击韧性的比较研究

电子束焊接（EBW）和气体钨电弧焊接（GTAW）是两种重要的熔化连接工艺，在航空航天工业中用于制造Ti-6Al-4V合金的关键性组合部件。有关Ti-6Al-4V焊接的大部分文献数据适用于工业级材料和气体钨电弧焊接。而具有低氧含量（最大不超过0．13％）超低间隙（ELI）级材料，通常表现出极好的韧性特性，故更适宜于航空航天的应用，但关于材料的GTA和EB焊接的文献报道较少，特别是ELI级和工业级Ti-6Al-4V的GTA和EB焊接的比较研究，尚未见报道。本文作者对ELI级和工业级Ti-6Al-4V材料，进行了EB和GTA焊接以及焊后热处理（PWHT）状态进行了冲击韧性研究。     

Super—TIX系列钛合金的性能和应用

20世纪 90年代日本开发了低成本民用钛合金 ,合金不用高价的β元素 ,仅使用廉价的 Fe,O,N(一部分合金加 Al)。设计的Super- TIX系列分两大类 ,一类是 Ti- Fe- Al系合金 ,另一类是 Ti- Fe- O- N系合金。下面主要介绍 Ti- 5.5Al- 1 Fe,Ti- 3.5Al- 1 Fe,Ti-1 Fe- 0 .35O- 0 .0 1 N ( Super- TIX80 0 ) ,Ti- 1 Fe-0 .3O- 0 .0 4 N( Super- TIX80 0 N)的主要特性、应用及注意事项。1　Ti- 3.5Al- 1Fe及 Ti- 5.5Al- 1Fe( 1 )拉伸性能　 Ti- 3.5Al- 1 Fe以及 Ti-5.5Al- 1 Fe是为了代替 Ti- 3Al- 2 .5V及 Ti-6 Al- 4V而提出…     

Ti-6Al-4V-0.1B合金热压缩过程中温度和应变速率对变形行为和组织演化的影响

Tamirisakandala等报道了通过在Ti-6Al-4V合金中添加0.1%硼,使合金的β晶粒尺寸由1 700μm减小为200μm。然而截至目前,对于添加硼的Ti-6Al-4V合金在热机械加工过程中的变形行为和显微组织演化还不是很清楚。为此,印度学者ShibayanRoy等人对添加硼的Ti-6Al-4V合金进行了热压缩试验,研究了变形温度和应变速率对变形行为和组织     

Ti-6Al-4V合金表面改性技术

Ti-6Al-4V合金作为一种重要的钛合金,其使用量占到了钛合金总使用量的75%～85%,但其耐磨性差、阻燃性差、疏水疏冰性能差、生物相容性不理想等性能缺陷在一定程度上限制了其在某些领域中的应用。首先对Ti-6Al-4V合金在各个领域应用时,其性能缺陷的表现形式及危害进行了概述,然后介绍了目前改善Ti-6Al-4V合金性能缺陷所普遍采用的以及具有创新性的表面改性技术,评述了部分表面改性技术的优缺点,最后提出了需对Ti-6Al-4V合金表面改性技术进一步研究的方向。     

胶接对Ti-6Al-4V合金织构的影响

对2块航空航天工业常用的钛合金板Ti-6Al-4V的表面进行打磨、清洗及阳极化处理,然后在室温条件下用环氧320/322胶进行胶接,放入烘干箱中,在120℃温度下保温固化1 h。采用Bruker D8 Discover型X射线衍射仪对Ti-6Al-4V合金板及其胶接后的织构进行分析,研究胶接对Ti-6Al-4V合金织构的影响。结果表明:Ti-6Al-4V合金胶接固化后,欧拉角位于0°~42°区间内,{0001}?0211?织构变强,胶接对{0110}?0211?织构影响不大。胶结后的钛合金在β取向线上的织构占比约为19.4%,?取向线上的织构占比约为81.6%。     

美国钛金属公司TIMETAL622钛合金的成分和性能

TIMETAL622钛合金(Ti-6Al-2Sn-ZZr-2Mo-2Cr-0.23Si)可用来制造飞机骨架和发动机结构中的耐损件,它的断裂力学性能相当于β退火态的Ti-6Al-4V合金,但强度更高,在冶金上是一种间隙固溶元素含量极低(ELI)的α+β合金.     

钛电解精炼中阳极过程的研究

本文通过测定金属 Ti、Ti-6Al-4V 合金及氢化-脱氢处理后的 Ti-6Al-4V 合金三种不同阳极的极化曲线,分析了合金组分 Al、V 对金属钛极化行为和阴极产品粒度的影响,并探讨了钛及其合金中钛的溶解过程。     

Ti-6Al-4V合金失效行为的微观模拟

Ti-6Al-4V合金具有优异的力学性能、抗腐蚀性能及生物相容性,可被用于众多领域。该合金是典型的两相钛合金,其相尺寸、体积分数和分布情况均会对其失效行为产生影响,S.Katani等人采用有限元方法模拟了微观组织形态对Ti-6Al-4V合金(含55%的α相和45%的β相)力学性能和失效机制的影响。实验选用厚度为0.7 mm、经退火处理的Ti-6Al-4V合金轧制板材,其化学成分(质量分数)为0.016 C、     

约束氢致密化处理对粉末冶金Ti-6Al-4V合金致密度与力学性能的影响

以氢化钛粉和6Al-4V预合金粉为原料,采用真空烧结法制备Ti-6Al-4V合金,然后在高纯氢气气氛中进行约束氢致密化处理,再真空退火去除合金中残余的氢。用光学显微镜观察Ti-6Al-4V合金的显微组织与形貌,测定合金的密度和拉伸性能,并用MTS-810液压伺服疲劳试验机进行疲劳性能测试。结果表明：约束氢致密化处理可使粉末冶金Ti-6Al-4V合金的残余孔隙率从2.5%降低至1.3%,致密度达到(98.7±0.3)%。约束氢致密化处理后,合金的抗拉强度从(936±18) MPa提高到(959±10) MPa,伸长率从(6.7±1.6)%提升到(12±1.1)%。同时疲劳性能得到改善,在0.5%循环应变幅条件下循环周次达到4 670周次。     

Ti—6Al—4V合金板超塑性加工技术

目前国内用Ti-6Al-4V合金板进行超塑成型制作的最大尺寸零件是飞机大口盖,其尺寸为800(宽)mm×1400(长)mm,工艺过程是将0.8mm、1.2mm及1.0mm厚的同一宽度和长度的板材在高温及规定的应变速率下进行超塑成型扩散焊接.另外利用Ti-6Al-4V的超塑性制造飞机发动机叶轮片的工艺也在研制中,工艺关键是克服零件的复杂形状给超塑成型带来模具制作上的困难,使用的Ti-6Al-4V板材厚度为4.0～5.0mm.     

凝胶浇注法制备Ti-6Al-4V合金坯体及坯体性能的研究

将凝胶浇注工艺应用于金属Ti-6Al-4V合金粉末的成形,研究了高固相含量的Ti-6Al-4V合金粉末料浆的制备和坯体的抗弯强度.结果表明,料浆固相含量随粉末的松装密度和分散剂的增加而增加.坯体的抗弯强度随气雾化(GA)Ti-6Al-4V含量增加先增大后减小,随着坯体的固相含量增大而减小.当GA-Ti-6Al-4V的质量分数为80%、固相含量为50%(体积分数)时,坯体的抗弯强度最大,为18.5MPa.     

热处理对Ti-6Al-4V ELI合金厚板组织与性能的影响

研究了热处理对Ti-6Al-4V超低间隙（ELI）合金厚板组织与性能的影响。结果表明，Ti-6Al-4V ELI合金经α＋β区热处理后得到双态组织，强度、塑性都较高；经β区热处理后得到片层组织，细片层组织强度较高。片层粗化后，强度降低。当片层尺寸小于某一临界值（-5μm）时，延伸率随着片层的粗化升高，当片层继续粗化时，延伸率反而下降。     

国内外新闻

2013年第3季度美国钛附加费下调幅度减小2013年第3季度美国钛附加费继续下跌,但下调幅度较2013年上半年有所减小。2013年7月,美国Allvac公司的航空用标准Ti-6Al-4V合金棒材及扁平材附加费为10.71美元/kg(4.86美元/磅),较第2季度的11.11美元/kg(5.04美元/磅)下降了3.6%;Ti-6Al-4V合金坯料附加费为9.74美元/kg(4.42美元/磅),较第2季度的10.12美元/kg(4.59美元/磅)下降了3.7%。Ti-6Al-4V ELI合金棒材、扁平材以及坯料附加费的下调幅度与标准Ti-6Al-4V合金产品相同。     

人工股骨头用新型钛合金

由于人类已进入了高龄化社会,患有关节疾病的人数日益增多,对人工关节的需求也日趋高涨,如把体内埋入医疗用品计算在内,其需求的年增长率已达到7%~8%（指发达国家）[1]。在20世纪60年代Charnley[2]式人工关节开发初期,使用的是不锈钢材料,有1%以上的人工股骨头发生折断。此后,发展到使用比不锈钢机械强度更高且耐蚀性更好的Co-Cr合金和Ti-6Al-4V合金,折断则显著减少,但Co-Cr合金及Ti-6Al-4V合金中所含的Co、Cr、V对人体有毒[3]。且Co-Cr合金或Ti-6Al-4V合金的弹性模量与外层骨的弹性模量存在差异,导致人体质量被移向外层…