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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)… 相似文献
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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。 相似文献
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《粉末冶金工业》2020,(4)
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。 相似文献
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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 相似文献
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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%。 相似文献
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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、 相似文献
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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. 相似文献
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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。 相似文献
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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。 相似文献
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《特钢技术》2006,11(2):41-41
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。 相似文献
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《钛工业进展》2013,(5):44-47
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。 相似文献
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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… 相似文献
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<正>深空、深海、月球等探测以及南北极科考、低温固体和液体燃料的储存、超导发电机转子、磁悬浮列车等都需要超低温承力结构材料。20世纪80年代初,美国宇航局发射的阿波罗宇宙飞船用Ti-5Al-2.5Sn和Ti-6Al-4V合金制作了液氢容器、导管和高压气瓶。日本采用Ti-5Al-2.5Sn ELI和Ti-6Al-4V ELI合金制作了30MVA超导发 相似文献
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Super—TIX系列钛合金的性能和应用 总被引:1,自引:0,他引:1
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… 相似文献
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<正>钛板材因其强度高、重量轻、结构刚性好等优点而受到广泛的认可。高强钛合金Ti-6Al-4V不仅可用于航空领域,也是汽车、化工等其它工业领域用结构件的重要候选材料。Ti-6Al-4V合金板材在室温下的可成形性非常有限,成形后的回弹很大,这给传统的冲压和压力成形带来很多问题。尽管高温下,Ti-6Al-4V合金板材的成形极限会有所提高,回弹会 相似文献