钛合金在汽车上的应用和展望

综述了近三十年来国外汽车用钛合金的研究开发现状汽车用钛合金包括Ti-5Al-2Cr-1Fe,Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo,Ti-6Al-4V,Ti-3Al-2.5V,Ti-6Al-4V/TiB,Ti-Al-Sn-Zr-Nb-Mo-Si/TiB,Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo4Zr,Ti-6V-2Sn-4Zr-2Mo,Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si,Ti-6Al-2.7Sn-4Zr-0.4Mo-0.45Si,Ti-3Al-2V-0.2S-0.47Ce-0.27La,Ti-6Al-1.7Fe-0.1Si/10TiB,Ti-4.5Fe-6.8Mo-1.5Al/10TiB,Ti-6Al-2Fe-0.1Si等.估计到2001年,全世界汽车用钛合金将达到6000t.     

强度高成形性好的钛合金SP—700

日本钢管公司(NKK)研制成功高可成形性钛合金SP-700,已获日本专利,并在英、美、法、德国获得专利使用权。SP-700钛合金成分为Ti-(4～5)Al-(2.5～3.5)V-(1.8～2.2)Mo-(1.7～2.3)Fe。合金密度4.54g/cm~3,略高于Ti—6Al-4V。β转变温度900℃。该合金属具有超细组织(α_初≈3μm)的富β的α+β型钛合金。突出的优点是强度高、可成形性好,有希望代替Ti-6Al-4V,它克服了Ti-6Al-4V加工性能差的缺点。具有明显的热处理效应,下     

β-CEZ合金和Ti-6Al-4V合金疲劳性能和断裂性能的比较

近来由于飞机高强框架和喷气发动机元件用β-Ti合金取代α β钛合金。因此，德国的J.D.PETERS和他的老师G.LUTJERING教授比较了高强β-CEZ钛合金和α β的Ti-6Al-4V合金的疲劳和断裂特性，β-Ti合金如Ti-17(Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr)和Ti-10V-2Fe-3Al已分别被用作喷气发动机压缩机和起落架材料，主要是因为它们的强度高于Ti-6Al-4V合金。他们首先比较了喷气发动机常用的Ti-6Al-4V合金和新近研制的β-CEZ(Ti-5Al-2Sn-4Zr-4Mo-2Cr-1Fe)合金的疲劳和断裂特性，以及屈服强度等性能，由于断裂韧性是压缩机和起落架构件设计…     

油气开采用钛合金石油管材料耐腐蚀性能研究

选取5种油气开发常用钛合金材料(Ti-6Al-4V、Ti-6Al-4V-0.1Ru、Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo、Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo和Ti-5.5Al-4.5V-2Zr-1Mo)为研究对象,使用高温高压釜模拟国内典型严酷服役工况环境,研究了不同钛合金材料耐均匀腐蚀、局部腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂(SCC)及缝隙腐蚀的性能,通过使用扫描电镜和能谱分析等手段对腐蚀形貌和腐蚀产物进行了分析,并使用电化学方法对不同合金的耐腐蚀机理进行了研究。结果显示,在所测试工况条件下,所有钛合金材料腐蚀反应均为阳极控制过程,均匀腐蚀速率均低于0.001mm/a,并且对应力腐蚀开裂均有良好的抗力。Ti-6Al-4V和Ti-5.5Al-4.5V-2Zr-1Mo合金出现明显的点蚀和缝隙腐蚀问题。对腐蚀机理研究表明,在工况条件温度下,随着pH值的降低,所有钛合金均发生自腐蚀电位降低,极化电阻减小,腐蚀电流增大,耐腐蚀性能下降,其中Ti-6Al-4V耐腐蚀性能下降的最为明显,研究结果为油气开发工况下钛合金石油管的选材和缝隙腐蚀问题防治提供理论基础。     

Ti-6Al-4V和Ti-10V-2Fe-3Al钛合金激光辅助铣削切屑形貌研究

钛合金被广泛用于飞机机身、起落架和紧固件的制造中。然而,钛合金属于典型的难切削材料,其中锯齿型切屑的产生是造成其切削困难的主要原因之一。激光辅助切削是一种新兴的切削方法,常用于难加工材料的切削中,研究该切削方式下钛合金切屑形貌对于探明钛合金激光辅助切削机理,进一步实现其工程化应用具有重要的意义。文章通过实验研究了两种常用的钛合金Ti-6Al-4V和Ti-10V-2Fe-3Al在激光辅助切削加工条件下切屑的形貌特征。结果表明,这两种钛合金在传统加工时形成锯齿型切屑,在相同的工艺参数下激光辅助切削时形成连续型切屑,并随着切削速度的增加,连续型切屑逐渐转变为锯齿型切屑。激光辅助切削条件下,β型钛合金Ti-10V-2Fe-3Al切屑的绝热剪切带消失,α+β型钛合金Ti-6Al-4V切屑的绝热剪切带仍然存在,这意味着Ti-10V-2Fe-3Al合金对温度的变化更为敏感。     

亚稳β钛合金Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn的单时效及双时效研究

在过去的30年中,亚稳β钛合金因具有比α+β钛合金更为优异的成形性和淬透性而得到越来越多的关注和应用。亚稳β型Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn(Ti-15-3)合金可用于替代Ti-6Al-4V合金,满足航空用金属薄板的需求。该合金具有出色的冷成形性,并且其机械性能可以通过改变时效处理工艺进行调控。Ivasishin等人的研究表明,与单时效处理相比,双时效处理在改善Ti-15-3合金弹限强度和抗拉强度的同时,还可以改善合金的面缩及延伸率。此外,时     

TC18大型自由锻件准β锻造变形过程控制

TC18钛合金是一种高强高韧性近 β型钛合金,转变温度Tβ为840～880℃.其名义成分为Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe,按名义成分计算的Mo当量为12.8,是典型的近β型钛合金.此合金具有良好的热加工性、焊接性、淬透性和可热处理强化性,退火后的强度与TC4、TC6等合金固溶时效状态下的强度相当,数值在10...     

可生产带卷的高强度α-β钛合金

日本神户制钢所的大山英人先生因开发了KSTi-9钛合金荣获2001年度日本钛协会技术成果奖。大山英人先生从1982年开始进行Ti-6Al-4V的断裂研究，1984年硕士毕业后进入神户制钢所，从事了2年的近β钛合金的研究，其后进行了β钛合金的组织控制研究。并在神户制钢所首次成功轧制了Ti-15-3-3-3带卷，还开发了Ti-16V-4Sn-3Al-3Nb合金。从1997年开始开发KSTi-9钛合金。 世界钛加工材产量的5100t中有一半是钛合金，其中α-β合金占绝大多数，特别是以Ti-6Al-4V为主体的合金。但Ti-6Al-4V在使用中存在不足，最大的缺点是冷加工性差，例如当…     

Ti-5553合金车削加工性能研究

Ti-5553(Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr-0.5Fe)合金具有优异的综合力学性能,正逐步替代TC4(Ti-6Al-4V)钛合金成为高强度航空用工件的制备材料。然而,由于Ti-5553合金机械加工效率低,一定程度上制约了其在航空领域的大规模应用。为此,对Ti-5553合金与TC4钛合金的车削加工性能参数进行了探索,发现在相同的切削速度下,Ti-5553合金的主切削力和吃刀抗力均高于TC4钛合金,且最高切削速度仅为50 m/min。此外,两种合金在切削过程中均会与车刀发生扩散反应,而Ti-5553合金对刀具的磨损更为严重。相信本研究将为后期优化Ti-5553合金的车削加工参数、提高其加工效率提供有利的实验数据支持。     

Ti—15Mo—3Al—2.7Nb—0.2Si钛合金的成分,加工工艺与性能

Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si合金(简称β21钛合金)是近年来美国TIMET公司研制开发的一种综合性能优异的亚稳β型钛合金.国外研究表明:该合金和Ti-15-3钛合金相似,具有与工业纯钛相同的冷变形性能,可轧成板材、带材和箔材,也可加工成棒材和锻件.该材料在冷状态下可加工成形钣金构件,经时效后在保证具有较高塑性     

β相稳定性对Ti-10V-3Fe-3Al合金变形模式及压缩性能的影响

金属的变形有以下几种不同机制:孪生、变形诱发马氏体、位错滑移,或其综合作用。变形机制与基体状态密切相关,一方面与启动位错滑移或孪生的临界应力有关,另一方面与亚稳定基体转变成马氏体的能力有关。迄今为止,对亚稳定β钛合金变形机制的研究很少,对于含有α相的亚稳定β钛合金,也仅研究了β-CEZ(Ti-5Al-2Sn-5Zr-4Mo-2Cr-1Fe)和Ti-10V-2Fe-3Al合金的变形机制。研究表明     

航空用的一种新材料—Ti-15-3合金的发展与性能

本文介绍了由美国研制的Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn合金(简称Ti-15-3)的发展、加工方法及特性。该合金具有优异的冷成型性和高强度以及可焊性等。其加工性能优于Ti-6Al-4V和Ti-5Al-2.5Sn合金,且加工成本低。     

美国开发钛合金体育器材

美国哥伦比亚州丹佛市(Denver)钛金属公司(Timet)将与体育器材生产企业埃斯顿(Easton)公司合作,联合开发、试验与销售钛合金体育器材。据称,第一批产品为蒂芳(Tiphoon垒球棒的商品名称),是用Ti15-3合金(Ti-15V-3Al-3Cr-3Sn)制造的。     

Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe钛合金的高温流变行为与热加工图研究

通过Gleeble-3500热模拟试验机对温度范围为750～950℃、应变速率范围为0. 01～10 s~(-1)的多组Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金试样进行热压缩试验,利用得到的真应力-真应变曲线求解材料参数,建立了基于Arrhenius模型的本构方程,通过将所求本构方程计算出的流变应力与实测应力-应变曲线进行对比,验证了该方程的准确性;进而基于动态材料模型的加工图理论,分别绘制出应变为0. 1,0. 3,0. 5和0. 7时Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe钛合金的热加工图。结果显示:随着应变的增大,流变失稳区向中低温高应变速率区集中;在较小的应变量(0. 1～0. 3)时,安全区主要集中在中温低应变速率区(840～900℃,0. 4 s~(-1))和高温高应变速率区(910～950℃, 1 s~(-1));在较大应变量(0. 3～0. 7)时,安全区主要集中在低应变速率区(780～950℃,0. 3 s~(-1))和高温高应变速率区(910～950℃, 1 s~(-1))。因此,Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe钛合金高温变形时的安全热加工区域为:中温(840～900℃)低应变速率(0. 01～0. 3 s~(-1))区。     

钛合金的加氢处理

[日刊《铸锻造与热处理》报道]美国人L·莱温提出,粉末冶金钛合金,经烧结加压成形后,于β温区进行固溶、加氢、脱氢处理能细化组织,提高合金的疲劳强度。他认为,这种方法适用于α型的Ti-5Al-2.5Sn,近α型的Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo,α+β型的Ti-6 Al-4V、Ti-6Al-6V-2Sn,近β型的Ti-10V-2Fe-3Al,β型的βⅢ(Ti-11.5Mo-6Zr-4.5 Sn)等合金。莱温的这项科研成果已取得了美国专利。     

氢处理细晶钛合金的拉伸性能及其在牙科上的应用

氢处理是能够使钛合金晶粒尺寸达1μm以下的为数较少的方法之一。利用这种方法可以使α+β型钛合金Ti-6Al-4V及富β的α+β型钛合金Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe获得晶粒尺寸小于0.5μm的等轴细晶组织,使合金具有优异的超塑性能。日本学者中東潤对这两种合金进行氢处理,研究其常温性能及超     

单相亚稳β组织的Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr合金的热变形机制

Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr合金是一种高强近β型钛合金,该合金兼具良好的加工性能和力学性能,已被用于制造大型航空部件。日本研究人员基于组织演变和加工图技术,对原始组织为单相β等轴晶的Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr合金的热变形机制进行了研究。实验温度分别为600、700、800、900、1 000、1 100℃,应变速率分别为0.001、0.01、0.1、1、10s-1。     

加工方法对高强钛合金管坯组织性能的影响

Ti26合金(Ti-15V-3Al-3Cr-3Sn-1Nb-1Zr)是一种高强近B钛合金,具有优良的冷成型性、高的强度、抗疲劳性能及较好的焊接性能,使得该合金还可以制作板材、管材等半成品.采用钻孔挤压和斜轧穿孔工艺制备出了高强Ti-26合金管坯,对热加工后的管坯组织性能及热处理工艺进行了研究.结果表明:采用两种工艺均可制备出高强钛合金管坯,而斜轧穿孔工艺简单,材料利用率高.对加工后的管坯进行了固溶处理,均可以获得后续冷加工所需组织性能.     

Precision casting of Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn alloy setting

In this research, Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn alloy ingots were prepared using ceramic mold and centrifugal casting. The Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn setting casting, for aeronautic engine, with 1.5 mm in thickness was manufactured. The alloy melting process, precision casting process, and problems in casting application were discussed. Effects of Hot Isostatic Pressing and heat treatment on the mechanical properties and microstructure of the Ti-15V-3Cr-3Al- 3Sn alloy were studied.     

氢对β—C^TM合金板材组织与性能的影响

β-C~(TM)(Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr)是一种可通过热处理获得强度、塑性和缺口韧性良好匹配的亚稳β钛合金,虽然β钛合金的氢容限很高,但是热处理获得高体积份数的α相后,氢是否影响β-C~(TM)合金的性能还是一个未知数,研究选用1.5mm厚的β-C~(TM)板材,将其于815℃下固溶处理30min,空冷后氢含量为124ppm,用此作为低氢水平;另一部分板材固溶处理后在