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.     

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…     

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…     

新功能钛合金

日本住友金属工业公司为所有工业领域提供了形态广泛的钛产品及材料,这家公司独自开发了多种新功能钛合金,下面介绍几种新型钛合金.1 冷态加工用β型钛合金(命名为SAT-2041CF)普通β型钛合金Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al和Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zn是冷加工性能优越的材料.但是,经过冷锻等恶劣加工,其变形阻抗是普通钢的1.5倍,金属铸型有时也会损坏,这家公司开发的新合金(Ti-20V-4Al-1Sn)极限压缩率达到80%.     

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。     

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     

典型β型钛合金元素Cu，Fe和Cr的偏析规律

通过对Ti-2．5Cu，Ti-3Fe，Ti-3Cr，Ti-13Cu-1Al，Ti-6Al-1．7Fe几种合金铸锭成分的对比研究，建立了典型β钛合金元素的偏析模式。对Ti-2．5Cu，Ti-3Fe，Ti-3Cr合金铸锭的对比可知，Cu和Fe元素的偏析程度大，Cr元素的偏析程度小；对Ti-2．5Cu和Ti-13Cu-1Al合金铸锭的对比可知，Cu元素在2种合金铸锭中的偏析均比较明显，Cu含量越高，偏析程度越大；Cu元素在2种合金铸锭的晶界有截然不同的偏析方式，Cu元素在Ti-13Cu-1Al的晶界富集而在Ti-2．5Cu的晶界贫化。对Ti-3Fe和Ti-6Al-1．7Fe合金铸锭的对比可知，Fe元素在2种合金铸锭中的偏析均比较明显，Fe含量越高，偏析程度越严重；Fe元素在2种合金铸锭的晶界均贫化。     

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...     

β钛合金在飞机中的应用

美国、法国、德国、英国、日本、俄罗斯和中国的一些主要飞机制造工业厂家都开始采用β钛合金来生产飞机机体和发动机构件，主要原因是它们具有优良的综合性能，可加工成各种零件．目前最令人感兴趣的β钛合金包括用于制造锻件的Ti-10V－2Fe－3Al（Ti－10－2-3），用于制造钣金构件和铸件的Ti-15V-3Cr－3Al-3Sn（Ti－15－3）、BT－22（Ti－5Al-5V－5Mo－1Fe－1Cr）和用于制造弹簧的Ti-3Al-8V－6Cr－4Mo－4Zr（Ti－38－6－44，β-C）；另外，由于Ti-14．7Mo－2．7Nb－3Al-0．2Si（β-21S）合金兼有出色的耐高温和抗腐蚀能力，…     

添加碳纳米管的钛合金复合材料开发

日本学者滝澤秀一等人研究了在钛合金中添加碳纳米管（CNT）的制造技术。通过在代表性的钛合金Ti-6Al-4V及SP700（Ti-4．5Al-3V-2Mo-2Fe）中均一微细分散地添加碳纳米管（添加量〈1％，质量分数）及其相应的后续制造技术，使合金的强度、延性、刚性大幅度改善。     

马氏体相变加速亚稳β钛合金变形晶粒细化（英文）

利用重复冲击变形技术对比研究了α钛合金Ti-2Al-2.5Zr和亚稳β钛合金Ti-10V-2Fe-3Al变形过程中的微观组织演化及纳米晶的形成机制。金相形貌、X射线衍射及透射电镜观察显示,对于Ti-2Al-2.5Zr合金,塑性变形先后经历了形变孪生、位错活动、剪切等3个过程。与之相反,对于Ti-10V-2Fe-3Al合金,马氏体相变主导着合金的变形。相变分割、剪切及逆向马氏体相变持续贡献于合金的晶粒细化。同时发现,尽管变形到应变量1.2时两类合金组织内均出现纳米晶,但是大量的透射形貌观察显示Ti-10V-2Fe-3Al合金中生成的纳米晶晶粒尺寸更小,纳米晶区域更大。这表明,变形过程中激活马氏体相变可加速材料的晶粒细化。     

Enhanced Grain Refining Efficiency Assisted by Martensitic Transformation in Metastable β-Titanium Alloy

利用重复冲击变形技术对比研究了α钛合金Ti-2Al-2.5Zr和亚稳β钛合金Ti-10V-2Fe-3Al变形过程中的微观组织演化及纳米晶的形成机制。金相形貌、X射线衍射及透射电镜观察显示,对于Ti-2Al-2.5Zr合金,塑性变形先后经历了形变孪生、位错活动、剪切等3个过程。与之相反,对于Ti-10V-2Fe-3Al合金,马氏体相变主导着合金的变形。相变分割、剪切及逆向马氏体相变持续贡献于合金的晶粒细化。同时发现,尽管变形到应变量1.2时两类合金组织内均出现纳米晶,但是大量的透射形貌观察显示Ti-10V-2Fe-3Al合金中生成的纳米晶晶粒尺寸更小,纳米晶区域更大。这表明,变形过程中激活马氏体相变可加速材料的晶粒细化。     

保健和医学用低成本β钛合金的疲劳特征

作为医用材料首先必须具有良好的生物适应性，在金属材料中钛及钛合金是首选材料。但是由于价格昂贵，制约了其发展。为了降低成本，日本新近研发出Ti-4．3Fe-7．1Cr（TFC）和Ti-4．3Fe-7．1Cr-3．0Al（TFCA）2种合金。由于这两种合金加入了廉价金属元素Fe和Cr，因此成本低于其他钛合金。TFC合金和TFCA合金的生物适应性与纯钛相同，优于Ti-6Al-4V，拉伸性能可与现有的／3钛合金相媲美。此外，先进的生物材料还要具有高的疲劳比和生物功能性。     

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     

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。     

用粉末冶金法低成本合成钛合金和钛基微粒子复合材料以改善高周疲劳强度

用元素粉末混合法合成 Ti- 110 0 ,Ti- 6 Al- 2 Sn- 4Zr- 2 Mo,Ti- 6 Al- 4V和 Ti- 5 Al- 2 .5 Fe等各种α β型钛合金和 Ti- 6 Al- 2 Sn- 4Zr- 2 Mo/Ti B的微粒子复合材料。一般用元素粉末混合法制的合金和复合材料 ,连结的板条状 α组织形成粗大的柱状组织。改变这种组织成为微细的针状α组织 ,可以改善高周疲劳强度用粉末冶金法低成本合成钛合金和钛基微粒子复合材料以改善高周疲劳强度@黄淑梅     

Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金高温力学性能研究

通过加入第四组元β相稳定元素Fe和Mo来替代部分Nb元素制备Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金.结果表明,较参比材料Ti-22Al-27Nb合金,Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金的瞬时蠕变应变、1％蠕变时间和稳态蠕变速率均得到较大改善,并且自扩散激活能也得到提高;该合金在650℃高温条件下,具有较好的力学性能.     

高性能钛合金Super-TIX800的实用特性

日本开发了Super-TIX系列钛合金，它不含高价的添加元素，具有优良的热加工和冷加工性能，室温强度在700～1000MPa之间。该系列钛合金大致可分为2大类：①Ti-Fe-O-N系，其强度水平在CP纯钛与TC4合金之间；②Ti-Fe-Al系，目的是代替TC4合金。特别是第1类的代表性合金Super-TIX800（Ti-1.0Fe-0.35O-0.01N），具有介于Ti-6Al-4V和Ti-3Al-2.5V之间的高强度，且有很好的热加工和冷加工性能，添加元素仅是Fe，O，N等廉价元素，而且该合金的残废料可以通过电子束炉重熔后作为CP纯钛再次利用。     

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。     

Influences of Fe and B on the Columnar Structure of Ti-46Al Alloys

对利用非自耗电弧熔炼设备得到的Ti-46Al,Ti-46Al-0.3B,Ti-46Al-0.5B,Ti-46Al-2Fe,Ti-46Al-2Fe-0.3B和Ti-46Al-2Fe-0.5B合金的凝固组织进行了研究。结果表明,铸态TiAl基合金的宏观组织为典型的柱状晶组织,而且平均柱状晶直径随着Fe和B元素的加入显著减小。其中,Ti-46Al-2Fe-0.5B合金的柱状晶直径最小。B元素可以显著地细化TiAl基合金的柱状晶组织和枝晶组织,这主要是由于B元素的添加可以显著增加固液界面前沿的成分过冷度从而细化TiAl基合金的凝固组织。而且,Fe元素的添加还可以显著地提高B元素对TiAl基合金的柱状晶组织的细化效果。