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.     

用铂离子镀层改善钛合金的疲劳性能

据美刊(《Metallurgical Transac-tion》,1980,Vol.11A,No.8,1259—1263)报导,美国 Wright-Patterson 空军基地材料实验室研究了用铂离子镀层来改善钛合金疲劳性能的问题,获得了成果。人们已经研制出了用于长时间在500℃下工作的高温钛合金 Ti-6AL-2Sn-4Zr-2Mo、Ti-11、IMI-685和 Ti-5Al-5Sn-2Zr-2Mo 等。由于表面氧化的加重和蠕变     

耐热钛合金的激光焊

据1981年4月举行的第62届美国焊接学会年会报告,对两种耐热钛合金的激光焊和钨极氩弧焊的焊接接头性能进行了比较研究。这两种钛合金是:Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo和Ti-5Al-5Sn-2Zr-4Mo。试板厚度分别为1.5、2.5及2.9毫米。采用CO_2激光焊机,     

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。     

α+β钛合金微观组织对强韧性的影响概述

α+β钛合金的微观组织对强度和断裂韧性有重要影响。本文概述了Ti-6Al-4V、Ti-62222s、Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo等钛合金的拉伸性能、断裂韧性与组织特征参数的定性和定量关系。同时指出组织参数定量化、神经网络和有限元技术的综合利用可以有效预测组织和性能的关系。     

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。     

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…     

Ti-5Al-4Sn-2Zr-1Mo-0.25Si-1Nd合金焊接性

考察了Ti-5Al-4Sn-2Zr-1Mo-0.25Si-1Nd合金焊接接头力学性能。结果表明，Ti-5Al-4Sn-2Zr-1Mo-0.25Si-1Nd钛合金的焊接热影响区存在硬化倾向，塑性不足。焊前预热150℃可使焊接热影响区塑性明显改善。通过改变焊缝合金系统和焊后热处理制度等工艺措施，可以调整焊缝的综合力学性能，使之达到技术指标要求。文中还探讨了Ti-5Al-4Sn-2Zr-1Mo-0.25Si-1Nd合金焊接脆性的机理，认为延晶界成串分布的富钕相和晶内的马氏体转变组织是根本原因。     

热加工过程中2种原始组织的Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr合金变形行为（英文）

采用等温压缩试验研究不同原始组织对Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr合金流动应力、应变速率敏感性指数、应变硬化指数和表观变形激活能的影响。结果表明:原始组织为片层组织的Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr合金具有更高的峰值应力和流动软化效应,当变形温度高于或等于810°C、应变速率为0.1~5.0 s-1时,原始组织为等轴组织的Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr合金存在初始屈服现象。当应变为0.5~0.7、变形温度较低、应变速率为0.01 s-1时,原始组织为等轴组织的Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr合金的应变速率敏感性指数值较大,这主要归因于其显微组织演变特征。隋着变形的进行,原始组织为片层组织的Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr合金发生了α片层弯曲和动态球化现象,这使得其应变硬化指数变化显著。当应变为0.15~0.55时,原始组织为片层组织的Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr合金的表观变形激活能更大。     

提高锆含量对Ti-1100合金显微结构和力学性能的影响

Ti-1100是一种近α钛合金,用于要求低密度、高强度和抗蠕变的高温环境中。最高的使用温度为600℃(1100"),通过表面改性可延长使用时间。通过锻造或浇注成形可制成理想的金属板材。Ti-1100的名义化学成分为Ti-6Al-2.75Sn-4Zr-0.45Mo-0.5Si(质量分数,下同),是在近α钛合金Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo基础上添加少量的Si研制出来的。但一直未见添加Zr对近α钛合金组织和性能影响的相关报道。本研究采用真空电弧二次熔炼制备了含Zr为4%,6%,8%,10%(质量分数)的钛合金锭,并对其进行4步处理:①进行退火处理(1050℃,保温1h,空冷)以获得均匀的微观结构…     

TiC颗粒增强钛基复合材料的内应力

利用X射线衍射技术测试了TiC颗粒增强钛基复合材料Ti-6Al-4V 7％TiC(质量分数，下同)(T64)，Ti-3Al-2．5V 7％TiC(T32)和Ti-6Al-2．5Sn-4Zr-0．5Mo-1Nb-0．45Si 3％TiC(T650)的内应力。发现该复合材料在800℃左右存在一个应力性质转变点，即在800℃以上处理，钛基体感生残余拉应力，增强TiC颗粒感生残余压应力；在800℃以下处理，应力性质相反。并且内应力随处理温度升高而增加，由Eshelby模型得出，该转变点和钛合金基体的相变点有关。     

TC17钛合金一级轮盘锻造工艺研究应用

TC17钛合金是一种富β稳定元素的α+β两相钛合金,其名义成分为Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr,具有高强度、高断裂韧性及高淬透性.美国已成功地将其用于军用和民用航空发动机的压气机盘、风扇盘等零件上.该合金一般在β相区锻造,锻后采用两重退火,从而获得网篮编织α组织,有很高的断裂韧性和蠕变抗力.     

Ti-6Al-4Mo(Cr,V)合金的组织特征及拉伸性能

比较分析了Ti-6Al4Mo、Ti-6Al-4Cr、Ti-6Al-4V钛合金经热处理后的显微组织及拉伸性能.结果表明,在相同的热处理状态下,Ti-6Al-4Mo、Ti-6Al-4Cr、Ti-6Al-4V钛合金中的α相尺寸呈现Mo、Cr、V依次增大的趋势.而不论热处理状态是否相同时,单位质量合金元素的强化效果均按照Cr、Mo、V的顺序降低.三种合金在α+β两相区退火后,具有较好的塑性且塑性基本相当,但Ti-6Al-4Mo合金经β退火后拉伸塑性较低.     

β型钛合金材料的生物相容性评价

通过皮下、肌肉植入试验评价两种β型钛合金材料TLE（Ti-（3~6）Zr-（2~4）Mo（24～27）Nb），TLM2（Ti-（1．5,-4．5）Zr-（O．5～5．5）Sn．（1．50．4）Mo．（23．5～26．5）Nb）的生物相容性。将TLE，TLM2两种新型医用钛合金和对照材料（Ti-6Al-4V）分别植入家兔皮下和肌肉内，依据GB／T16886．6．1997标准，在1，2，6，12，24周作大体观察评价和组织学检查。结果表明：两种β型钛合金材料炎细胞浸润情况与对照材料无明显差异、包膜的厚度比对照材料薄，TLE和TLM2新型医用钛合金生物相容性良好。     

Ta含量对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-xTa合金力学性能和腐蚀性能的影响

系统研究了Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta(x=0,0.2,0.5,1.0,3.0,5.0)合金的微观组织、拉伸性能、夏比冲击韧性和耐海水腐蚀性。结果表明,经α+β两相区锻造后,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-5Ta合金获得片层组织,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta(x=0,0.2,0.5,1.0,3.0)均获得双态组织。XRD、TEM和选区电子衍射表明,在添加Ta元素后,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta合金没有新相产生。对于双态组织Ti-6Al-3Nb-Zr-1M0-x Ta合金,随着Ta含量的增加,其Mo当量逐渐增加,导致其屈服强度、抗拉强度和显微硬度均有所提高。而Ta含量对冲击吸收功的影响规律与屈服强度和抗拉强度的影响规律相反,其大小与冲击断口剪切唇区面积一致。当Ta含量超过1.0%(质量分数)时,由于α和β相之间的标准平衡电位差逐渐增大,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta合金的耐海水腐蚀逐渐降低。综合考虑强度、冲击韧性和耐海水腐蚀性能,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-1Ta合金综合匹配性最好,具有良好的海洋工程应用潜力。     

BT16合金中以铁代钒和钼的可能性

钛合金之所以价格较高不仅是因为钛本身的价值较高 ,而且还由于使用了一些稀贵的 β稳定剂作合金元素。最便宜的 β稳定剂是 Fe,俄罗斯的一些传统钛合金中加入了少量的 Fe,如 AT类合金、BT3-、BT2 3、BT2 2等。其它国家的钛合金以前很少用 Fe作合金元素 ,因为钛与铁可能形成共晶而降低合金的塑性和耐热性。但还是有一些 α+ β的钛合金添加了 Fe,如 Ti- 6 Al- 6 V- 2 Sn- 1 .7Cu-1 .7Fe,Ti- 5Al- 1 .2 5Fe- 2 .75Cr,Ti- 5Al-2 .5Fe等。一些含 Fe的近 β合金 ,如 Ti-1 0 V- 2 Fe- 3Al,Ti- 8Mo- 8V- 2 Fe- 3Al,Ti-6 .8Mo- 4.7…     

机械合金化-真空烧结法制备致密细晶钛合金

采用机械合金化-真空烧结方法制备出致密细晶钛合金（Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo），并研究了球磨时间、烧结温度等制备条件对烧结材料密度和显微组织的影响规律。结果表明，随着球磨时间的增加，钛合金烧结材料的密度逐渐升高，显微组织从初生α相＋针状的转变β组织逐步转化为细等轴状的α＋β组织，并且其晶粒尺寸逐渐减小。当球磨时间为40h，烧结温度为1200℃时，烧结材料的相对密度达到99．1％，平均晶粒尺寸仅为2μm。     

Ta含量对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-xTa合金力学性能和腐蚀性能的影响（英文）

系统研究了Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta (x=0, 0.2, 0.5, 1.0, 3.0, 5.0)合金的微观组织、拉伸性能、夏比冲击韧性和耐海水腐蚀性。结果表明,经α+β两相区锻造后,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-5Ta合金获得片层组织,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta (x=0, 0.2, 0.5, 1.0, 3.0)均获得双态组织。XRD、TEM和选区电子衍射表明,在添加Ta元素后,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta合金没有新相产生。对于双态组织Ti-6Al-3Nb-Zr-1M0-x Ta合金,随着Ta含量的增加,其Mo当量逐渐增加,导致其屈服强度、抗拉强度和显微硬度均有所提高。而Ta含量对冲击吸收功的影响规律与屈服强度和抗拉强度的影响规律相反,其大小与冲击断口剪切唇区面积一致。当Ta含量超过1.0%(质量分数)时,由于α和β相之间的标准平衡电位差逐渐增大,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta合金的耐海水腐蚀逐渐降低。综合考虑强度、冲击韧性和耐海水腐蚀性能,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-1Ta合金综合匹配性最好,具有良好的海洋工程应用潜力。     

可在400～500℃使用的TC4-B钛合金棒材研制

通过在TC4钛合金中添加Si、O、Mo、Zr、Sn合金元素,研制出名义化学成分为Ti-6Al-4V-0.3Si-0.3Mo-0.3Zr-0.3Sn-0.15O的TC4-B钛合金。并采用两种镦拔组合变形工艺,制备尺寸为?75 mm圆棒和51 mm×85.6 mm扁方棒。结果表明:经"三三一"工艺锻制的TC4-B钛合金棒材显微组织更为均匀;力学性能明显优于经常规工艺锻制的棒材,其室温拉伸强度可达1 000 MPa以上,500℃时拉伸强度可达636 MPa,伸长率为18%,断面收缩率为61%,可在400~500℃高温条件下使用。     

微结构和应力比对Ti-6Al-4V高周和超高周疲劳行为的影响

采用旋转弯曲和超声疲劳实验分别测试了全等轴和等轴双态组织Ti-6Al-4V合金的高周和超高周疲劳性能,并用SEM观察了疲劳断口特征.结果表明:2种组织Ti-6Al-4V合金的高周和超高周疲劳行为相似,不同应力比下,其S-N曲线均表现出单线形或双线形的形式;存在滑移机制和解理机制2种疲劳破坏机制.随应力比增加,2种组织Ti-6Al-4V合金的高周和超高周疲劳破坏机制均从滑移机制向解理机制转变.基于疲劳寿命和疲劳强度建立模型分析了应力比对2种机制之间竞争行为的影响,模型预测结果与实验结果趋势吻合.