低成本钛合金研究

采用廉价的Fe—Mo中间合金设计研究出Ti8LC和Ti12LC低成本钛合金，前者为近α型，后者为近β型钛合金，两者的室温拉伸性能均优于TC4，Ti12LC的热加工温度更低。     

美国大力开发低成本钛合金

从国外的一些报刊提供的各种信息看出,美国的钛生产厂家正在把它们的大部分研究与开发预算投放到研制低成本的钛合金上,并且力图将其推向新的市场,主要以非航空与航天工业的需求为目标。     

低成本钛合金与汽车制造

叙述了钛在汽车制造中应用的必要性、应用的优势和应用范围（汽车发动机的气门弹簧、气门、气门座圈和连杆）、供汽车制造用低成本钛材的品种和性能、降低钛材成本和加工制造费用的途径、钛在汽车上应用的现状与未来。指出我国应积极参与汽车轻量化的国际竞争，为钛材打开通向世界的应用渠道。     

低成本高性能粉末冶金钛合金

粉末冶金是短流程制备低成本、高性能钛及钛合金的有效方法。低成本氢化脱氢（HDH）钛粉可用于制备粉末冶金钛合金制件,但由于受间隙原子含量高、烧结致密度低和微观组织粗大等因素影响,使粉末冶金钛制品的组织性能优势得不到发挥。实验采用氢化脱氢钛粉—冷等静压—真空烧结的技术路线制备了Ti-6Al-4V烧结坯,间隙原子含量低（O<0.16 wt.%, N<0.05 wt.%, H<0.015 wt.%）,具有均匀细小的近等轴?组织,良好的室温拉伸性能（UTS>930 MPa, YS>870 MPa, El>14%）。实验同时表明了HDH工艺制备低间隙原子含量钛粉的可行性,间隙原子含量的增加主要源于粉末及压坯的操作、转移和储存过程。得益于粉末冶金钛合金的细晶和近终成形特点,它无需通过开坯锻造,并且近成型的烧结坯能够提高材料利用率,减少后续热加工变形量及加工道次。因此,以粉末钛合金烧结坯替代锻坯进行后续的塑性加工能够大幅度降低钛合金构件及型材的成本。     

钛与钛合金的低成本清洁制备新技术

提出了多级深度热还原的理念,发明了镁热/铝热自蔓延-深度多级还原制备钛与钛合金的关键技术,成功制备出纯度为99.69%高纯还原钛粉,Ti6Al4V合金粉：Ti:89.5-90.2%、Al:5.85-6.57%、V:3.90-4.17%,氧含量<0.15%;制备出20kg级规模的TiAl合金铸锭,Ti/Al原子比为1:1,氧含量为0.09%。成果已在山东傅山集团成功转化应用,500t/a还原钛粉工业示范线于2018年12月08日试车成功,可使金属钛与钛合金的生产成本降低30%以上,项目的推广应用为钛材低成本清洁利用奠定工业化基础。     

低成本XRF001钛合金抗弹性能研究

研究了一种新型装甲用低成本钛合金XRF001的组织与性能,重点对其抗弹性能进行了测试,分析了抗弹机理。结果表明：普通退火态XRF001钛合金板材的强度、塑性、硬度和冲击韧性匹配良好,抗弹性能与ATI425-MOD钛合金相当,优于ATI425钛合金。XRF001钛合金在不同热处理状态下的组织不同,抗弹性能也不同,普通退火态下的抗弹性能优于双重退火态。经普通退火后,XRF001钛合金中形成的细小板条及片层状组织能够改变绝热剪切带走向,改变裂纹扩展路径,消耗更多的能量,有利于提高抗弹性能。     

低成本钛合金制备技术及其军事应用

简要介绍了国内外近年来一些新研制成功并已投入应用的低成本钛合金,重点介绍了可降低钛合金成本的熔炼技术、铸造工艺、粉末冶金、超塑性变形和扩散连接等技术的主要研究进展情况,并介绍了国内外低成本钛合金在宇航、航空、装甲车辆和舰船等军事工业上的应用情况,探讨了低成本钛合金研究的未来发展趋势及重点研究方向.     

低成本钛合金在车辆上的工程应用研究

随着钛合金在航空航天等领域的用量不断提升,昂贵的加工和使用成本已经成为制约其扩大应用的主要障碍,迫切需要发展低成本钛合金材料及其加工技术,因此钛合金低成本化以及钛合金材料成形的低成本化已成为国内外钛工业领域研究的重要方向。本文通过添加100%返回料的方式,成功制备了化学成分合格的Ti-Al-V系低成本钛合金铸锭,并采用短流程轧制技术制备了各种规格的板材,分析了轧制过程中Ti-Al-V系低成本钛合金的组织性能演变过程,研制的各规格板材通过了某车辆炮塔体的考核试验。同时采用短流程锻造加工技术,研制了低成本高性能钛合金平衡肘锻件,其显微组织和力学性能均能满足技术标准要求,通过了某车辆的跑车考核试验。     

锻造工艺对新型低成本钛合金组织和性能影响

研究准β锻造工艺和两相区锻造工艺对新型低成本Ti-Al-Mo-Cr-Zr系钛合金显微组织和力学性能的影响规律。采用金相显微镜(OM)观察新型低成本钛合金不同锻造工艺后的退火态组织特征,采用扫描电镜(SEM)分析合金的断口形貌,并测试合金的拉伸性能、断裂韧度等主要力学性能。结果表明:合金采用两相区锻造工艺(895℃),获得双态组织,β基体上均匀分布着约占40%的等轴初生α相;合金的强度和塑性较高,其中抗拉强度σb=1054 MPa,延伸率δ5=17%,断面收缩率ψ=51%;但断裂韧度偏低,KIC=63 MPa(1/2)m。采用准β锻造工艺(940℃),获得网篮组织,细小的板条状次生α相交织分布,无初生α相;合金的强度和塑性有所降低,抗拉强度σb=1008 MPa,延伸率δ5=13%,断面收缩率ψ=33%;但断裂韧度较高,KIC槡=86 MPa m。随着锻造温度从两相区895℃升到β单相区940℃,新型低成本Ti-Al-Mo-Cr-Zr系钛合金强度变化幅度小,而断裂韧度、塑性,特别是断面收缩率性能指标对锻造温度变化反应敏感。     

弹簧用高强钛合金的研究进展

β钛合金因综合性能优异（良好的冷热成形性、时效强化效应明显、耐蚀等）成为高强钛弹簧的理想选择。简述了2种弹簧用高强β钛合金Timetal LCB和Ti-B20的研发现状,并指出钛合金大量用作弹簧的关键在于合金性能的提高以及成本的降低。     

Ti-Al-Fe低成本钛合金TIG焊焊接组织和性能研究

研究了Ti-Al-Fe低成本钛合金钨极氩弧焊焊接接头的内部质量、组织和力学性能,并与TC4钛合金进行了比较。结果表明,Ti-Al-Fe低成本钛合金焊缝表面质量良好,焊缝内部融合良好,无焊接缺陷,可焊性好; 2种合金的焊缝区宏观组织均由粗大的柱状晶和少量等轴晶组成,Ti-Al-Fe合金柱状晶组织较细,晶内由针状次生α相和少量的长条状初生α相组成; 2种合金热影响区均为粗大的等轴晶,晶内由大量初生α相和少量针状次生α相及残余β相组成; Ti-Al-Fe低成本钛合金焊缝抗拉强度达到1 204 MPa,比TC4钛合金高111 MPa。     

航空用新型低成本钛合金显微组织与损伤容限性能关系研究

利用扫描电镜对某新型航空用Ti—A1-Mo—Cr—Zr系低成本钛合金的双态组织、片层组织及网篮组织3种典型显微组织特征和裂纹扩展过程进行了观察和分析,并对具有不同类型显微组织的合金进行了拉伸、断裂性能和疲劳性能的检测。结果表明：该新型Ti—A1-Mo—Cr—Zr系高性能低成本钛合金在不同显微组织下均具有良好的强度-塑性-韧性-疲劳性能的匹配。其中,双态组织的该合金具有最高的强度和塑性,但损伤容限性能较低（断裂韧性稍低,疲劳裂纹扩展速率高）;网篮组织的该合金具有良好的断裂韧性和疲劳强度,疲劳裂纹扩展速率与双态组织的水平相当;片层组织的该合金具有最为优异的损伤容限性能（最低的疲劳裂纹扩展速率和最高的断裂韧性）,但疲劳极限、强度和塑性稍低于双态组织和网篮组织的该合金。     

Research and Practice of Production Technology for High Performance Low Alloy Steels in WISCO

The product system of high strength low alloy steels (HSLA) produced by Wuhan Iron and Steel (Group) Corporation (WISCO) was presented.A series of high performance structural steels have been developed for important construction projects around the world in different areas,such as bridge,pressure vessel,pipe line,shipbuilding,architecture,machinery and railway wagons.In order to promote the development of large heat input welding steel,high grade thick pipeline steel and long span bridge steel,a lot of advanced production technologies have been achieved through intensive investigation,such as the control of high purity,high homogenization and free defects in steel slabs,the rules of high melting point particle formation and distribution in micro and nano scale during steel production,and the TMCP technology for ultra low carbon bainite steel for medium and heavy plates.WISCO will carry on research and application of economic and weather-resistant steels and promote the developing and producing technologies of HSLA steel.     

高强高韧钛合金研究与应用进展

航空航天业的发展对高强度、高断裂韧性的新型钛合金的需求越来越迫切,研究具有自主知识产权并用于航空大型结构件的新型高强高韧钛合金得到世界各国的重视.综合评述了国外传统的Ti-1023、BT22合金、β-21S合金、β-C合金,新型Timetal555和VST55531合金以及我国的TB2和TB10合金等7种高强高韧钛合金研究及应用现状,分析了合金的成分、组织、强度、塑性、断裂韧性等特点.根据国内外高强高韧钛合金发展现状,提出发展方向:研制Rm≥1300 MPa,K(IC)≥55 Pa·m(1/2)新型高强韧钛合金;新型合金成分应以Ti-Al-Mo-V-Cr系为主;探索加工工艺与高强高韧钛合金合金组织及性能的关系;发展具有优异的淬透性及良好的锻造性能为主的大型锻件用高强高韧钛合金.     

西北有色金属研究院钛合金研究进展

概述了西北有色金属研究院（NIN）研发的部分高温、高强、低成本、超塑性及低温钛合金近年来的研究进展。指出：使用温度在550～650℃之间的高温钛合金中，550℃高温钛合金已获得应用，Ti-600合金因室温和600℃下综合性能优异，尤其是极佳的蠕变性能，可以用做高推重比发动机压气机轮盘和叶片，具有较好的应用前景；在强度级别为1000～1600MPa的高强钛合金中，Ti—B20合金和Ti-1300合金适宜制作高强或超高强钛合金弹簧；低成本钛合金、超塑性温度较低且应变速率较高的超塑性钛合金、低温钛合金的研究从未间断过，某些合金也已得到应用；NIN今后研究重点是建立已研发合金的规范体系，降低其制造成本，提高其使用性能，最终使其获得广泛应用。     

钛合金粉末热等静压近净成形成本分析

采用粉末冶金热等静压近净成形（NNS-PM-HIP）技术制备了几种典型的钛合金结构件,利用技术成本模型分析了NNS-PM-HIP工艺制备钛合金构件的经济性,并与其他成形工艺进行了对比。结果表明：随着工件尺寸的加大、复杂程度的提高,包套/模具的制作以及热等静压成为影响采用NNS-PM-HIP技术制备钛合金构件成本的主要因素。有限元模拟仿真的介入和工件的批量化生产使得NNS-PM-HIP工艺的成本显著降低。与锻造等工艺相比,工件越复杂、尺寸越大,以及原材料成本占总成本比例越低,NNS-PM-HIP工艺成形钛合金构件的优势越发突出。     

钛表面薄膜技术的应用现状及发展

钛及钛合金具有比强度高、耐蚀性能好、无磁性等优点,但其所固有的高温易氧化、易发生接触腐蚀、导热系数小等缺点在一定程度上限制了其应用。为此,需对钛合金表面进行处理,而薄膜技术则是一种有效方法。首先概述了薄膜技术在钛材的耐磨处理、抗氧化处理、耐冲蚀处理、电活性功能处理四个方面的研究成果,然后结合作者自身的研究成果及对钛表面处理技术的认识,从钛的应用和薄膜技术的特点出发,提出了今后钛表面薄膜技术在这些方面可能的发展方向。     

Low Cost High Performance Steel Plate With Superior HAZ Toughness for Large Heat Input Welding

In this paper, a laboratory study has been made to develop low cost high performance steel plates with superior HAZ toughness for large heat input welding. Simulated results show that the absorbed impact energy of heat-affected zone (HAZ) at -20℃reaches above 200J when large heat inputs of 100 to 400kJ/cm were applied, suggestive of superior HAZ toughness for large heat input welding of developed steel plate. The microstructures in HAZ are transformed from mainly fine ferrite and bainite at 100kJ/cm, through an intermediate stage of ferrite, bainite and pearlite at 200 and 300kJ/cm, to nearly fine ferrite and pearlite at 400kJ/cm. The prior austenite grain size and ferrite grain size in HAZ are controlled to ～50 and ～20μm, respectively. The high HAZ toughness is due to the inhibition of prior austenite grain size at high temperatures and the formation of beneficial microstructures to HAZ toughness during continuous cooling.