1樓:新入
gb/t3620.1-2007 《鈦及鈦合金牌號和化學成分》中收錄的工業純鈦的材料牌號,詳細介紹參見該國標。
2樓:匿名使用者
鈦合金。
鈦合金鈦合金是以鈦元素為基加入其他元素組成的合金。鈦有兩種同質異晶體:鈦是同素異構體,熔點為1668℃,在低於882℃時呈密排六方晶格結構,稱為α-鈦;在882℃以上呈體心立方品格結構,稱為β-鈦。
利用鈦的上述兩種結構的不同特點,新增適當的合金元素,使其相變溫度及組分含量逐漸改變而得到不同組織的鈦合金(titanium alloys)。
3樓:上海駿廷有色金屬公司
鈦合金的牌號、品種很多,超過100種。工業上可利用的用40-50種,最常用的也就十多種。其中包括各種不同品味工業純鈦和被精選出的鈦合金,如ti-6al-4v,ti-5al-2.
5sn,ti-2al-1.5mn,ti-3al-2.5v,ti-6al-2sn-4zr-2mo,ti-6al-2sn-4zr-6mo,ti-8al-1mo-1v,ti-13v-11cr-3al,ti-15v—3cr-3al-sn和ti-10v-2fe-3al以及ti-0.
20pd、ti-0.3mo-0.8ni等。
然而對大多數國家來說,前兩個重要合金(ti-6al-4v;ti-5al-2.5sn)是為最典型的,也是世界各國公認的。
一、按組織分類
鈦合金一般是按其組織來命名的,即α鈦合金(含近α鈦合金)、β鈦合金及(α+β)鈦合金。中國國家標準中分別用ta、tb、tc作為字頭表示鈦合金的型別,然後跟著一個數字代表合金序號,如ta代表α型鈦合金,ta7鈦合金為ti5al-2.5sn合金;tb代表β鈦合金,tb2為ti-5mo-5v-8cr-3al合金;tc代表α+β型合金,如tc4鈦合金為ti-6al-4v合金。
α鈦合金,主要含有α穩定元素,在室溫穩定狀態下,基本為α相的鈦合金,如工業純鈦(ta0、ta1、ta2、ta3)和ta7(ti-5al-5sn)。α鈦合金主要應用於化工、石化和加工工業,在這些工業中首要考慮的是合金的耐腐蝕效能和可加工變形能力,工業純鈦(ta0-ta3四種),ta9鈦合金含鈀合金(ta9鈦鈀合金)和含少量的鉬和鎳合金(ta10鈦鉬鎳合金)為首選。
近α鈦合金,這類鈦合金中加入少量β穩定元素,在室溫穩定狀態下,退火組織中包含少量β相或金屬間化合物,一般不超過10%,如ta11(ti-8al-1mo-1v),這是美國開發的鈦合金,用於高溫狀態下使用,但鋁含量高會導致熱鹽效應力腐蝕問題;ta15(ti-6.5al-1mo-1v-2zr)是俄羅斯開發的bt20合金。ta11鈦合金與ta15鈦合金為相類似合金,後者降低了鋁含量增加了鋯,這樣就保持耐熱性並改善了熱鹽效應力腐蝕。
α+化合物合金ta13(ti-2.5cu)是英國開發的imi230合金。
α+β鈦合金,含有較多的β穩定元素,在室溫穩定狀態下,由α及β相所組成的鈦合金。β含量一般為10%-50%。α+β鈦合金有中等強度,並可熱處理強化,但焊接效能較差。
根據鉬當量不同,此類合金又可分成馬氏體型和過渡型。其中典型合金ti-6al-4v,該合金是美國水城兵工廠與2023年研製成的,廣泛用於宇航工業,該合金產品佔鈦合金產量的55%-65%,可用於生產各種大規格航空鍛件和零件,ti-6al-4v合金由於他具有優良的綜合效能,研究的最為深入,使用的時間最長,應用的領域最廣泛,所以該合金誕生半個世紀以來一直保持旺盛的生命力。中國牌號為tc4,美國鈦金屬公司所屬timet分部牌號為ti-6al-4v,美國活性金屬公司為rmi6al4v,英國鈦金屬公司為imi318,俄羅斯為bt6,日本住友為st-al40,法國為ta6v,德國為lt31.
二、按強度分類
鈦合金新增元素,利用鉬當量[mo1]ep和鋁當量[al]ep來表達:α與近α鈦合金[mo1]ep為12-13,[al]ep為5-8;α+β鈦合金[mo1]ep為5-12,[al]ep為6-30;β鈦合金(亞穩合金)[mo1]ep為12-25,[al]ep為5-8。更適合設計者需要是按強度分類,可分為低強度、普通強度、中等強度、高強度、最高強度分類。
三、按用途分類
1、工業純鈦
工業純鈦是鈦含量不低於99%,並含有少量鐵、氧、碳、氮、氫等雜質的緻密金屬鈦。雜質對純鈦的力學效能影響最明顯的是氧、氮和鐵,尤其是氧。氫與鈦的反應是可逆的,氫對鈦的效能影響主要表現為「氫脆」,通常規定氫含量不得超過0.
03%-0.05%氫。工業純鈦在常溫雖是密排六方晶格(α),但其軸比小(c/a=1.
587),有較好的可加工性。純鈦的成型效能和焊接效能好,對熱處理不敏感。
工業純鈦作為外科植入物金屬材料已經列入iso5832-2-1999國際標準,滿足長期植入物的材料應有下列基本要求:抗腐蝕、生物相容、優越的抗拉強度、耐疲勞和有良好的韌性、彈性磨具、抗磨損以及令人滿意的**。
2、耐腐蝕鈦合金
耐腐蝕鈦合金適合於在強腐蝕性介質中應用,主要為低強合金。在非宇航領域中主要是利用耐腐蝕效能好這一優點。耐蝕鈦合金提高了工業純鈦在還原性介質中(如鹽酸、硫酸、磷酸、草酸和甲酸)的耐腐蝕能力,目前成熟的鈦鉬、鈦鈀、鈦鉬鎳、鈦鎳、鈦鉭等合金。
鈦鉬合金是研究最早(2023年)的,他在還原性的鹽酸中具有優異的耐腐蝕性,ti-30mo合金在沸騰的5%碳酸、沸騰的5%硫酸、沸騰10%磷酸、沸騰的10%醋酸和沸騰50%甲酸中,一般最大的腐蝕率為0.0254-0.0508mm/a.
而純鈦在93.3℃的10%硫酸溶液中腐蝕率達到38.1-50.
8mm/a;ti-30mo合金在氧化性介質中耐腐蝕性較差。由於加入高密度的鉬鉿合金的熔鍊、加工和焊接帶來一定的空難。由鈦鉬合金又派生除出了鈦鉬鈮、鈦鉬鋯、鈦鉬鈀等耐腐蝕鈦合金。
ta9鈦鈀合金在氧化性介質中具有優良的耐腐蝕性。對還原性介質也有一定的耐腐蝕能力,尤其能改善其在高氯離子濃度介質中的抗縫隙腐蝕能力。ta9鈦合金含0.
2%鈀,ta9鈦鈀合金在5%沸騰硫酸中,可以使腐蝕率從48.26mm/a(工業純鈦)降低到0.508mm/a,耐腐蝕能力提高約95倍。
該合金具有良好的加工、成型和焊接效能,但含有***鈀,成本高。
β鈦合金,這類鈦合金中含有足夠多的β穩定元素,在適當冷卻速度下室溫組織全部為β相,通常又可分為可熱處理β鈦合金(亞穩定β鈦合金)和穩定β鈦合金。可熱處理β鈦合金,在淬火狀況下有非常好的工藝塑性,可以進行板材冷成型,並能通過時效處理獲得高達1300-1400mpa的室溫抗拉強度。
ta10鈦鉬鎳合金名義成分為ti-0.3mo-0.8ni,是20實際70年代中期美國研究開發的ti-12合金,是一種抗縫隙腐蝕的鈦合金,該合金在300℃的抗拉強度比純鈦高一倍,抗還原性介質的腐蝕能力明顯提高,在150-200℃的氯化物中不發生縫隙腐蝕。
鈦鎳合金(ti-2ni)在高溫脫鹽裝置中的使用溫度可達到200℃左右。
鈦鉭合金(ti-5ta)是俄羅斯以4204合金牌號、日本神戶制鋼以ks50ta牌號生產的抗硝酸腐蝕的α型鈦合金。該合金具有良好的工藝效能和焊接效能,在100-200℃流動的硝酸中腐蝕率低於0.1mm/a。
已在硝酸**裝置和核燃料後處理工序得到了應用。
3、結構鈦合金
按強度分類的低強度鈦合金主要用於耐蝕環境,其他鈦合金用於結構件,稱結構鈦合金。普通強度鈦合金(約500mpa),主要包括工業純鈦、ti-2al-1.5mn(tc1)、和ti-3al-2.
5v(ta18),獲得了廣泛的應用。由於加工成型效能和可焊接效能好,合金用於製作各種航空板材零件和液壓管等,以及自行車民用產品。中等強度鈦合金(約900mpa)的典型合金是ti-6al-4v(tc4),廣泛用於宇航鈦合金工業。
板材高強度鈦合金是室溫抗拉強度在1100mpa以上,由近β鈦合金和亞穩定β鈦合金組成,主要用來代替飛機結構中常用的高強度結構鋼,其典型合金有了ti-13v-11cr-3al、ti-15v-3cr-3al-3sn和ti-10v-2fe-3al合金等。
4、耐熱鈦合金
耐熱鈦合金是適合於在較高溫度下長期工作的鈦合金。它在整個工作溫度範圍內具有較高的瞬時個持久強度。室溫下有較好的塑性、較好的蠕變抗力和良好的熱穩定性。
在室溫與高溫下均有好的抗疲勞效能。主要用來製造壓壓氣機中的盤、葉片、進氣機匣以及飛機構件。已得到應用的耐熱鈦合金固溶強化α+β型和近α型鈦合金。
能在500℃以下長期工作的α+β型耐熱鈦合金,他們都含有較多的α穩定元素,鋁當量都在6以上。加入適當的β穩定元素,使合金在高溫下不僅顯示高的瞬時強度,而且具有足夠的塑性,典型的合金有tc4(ti-6al-4v),tc6(ti-6al-2.5mo-2cr-0.
5fe-0.3si)和tc11(ti-6.5al-3.
5mo-1.5zr-0.3si)。
在500℃以下長期工作的α型耐熱鈦合金,它們都含有少量α穩定元素。鋁當量幾乎都在7以上,在平衡狀態下合金有更多的α相,因此這些合金在500℃以上具有更高的蠕變抗力和更好的抗疲勞性和斷裂韌度。由於近α型合金具有這些優良的綜合效能,而使其成為耐熱合金的主要體系。
典型的合金有ti-8al-1mo-1v(美國ti-811)、ti6al-2zr-1mo-1v(俄羅斯bt20)、ti-6al-2sn-4zr-2mo(美國ti-6242)和ti-5.5al-3.5sn-3zr-1nb-0.
3mo-0.3si(英國imi-829)。
5、低溫鈦合金
低溫鈦合金是適合於低溫下使用的α和α+β鈦合金。該類合金隨溫度的降低而增加、韌性隨溫度的降低而很少下降,可作低溫結構件。低溫鈦合金發展趨勢是將氧含量由0.
2%(普通級)降至0.12%,形成極低間隙級鈦合金(eli)。能在超低溫(<77k)下使用。
典型的合金有ti-5al-2.5sn(eli)。美國上世紀60年代初研製的ti-5al-2.
5sn(eli為美軍標的mil-9047),中國上世紀70年代末仿製成功該合金,稱ta7鈦合金,ti-5al-2.5sn(eli)合金特別適用於在-255℃的低溫下工作的液體燃料儲存容器。
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