钛合金航空材料发展史(共5篇)
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篇一：航空用钛合金的发展概况 航空用钛合金的发展概况
General Development Situation of Titanium Alloys for Aviation □北京航空材料研究院 曹春晓 摘要： 航空用钛合金近期工程化发展中呈现出一些技术创新的&亮点&，其中工艺创新的亮点比成分创新的亮点更多一些。这些亮点包括阻燃钛合金、钛基复合材料、纤维/钛层板、超塑性钛合金、特大整体结构件锻造工艺、金属型精铸工艺、大型整体结构件精铸工艺、激光成形工艺、摩擦焊工艺和β热处理工艺等。 关键词：钛合金 飞机 发动机 热处理工艺 ２０世纪５０年代，军用飞机进入了超声速时代，航空发动机相应地进入喷气发动机时代，原有的铝、钢结构已不能满足新的需求。钛合金恰恰在这个时候进入了工业性发展阶段，由于它具有比强度高、使用温度范围宽（－２６９～６００℃）、抗蚀性好和其他一些可利用的特性，因此很快被选用于飞机及航空发动机。５０年来的世界钛市场中最大的用户始终属于航空。当前，航空仍然占５０％左右市场份额。 受２００２年&９．１１&事件影响，美国２００３年钛工业产品发货量降至１５６２５ｔ（２００２年为１６０７１ｔ），日本２００３年钛加工材发货量则降至１３８３８ｔ（２００２年为１４４８１ｔ），而中国从２０００～２００４年的钛加工材销售量却一直以很高的速度增长（见表１）。 １９９３年以后，几乎看不到新推出的工业性钛合金，而钛合金工艺方面的创新却屡见不鲜。这既与冷战时代的结束有关，也与工艺创新往往起到事半功倍之效有关。 一、钛合金在飞机及航空发动机上的用量不断扩大 1. 飞机机体的钛用量 表２中列出的F/A－１８E/F、F/Ａ－２２、Ｆ－３５三大战斗/攻击机和Ｂ－２轰炸机是美国在２０１５年前保持空中优势的４块&王牌&。由表２可知，总的发展趋势是钛在飞机机体上的用量不断扩大。F/A－１８在不断改型的过程中其钛用量也不断增多。 民用飞机的钛用量也在不断扩大（图１和表３）。 我国战斗机的钛用量也在不断扩大：２０世纪８０年代开始服役的歼八系列的钛用量为２％，两种新一代战斗机的钛用量分别为４％和１５％，更新一代的高性能新型战斗机的钛用量将达２５％～３０％。 2. 航空发动机的钛用量 从表４和图２可知，国外先进发动机上的钛用量通常保持在２０％～３５％的水平。我国早期生产的涡喷发动机均不用钛，１９７８年开始研制并于１９８８年初设计定型的涡喷１３发动机的钛用量达到１３％。２００２年设计定型的昆仑涡喷发动机是我国第一个拥有完全自主的航空发动机，钛用量提高至１５％。即将设计定型的我国第一台拥有自主知识产权的涡扇发动机又进一步把钛用量提高到２５％的水平。 二、航空用钛合金近期工程化发展中的一些&亮点& 1. 阻燃钛合金闪亮登场 为了避免&钛火&，俄罗斯曾研制了含Ｃｕ高量的ＢＴＴ－１和ＢＴＴ－３阻燃钛合金，但由于其力学性能和熔铸性能差而未能工程化。美国发明的ＡｌｌｏｙＣ（Ｔｉ－３５Ｖ－１５Ｃｒ）阻燃钛合金近期已成功地应用于Ｆ１１９发动机（F/A－２２战斗机的动力装置）的高压压气机机匣、导向叶片和矢量尾喷管。这是高温钛合金领域的最新亮点，也是钛发展史中第一个进驻航空发动机的β型钛合金和阻燃钛合金。Ａｌｌｏｙ Ｃ的阻燃原理有三：其一，国外和一航材料院的研究结果表明，在转子零件与静子零件相对摩擦而升温时，低熔点（６７５℃）的Ｖ２Ｏ５的首先熔化起到了吸热、润滑和降低氧化膜内应力的作用；其二，西北有色院的试验表明，Ａｌｌｏｙ Ｃ的导热系数远高于普通钛合金；其三，北京有色院利用ＣＡＬＰＨＡＤ技术计算得到的结果表明，该合金成分设计符合&绝热燃烧温度&尽可能低的要求。西北有色院、一航材料院等联合研制的低成本阻燃钛合金Ｔｉ－４０Ｔｉ－２５Ｖ－１５Ｃｒ－０．２Ｓｉ 已研制出机匣并装机，等待试车。利用渗金属技术形成表面阻燃合金是另一条成本更低的技术途径。 2. 钛基复合材料初见曙光 世界各国为钛基复合材料（ＴＭＣ）的工程化已奋斗很多年，近期终于在Ｆ１１９发动机上获得了应用，即选用ＳｉＣ纤维/Tｉ－６２４２Ｓ复合材料制成矢量喷管驱动器活塞。不久前，荷兰飞机起落架开发公司ＳＰ航宇公司又宣称，荷兰皇家空军试飞了装有钛基复合材料主起落架下部后撑杆的Ｆ－１６。与原用的３００Ｍ钢相比，新材料可减重４０％，成本也已接近战斗机设计认可的指标，因此洛克希德·马丁公司也打算在Ｆ－３５联合攻击机上采用这种ＴＭＣ材料制造起落架零件。据称用ＴＭＣ取代Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金制造的空心宽弦风扇叶片，其成本更低。 3. 纤维/钛层板崭露头角 层间混合材料（如图３所示）因其比强度和疲劳寿命远高于单金属材料且成本远低于纤维增强的复合材料，已引起人们的广泛兴趣。从２０世纪８０年代以来该材料已经历了第一代ＡＲＡＬＬ（芳纶纤维铝合金层板）、第二代ＧＬＡＲＥ（玻璃纤维铝合金层板）、第三代ＣＡＲＥ（碳纤维铝合金层板）到第四代ＴｉＧｒ（石墨纤维钛合金层板）的发展过程。一航材料院研制的ＡＲＡＬＬ已用于我国歼八Ⅱ的方向舵上，解决了原铝合金方向舵铆钉孔处裂纹扩展的问题。ＧＬＡＲＥ已大面积地用于Ａ３８０机身壁板和尾翼上，而ＴｉＧｒ则用于制造Ｂ７Ｅ７的机翼和机身蒙皮。ＴｉＧｒ还可用于蜂窝夹层的面板。实践表明，自动铺放的ＴｉＧｒ层板的性能优于手工铺叠的ＴｉＧｒ层板。ＣＡＲＥ因很难解决碳纤维与铝合金之间的接触腐蚀问题，迄今无商业化产品。而ＴｉＧｒ既无电化学腐蚀问题，又可进一步提高综合性能（特别是比强度和高温性能）。 4. 超塑性钛合金独树一帜 超塑性成形、等温锻造、近等温锻造等先进工艺技术所具有的优越性促进了自身的发展。然而，锻造成形温度过高带来的模具制造、加热费用昂贵问题，影响了产品成本的进一步降低和工艺技术进一步的扩大应用。据此，日本推出了ＳＰ７００（Ｔｉ－４．５Ａｌ－３Ｖ－２Ｆｅ－１Ｍｏ）合金。这是第一个以ＳＰ（超塑的英文缩写）为牌号的钛合金。与Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ相比，其等温锻造或超塑成形的温度降低了１２０℃（即从９００℃降至７８０℃），最佳超塑条件下的延伸率提高一倍（即从１０００％增至２０００％）。ＳＰ７００还具有优于Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ的综合力学性能、热处理淬透性和冷加工性。ＳＰ７００呈现上述优越特性的重要原因之一是在同样工艺条件下ＳＰ７００能获得更细于Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ的晶粒尺寸（分别为２μｍ和５μｍ）。正缘于此，ＳＰ７００当前已作为一种新型工程合金用于制造高尔夫球头等体育用品和活动扳手等工具，而且已引起各国航空界的密切关注，正在考虑应用于飞机及发动机零件的可能性。 5. 特大整体结构件锻造工艺余音绕梁 为了提高结构效率、减轻结构重量、缩短生产周期和降低生产成本，结构整体化是先进飞机的重要发展方向。F/A－２２的机身隔框就采用了整体结构，这就需要提供前所未有的特大规格的钛合金模锻件，从而显著增加了充填成型和组织控制方面的困难。F/A－２２的中机身有４个很大的Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ整体式隔框，其中最大的&５８３&隔框锻件重２７７０ｋｇ，投影面积５．５３ｍ２，是迄今为止最大的航空用钛合金锻件。F/A－２２后机身的一个发动机舱的隔框也很大。魏曼戈登公司在４５０００ｔ水压机上生产了该隔框模锻件，锻件长３．８ ｍ，宽１．７ ｍ，投影面积５．２ ｍ２，重１５９０ ｋｇ。按通常的Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金的模锻变形抗力来计算，这么大投影面积的锻件是不可能模锻出来的。已知的情况表明，该公司采用以下三大关键技术确保特大钛合金锻件的形状尺寸和组织性能：一是采用优良的润滑剂以降低变形抗力；二是采用计算机有限元方法模拟模锻时金属流变、充填情况以确定可保证最终形状尺寸的工艺（包括模具和预制坯的设计方案）；三是搞好全过程（从开坯至最终模锻）的工艺设计以确保最终锻件的组织性能。虽然我们可以从中粗略地感觉到这首&协奏曲&的美妙之处，但仍不能完全理解在４５０００ｔ水压机上能模锻出如此大规格锻件的理由，还得细细品味其绕梁的余音以探究存在其他&奥妙之处&的可能性。 6. 金属型精铸工艺重开天日 很早以前，人们就否定了金属型（长久性铸型）用于钛合金铸造的可能性。然而，美国普·惠公司近期的实践表明，金属型不仅适用于钛合金铸造，而且与陶瓷型（熔模）相比，可以降低４０％成本，减少污染，获得拉伸强度、疲劳强度更好的钛合金精铸件，甚至可以和钛合金锻件的性能相媲美。普·惠公司已应用金属型精铸技术制造了Ｆ１１９发动机的第４、５级高压压气机阻燃钛合金导流叶片。该公司还打算探索金属型精铸工艺用于制造转子叶片（含风扇叶片）的可能性。 7. 大型整体结构件精铸工艺方兴未艾 航空用钛合金领域近期工程化发展中最耀眼的&亮点&当属大型整体结构件熔模精铸工艺。美国和我国一些先进发动机都用该工艺制造了整体机匣。更引人注目的是，由Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金制造的F/A－２２垂尾方向舵作动筒支座等６个大型整体结构件和Ｖ－２２倾转旋翼飞机的转接座都采用了该新型精铸工艺。以Ｖ－２２转接座为例，原来由４３个零件和５３６个紧固件装配而成。改为整体精铸件后则由３个零件和３２个紧固件装配而成，既显著缩短了生产周期（加工和安装时间减少６２％）和减轻了结构重量，又降低成本３０％。F/Ａ－２２上最大的两个整体精铸件是机翼与机身侧边连接的两个Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ接头（加工后成品重量分别为８７ ｋｇ和５８ｋｇ）。如此关键的零件都敢选用铸件主要靠关键技术及其显著的效果。三大关键技术：一是高水平和准确的计算机模拟技术，二是热等静压技术（包括大型装备），三是新型的β热处理技术。显著的效果是往往能一次成功地研制出形状尺寸、组织性能、冶金质量均获得精确控制的大型复杂精铸件，其许用应力和安全可靠性可等同于锻件。 8. 激光成形工艺前程似锦 这是一种由高功率激光镀覆技术与快速原型技术结合而成的金属粉末熔化和直接沉积的新工艺，是美国两所大学与两家公司联合研究成功的。激光成形（Ｌａｓｆｏｒｍ）工艺的主要特点是：不需要模具、工夹具等硬件而在软件驱动下进行柔性加工；生产周期短，可对各种新设计或改变设计的产品作出快速反应；成本低；近净成形；特别适用于大型复杂薄壁整体结构件的制造；力学性能达到或超过锻件水平；可裁缝式地制成&变成分&的材料或零件。Ｆ／Ａ－１８E/F已选定４个Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ大型构件应用此工艺。美国国防后勤局最近与ＡｅｒｏＭｅｔ公司签订了１９００万美元的协议，用激光成形法为军用飞机与发动机制造钛合金结构件的试生产件。[B]我国西工大、北航等单位也在积极开展激光成形工艺的研究工作。例如西工大最近研制了我国某新型战斗机用的ＴＣ４钛合金典型构件，其室温拉伸性能达到或超过锻件水平[/B]。 9. 摩擦焊工艺梅开三度 美国在ＣＦＭ５６等航空发动机中通常采用钛合金盘与盘之间的惯性摩擦焊。普·惠公司已成功地采用线性摩擦焊工艺将转子叶片与盘连接成整体叶盘（Ｂｌｉｓｋ），并实际应用于Ｆ１１９发动机多级钛合金风扇和压气机转子。未来摩擦焊将会应用到今后发展的整体叶环（Ｂｌｉｎｇ）中。近期发展的搅拌摩擦焊又为摩擦焊工艺在飞机零件中的广泛应用开辟了道路。北京航空制造工程研究所已购买了英国焊接研究所有关搅拌摩擦焊的专利，预期在我国也将取得迅速发展。 10. β热处理工艺一箭三雕 首先突破传统的α＋β热处理工艺而采用β热处理工艺的是高温钛合金领域，其初衷是为了提高蠕变抗力（相应地提高使用温度），这是β热处理工艺射中的第一&雕&。其次，β热处理工艺被广泛应用于高损伤容限钛合金，其主要目的是大幅度地提高断裂韧性（ＫＩＣ）和降低疲劳裂纹扩展速率（ｄａ/dＮ）。例如F/A－２２飞机上占结构重量４１％的钛合金，主要是Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ和Ｔｉ－６２２２２（Ｔｉ－６Ａｌ－２Ｓｎ－２Ｚｒ－２Ｃｒ－２Ｍｏ）这两种牌号，均大量采用了β热处理工艺（包括５个特大的Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ钛合金隔框锻件），以适应损伤容限设计的要求。β热处理工艺射中的第三&雕&是铸造钛合金，其主要目的是显著提高铸件的疲劳强度，以保证钛合金铸件的使用可靠性。这是设计师们敢于在一些关键部位选用钛合金铸件的重要原因之一。一航材料院以钛合金伞舱梁和压气机盘为对象开展了较系统的研究，创立了具有自己特色的新型β热处理工艺--ＢＲＣＴ热处理工艺，其综合性能优于英、美常用的β热处理工艺。 航空用钛合金的发展历程反映了一个辩证关系：成分创新与工艺创新是材料技术创新主要的两大途径。从钛合金近期工程化发展的情况来看，工艺创新的&亮点&似乎更多一些。航空钛合金的发展历程又告诉我们：性能驱动和成本驱动是材料技术发展永恒的两大动力。两者不可偏废，必须综合考虑，但可根据不同使用对象和不同历史时期有所侧重。从钛合金近期工程化发展的情况来看，成本驱动的&马力&似乎更大一些。从一定意义上说，近期发展中工艺创新&亮点&较多的原因主要是工艺创新途径往往能更好、更快、更省地达到高性能、低成本的效果。篇二：航空材料发展史 航空材料发展史 第一章
远古的梦 人类有史以来就向往着能够自由飞行。古老的神话故事诉说着人类早年的飞行梦，直至1900年10月的一个傍晚，当威尔伯.莱特趴在易碎的滑翔机骨架上，迎着海风飘了起来，直至日，“飞行者一号”试飞成功。人类从此开始了征服蓝天的旅程。100多年间，航空领域迅速发展，各式的飞机层出不穷。人类对飞机性能要求越来越高，早期的木质‘飞行者一号’早已经进入了历史的博物馆。 (日莱特兄弟驾驶他们制造的飞行器员进行首次持续的、有动力的、可操纵的飞行)
最早的飞机机翼是木质骨架帆布蒙皮,其根本是由于材质轻盈。这样才足以达到升力大于重力而飞行的最基本要求。由于材料过于轻便，导致天气因素对于飞行影响较大，天空中总是存在风的，这就使得实现飞机飞行的关键在于如何调节飞机前后左右各个方向的受力平衡，特别是飞机的重心和升力受力点之间的关系。如何解决平衡和操纵问题就成了阻碍人类飞行的第一个难题。尽管莱特兄弟的‘飞行者一号’被一阵狂风掀飞遭到严重损坏，但是这已经促进了航空商业事业的萌发和未来的发展。 第二章
战争的催化 之后德国人和法国人注意到了飞机在军事上的重要作用，第一次世界大战初期，飞机首先用于战场上空指引炮兵射击、侦察和轰炸,飞机逐渐发展为装备有手枪、手榴弹而后发展成为机枪、炸弹而颇具攻击性得战场杀手。这就是歼击机的鼻祖。限于当时技术的影响，飞机的材料仍然局限于木质和帆布。之后硬铝的出现给机体结构带来巨大的变化。年开始用钢管代替木材作机身骨架，用铝作蒙皮，制造全金属结构的飞机。金属结构飞机提高了结构强度，改善了气动外形，使飞机性能得到了提高。飞机的时代已经开始了。
第一次世界大战结束后，各国都没有停止对全金属结构的战斗机的探索，在二战中，飞机得到了更加广泛的使用。人们此时更加致力于寻找材料可以使飞机的行动更加敏捷。40年代全金属结构飞机的时速已超过 600公里。洛克希德P-38，击落山本五十六的功臣 然而，在飞机不断提速过程中，如何冷却发动机和机身地严丝合缝，成为当时的首要难题。当时发动机主要由铝合金、镁合金、高强度钢和不锈钢等制造，由于战争影响，民用航空飞机始终发展缓慢。在两次世界大战之间各国逐渐发展了全金属结构的战斗机，重要的是不锈钢骨架铝合金蒙皮的结构，并且出现了翼盒的设计。当然二战期间由于金属缺乏各国都采用过木质结构的飞机，但是不锈钢骨架铝合金蒙皮的全金属飞机 已经成为主流。 铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。适合用于承载大重量的中等结构材料中。
铝合金示例。
铝合金的一些性能参数： 铝合金的典型机械性能(Typical Mechanical Properties) 铝 合 硬 金 牌 号 及 状 态 50 52- H1 12
14 175 195 60 12 拉伸强度(25°C M.Pa) 屈服强度(25°C M.Pa) 10mm球 500kg力延伸率1.6mm(1/16in)厚度 度
篇三：航空材料-钛合金 航空材料---钛合金 MASTER 一、钛的简介 1948年美国杜邦公司才用镁法成吨生产海绵钛——这标志着海绵钛即钛工业化生产的开始。而钛合金因具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。 钛在地壳中含量较丰富，含量排第九位，远高于铜、锌、锡等常见金属。钛广泛存在于许多岩石中，特别是砂石和粘土中。 二、钛的特性 强度高：是铝合金的1.3倍，镁合金的1.6倍，不锈钢的3.5倍，金属材料中的冠军。热强度高：使用温度比铝合金高几百度，可在450～500℃的温度下长期工作 。 抗蚀性好：耐酸、耐碱、耐大气腐蚀，对点蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强。 低温性能好：间隙元素极低的钛合金 TA7,在-253℃下还能保持一定的塑性。 化学活性大：高温时化学活性很高，轻易与空气中的氢、氧等气体杂质发生化学反应，生成硬化层 。 导热系数小、弹性模量小：导热系数约为镍的1/4，铁的1/5，铝的1/14，而各种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降50％。钛合金的弹性模量约为钢的1/2 。 三、钛合金的分类及用途 钛合金按用途可分为：耐热合金、高强合金、耐蚀合金(钛-钼，钛-钯合金等)、低温合金以及特殊功能合金(钛-铁贮氢材料和钛-镍记忆合金)等。 尽管钛及其合金应用的历史不长，但由于它那超众的性能，已经获得了多个光荣称号。首先荣获的称号就是“空间金属”。它重量轻、强度大又耐高温，特别适于制造飞机和各种航天器。目前世界上生产的钛及钛合金，大约有四分之三都用于航空航天工业。许多原来用铝合金的部件，都改用了钛合金。 四、钛合金的航空应用 钛合金主要用于飞机及发动机的制造材料，如锻造钛风扇、压气机盘和叶片、发动机罩、排气装置等零件以及飞机的大梁隔框等结构框架件。航天器主要利用钛合金的高比强度，耐腐蚀和耐低温性能来制造各种压力容器、燃料贮箱、紧固件、仪器绑带、构架和火箭壳体。人造地球卫星、登月舱、载人飞船和航天飞机 也都使用钛合金板材焊接件。 合金系和类型 工业纯钛 代号 TA1、TA2、TA3TA6 TC4、TC10 TC5 产品种类 板、带、管、 棒、线、铸件 板、棒、管、 铸件 板、棒、管 厚板、棒、锻件 主要用途 飞机骨架、蒙皮、发动机部件 飞机蒙皮、骨架零件、压气 机壳体、叶片等 飞机结构零件、起落支架等 支架结构、气动导管等 钛铝合金 钛铝钒合金 钛钒铬合金
1950年美国首次在F-84战斗轰炸机上用作后机身隔热板、导风罩、机尾罩等非承力构件。60年代开始钛合金的使用部位从后机身移向中机身、部分地代替结构钢制造隔框、梁、襟翼滑轨等重要承力构件。 70年代起，民用机开始大量使用钛合金，如波音747客机用钛量达3640公斤以上占机重28%。随着加工工艺技术的发展，在火箭、人造卫星和宇宙飞船上，也用了大量的钛合金。
飞机越先进，使用的钛越多。美国F—14A战斗机使用的钛合金，约占机重的25%；F—15A战斗机为25.8%； 美国第四代战斗机用钛量为41%，其F119 发动机用钛量为39%，是目前用钛量最高的飞机。 钛合金材料飞机起落架零件
五、钛合金在航空中被大量应用的原因 现代飞机的航行最高时速已达到音速的2.7倍以上。这么快的超音速飞行，会使飞机与空气摩擦而产生大量的热。当飞行速度达到音速的2.2倍时，铝合金就经受不住了。必须采用耐高温的钛合金。 当航空发动机的推重比从4～6提高到8～10，压气机出口温度相应地从200～300℃增加到500～600℃时，原来用铝制造的低压压气机盘和叶片就必须改用钛合金。 近年来科学家们对钛合金性能的研究工作，不断取得新的进展。原来由钛、铝、钒组成的钛合金，最高工作温度为550℃～600℃，而新研制的钛化铝（TiAl）合金，最高工作温度已提高到1040℃。 用钛合金代替不锈钢制造高压压气机盘和叶片，可以减轻结构重量。 飞机每减轻重10%，可节省燃料4%。对火箭来说，每减轻1kg的重量，就可增加15km的射程。篇四：航空材料钛合金介绍 钦及钦合金简介 前言 钦属于难熔稀有金属，近年来划入稀 有轻金属元素。纯金属钦呈银灰色，其粉 末为深灰色。钦的资沉极为丰富，在所有 元素中在地壳储量占第九位，在常用金属 中，仅次于铝、铁、镁居第四位，其含量 占地壳重量的0.61%。据地质部门初步勘 探结果，我国钦矿总贮量居世界首位。钦 在二十世纪五十年代初开始工业性生产， 由于它的重量轻、强度高、优良的高温和 低温性能，以及优异的耐蚀性能，因而受 到世界各国的重视，除大量应用于国防工 业的飞机制造、火箭、导弹、造船、武器 外，民用工业如冶金、化工、石油等工业 部门的应用亦日趋广泛。钦及其合金的发 展速度己大大超过其它金属结构材料的发 展速度。 一、钦的主要性能 钦的主要物理、机械性能见下表: 表1 密度 熔点 比热 热膨胀系数 比电胆 弹性模数 强度极限 庄服强度 延伸率 克/厘术2 oC 卡/克·“C(0一500“C 度一‘(25oC) 欧姆。厘米(25OC E公斤/毫米2 ab公斤/毫米“ as公斤/毫米“ 乙% 理.51 1668 0.1386 3.5x10一6 47.81062 56.2 49.2 15 钦及其合金的特性: 1、比重小仅为钢的57% 元素TiFeA工 2.6 是Al合金的2~3倍。 (2)按比强度(强度/比重)衡 量，钦合金的比强度是常用工业合金中最 大的。 比重(克/厘米“) 2、强度高 4.57.8 合金 (1)抗张强度可达140公斤/毫米2，比强度ab/x 高强 度钢 163 abasab/r 914.520。1009︺8Od丹bJ住 材料 钦合金 Ti一6AI一4入不 不锈钢 18一8 铝合金 245一74 267.93.3 342.812.1 3、耐热性能好 当飞机结构的表面温度达到230“C 时，铝、镁合金已不能使用，而钦合金则 能满足要求。 4、耐腐蚀 钦具有优异的耐蚀性能，对于海水、 湿氯气、氯化物、稀酸(特别在有氧化剂 的场合)、中.等浓度和温度的碱中有比较 满意的耐蚀率。但在强还原性介质中(如 盐酸、硫酸、草酸、甲酸)、强氧化性介 质(沸腾的硝酸、铬酸等)中耐蚀率急剧 下降。 钦与其它几种耐蚀金属材料相对耐蚀性的比较见图一。 由图1可以看出:纯钦的耐蚀性能 大大优于不锈钢，在钦中加人铝或把能扩 材针 钦合金 温度 800F (427OC) 400F (204“C) 保持时间 500小时 孔卜讯险 铝合金500小时 强度ab 没有变化 只有原来 肯勺‘/:餐 矛豁 常尸层妇桥 一 渔共镶 一一马而众一称不 --一邵6.子姚训 一----一.，斗‘不;抽 和t也扮鳗之是性恋竣 ﹄\q匕 图1 大钦的应用范围。常见工业耐蚀钦合金耐 蚀性能见表2。 表2 腐蚀速度n，py(lmpy=0.0254毫米/年) Ti一 0.ZPd }Ti一}Ti一15!Ti一15Mo} }30Mo}Mo一SZr}一0.ZPd11 Ti一 SNi 度温质 65%HNO。 30%H:O: 25%AIC13 5%HCI 20%HCI沸腾 室温 24“C 沸腾 302 1650 室温 沸腾 2
47 2000 1100 25 &5000 4 770
1400160 164 上接表2 5%H:50‘ 40%H:50‘ 沸腾 室温 沸腾 100OC 沸腾 沸腾 1900 65 &13000 3500 133 370 2400 阳匀 2~10 10%草酸 50%蚁酸 10%H3PO; 4800 &l 17 &11 358 钦与铝合金及不锈钢在海水中的最大腐蚀速度比较见表3。 表3 在海水中的最大腐蚀 速度(毫米/年) 在静水中在动水中(0.9米/秒) n乙，.孟 钦 铝合金(4.SCu一1.4Mg一0.3Fe一0.SMn一0.1551) 不诱钢(17.3Cr一x2.6Ni一1.6人/In一1.89Mo) 0.000 . 24 . 43 0.00003 5.08 3.57 二、铁的阳极溶解特性中，3、00艘映/盆，“、知妞 钦是热力学上很活泼的金属，它的平 衡电位(与IN氢电极相比)等于一1.63 伏，接近铝的平衡电位。钦与铬、铂、镍、 担、妮等金属一样，属钝化型金属，而钦 又具有与其它易钝金属不同的钝化特性: (1)临界钝化电位较负; (2)钝化区域宽阔，_且不产生高价 氧化物溶解的过钝化现象; (3)在Cl一存在的条件亦能建立稳 定钝化区域。 图二、三分别为在40%H:50;溶液、 15%HCI溶液不同温度下测定的恒电位阳 极极化曲线。曲线是在Ar气氛，Pt为辅 助电极，饱和甘汞电极为参比电极，以每 分50毫伏的扫描速率测定。由图可以看 /户\印“篇五：航空用TC18钛合金锻饼的研制 龙源期刊网 .cn 航空用TC18钛合金锻饼的研制 作者：胡琦 牛中杰 来源：《企业技术开发·中旬刊》2012年第10期 摘 要：文章介绍了航空用TC18钛合金锻饼的制备工艺，研究了两种不同的双重退火工艺对其组织及性能的影响。结果表明：采用820℃×2h，FC至750℃×2h，AC；580℃×3h，AC的双重退火工艺，TC18钛合金锻饼具有优良的室温力学性能，可得到理想的的强韧度匹配。关键词：TC18钛合金；双重退火；力学性能；强韧度 中图法分类号：TG146 文献标识码：A 文章编号：（5-02 TC18钛合金为高合金化、深度淬透性的过渡型α+β钛合金，具有高强度、高韧性、优良的塑性和焊接性的特点，俄罗斯牌号为BT22，由前苏联航空材料研究院（BHAM）于1974年开发成功，名义成分为Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe。 TC18钛合金一般在退火状态下使用，强度水平与TC4、TC6等钛合金固溶时效状态的强度相当，也可以通过固溶时效进行强化，其半成品包括板材、棒材、挤压型材和锻件，国外已将其广泛应用于制备大型机起落架横梁、机身对接框等主承力结构件，在飞机结构中用TC18钛合金代替高强钢或TC4钛合金，可减重15%～20%。 本文介绍了航空用TC18钛合金锻饼的制备工艺，重点研究了双重退火时采用不同的第一级高温退火温度对于TC18钛合金组织及性能的影响，从而为TC18锻件热处理工艺的确定提供依据。 1 实验方法 1.1 合金的熔炼 原材料选用0级海绵钛、AlMo合金、AlV合金及纯Fe、纯Cr，采用真空自耗电炉经三次熔炼得到Φ440mm×1800mm铸锭，铸锭的化学成分见表1所示。 1.2 饼材的锻造 铸锭在β相区开坯锻造成Φ230mm，然后用锯床切成Φ230mm×310mm的饼坯；在β相区将饼坯镦粗到Φ320mm×160mm，再换向拔长成到Φ230mm×310mm，重复三次；成品的锻造温度在α+β两相区，采用边镦粗边滚圆，最后锻成Φ400mm×90mm饼材。 1.3 锻饼的热处理本&&篇:《》来源于:
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