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TC4钛合金成分设计与开发情况概述

发布时间:2023-08-21    作者:小编   
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合金的成分从根本上决定了合金的性能,随着现今对于材料性能要求的日益提高,以及材料设计概念的改变,人们对于 TC4 合金进行了不同程度的成分优化再设计,以期满足不同的需求。

针对 TC4 的成分优化再设计有很多,例如早期的 TImetaL 62S( Ti-6Al-2Fe-0.1Si) 、Ti8LC (Ti-Al-Fe-Mo) 、Ti12LC( Ti-Al-Fe-Mo) 等。近些年来也相继发展了 TImetaL CL4( Ti-5Al-3V-0.6Fe-0.1O)、ATI 425( Ti-4Al-2.5V-1. 5Fe-0. 25O) 、Ti575( Ti-5.3Al-7.7V-0.5Si) 、Ti-54M( Ti-5Al-4V-0.75Mo-0.5Fe) 、Ti407( Ti-0.85Al-3. 7V-0.25Fe-0.25Si) 等一系列 TC4 改型钛合金。

针对 TC4 改型的目的主要有两个,一个是出于性能考虑,尤其是其动态力学性能。例如 Ti575 合金,相比于 TC4,该合金降低了 Al 当量,提高了 Mo 当量, 并加入了少量的 Si 来提高合金的强度。其抗拉强度与屈服强度均高于 TC4,并且在抗拉强度 1200 MPa时,延伸率可达到 10.5% ,比强度比 TC4 高出 8% 。并且相比于 TC4 合金,该合金具有更好的疲劳性能和可锻性。

针对 TC4 改型的另一个目的在于降低成本。TImetaL CL4、ATI 425 都是在 TC4 的基础上降低了 Al、V 的含量并加入一定量的 Fe 和 O 元素,在保证强度的同时,改善了 TC4 合金的冷加工性,从而降低了成本。Ti407 合金具有更低的 Al 当量,通过牺牲材料的强度来提高其加工性能,该合金设计目的主要是为了部分取代 TC4,降低商用飞机用材的成本。Ti-54M 相比于 TC4,含有较低的 Al 当量,并且加入了少量的 Mo、Fe 元素来降低 β 转变温度。该合金相比于 TC4,具有更好的加工性和成形性,其超塑成形能力优于 TC4 材料,可以显著降低加工成本。


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