α β型钛合金

α-β型钛合金

TC1钛合金

一、概述

TC1钛合金是低合金化的Ti-Al-Mn系近α型钛合金，含有2%的α稳定元素Al，对α相起固溶强化的作用。还含有1.5%的共析型β稳定元素Mn，起到强化β相并改善工艺塑性的功能。TC1钛合金名义成分的铝当量为3.0，钼当量为2.5，其主要性能特点是比工业纯钛略高的使用强度和很好的工艺塑性。该合金还具有良好的焊接性能和热稳定性，长时间工作温度350℃。

TC1钛合金最适合于制造形状复杂的板材冲压并焊接的零部件，在航空航天工业和民用行业中获得了广泛应用。该合金只在退火状态下使用，不能采用固溶时效处理进行强化，其主要半成品是板材、棒材、管材、锻件、型材和丝材等。

在飞机和航空发动机结构中，TC1合金主要用于制造形状较复杂、强度要求不高的板材冲压成形并焊接的零部件。350℃下的工作寿命为2000h，300℃下的工作寿命可达30000h。某型号战斗机上TC1合金板材的单机用量达到230Kg，主要用于制造后机身的机尾整流罩、蒙皮和外侧壁板等。航空发动机中，TC1合金主要用于制造各种壳体和隔热罩。

TC1钛合金在民用行业中也获得广泛应用，例如汽车工业中的消音器、车架和吊挂件等。

二、化学成分

GB/T 3620.1-2007《钛及钛合金牌号和化学成分》所规定的化学成分见表7-4-1。

三、合金性能

密度4.55g/cm3，室温弹性模量127GPa，相变点920±20℃，硬度HBS210-250。

技术标准规定的性能见表7-4-2

表7-4-2 技术标准规定的TC1钛合金性能

TC4钛合金

一、概述

TC4（Ti-6Al-4V）钛合金是世界上开发最早、应用最广的钛合金。它的产量约占全世界各种钛合金半成品总产量的一半以上，在航空航天工业中超过80%。Al通过固溶强化α相提高合金的室温强度和热强性能，而V既提高强度又改善塑性。V还能抑制α2超结构相的形成，避免在长时间使用过程中出现合金脆化。

TC4钛合金的主要特点是优异的综合性能和良好的工艺特性。还具有优良超塑性，适合于用各种压力加工方法进行成形，并采用各种方式进行焊接。

TC4钛合金的主要半成品形式是棒材、锻件、薄板、厚板、型材和丝材等。该合金主要在退火状态下使用，也可以采用固溶时效强化，然而淬透截面不超过25～30mm，固溶时效强化不适合厚大工件。目前，针对不同的使用条件和工艺要求，各国都出现了许多Ti-6Al-4V 钛合金的改型，其主要区别是不同的Al、V含量和较低的间隙元素杂质含量，还有添加微量Ru的Ti-6Al-4V合金。

TC4钛合金在航空航天中主要用于制造飞机结构中的各种梁、隔框、滑轨、起落架梁，航空发动机的风扇和压气机盘、叶片，航天火箭的壳体、压力容器以及各种类型的紧固件。用TC4钛合金代替30CrMnSiA结构钢，可以减轻零件重量约30%。

TC4钛合金在民用行业中也获得了广泛应用。例如电力工业中的燃气轮机叶片，造船工业中的船舶推进器，海洋工程中的近海油田钻井平台，化学工业中的各种耐蚀泵，医学中的人工植入物，各种运动器材等。

TC4钛合金可用于制造汽车车架、曲柄轴、连杆、螺栓、进油阀和悬挂弹簧等。

相近牌号有：

Ti-6Al-4V，Ti-6Al-4V ELI， Ti-6Al-4V SP，Ti-6Al-4V ELI SP(美国)；

BT-6，BT-6C，BT-6Ч，BT-6Γ，BT-6К，BT-6КТ（俄罗斯）；

IMI-318，IMI-318ELI（英国）;

TiAl6V4（德国）;T-A6V（法国）；SAT-64（日本）。

二、化学成分

GB/T 3620.1-2007《钛及钛合金牌号和化学成分》所规定的化学成分见表7-4-3。

表7-4-3 TC4钛合金化学成分质量分数/%

三、合金性能

密度ρ=4.44g/cm3，室温弹性模量112GPa，泊松比0.34，硬度HB293-361，相变点995-997±5℃。

技术标准规定的性能见表7-4-4。

应力集中敏感性见表7-4-5。

表7-4-5 TC4钛合金应力集中敏感性

bH， bH b

热稳定性，试样热暴露后的室温拉伸性能见表7-4-6。

表7-4-6 TC4钛合金试样热暴露后的室温拉伸性能

R p0.2 MPa

Z %

高温持久性能见表7-4-7。

表7-4-7 TC4钛合金高温持久性能

σ100h MPa

σ100h MPa

高温蠕变性能见表7-4-8。

表7-4-8 TC4钛合金高温蠕变性能

0.1/100 MPa

0.2/100 MPa

高周疲劳旋转弯曲疲劳极限见表7-4-9。

D

MPa

TC6钛合金

一、概述

TC6钛合金的名义成分为Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-0.3Si，是一种良好的马氏体型α-β两相钛合金，含有α稳定元素Al、同晶型β稳定元素Mo和共析型β稳定元素Cr、Fe和Si，β稳定系数Kβ=0.6。该合金的使用状态一般为退火状态，也可进行适当的强化热处理。TC6合金的室温强度和在450℃下热强性能高于TC4合金。该合金还具有较好的热加工工艺性能，可以进行焊接和各种方式的机械加工。

TC6钛合金主要用来制造航空发动机的压气机盘和叶片等零件，能在400℃以下长时间工作6000h以上和在450℃工作2000h以下。该合金还可作为中强合金用来制造飞机的隔框、接头等承力结构件及不同用途的紧固件。生产的半成品主要有棒材、锻件及模锻件等相近牌号有 BT3-1(俄罗斯)。

二、化学成分

GB/T3620.1－2007《钛及钛合金牌号和化学成分》规定的化学成分见表7-4-10。

三、合金性能

密度4.50g/cm3，室温弹性模量125GPa，泊松比0.30，相变点970±20℃，硬度HB285-340℃。

技术标准规定的性能见表7-4-11。