稀土金属元素在钛合金中的应用

过3 0
op p m
, ,
r ` 。 0 5 %和 E 《 0
一
1%
一
的 坯 料在 轧 制 时
。
边
同 时 机械 性 能没 有 什 么 变化
,
裂 比标 准 的 T i 6 A I
3
.
4 V 合 金 要 少得 多
这 里 应 指出 的 是
。
焊 接 金属 中纪 含量 不 得 超
,
猫 土 金 属 侣 内权 化 作用
就很 明 显地 下 降
。
,
加0
。
.
1% S m
或 G d ; 抗张 强
,
观 察 到 的 弥散 结 构联 系 起 来 金 属 内氧化 机 构 的 作 用
T i A 卜M
一
。
,
以 便搞 清稀 土
度 增 加 的 幅 度更 大
。
但在 增加 含量 时
韧性
。
系 等合 金
,
在 提 高耐 热 性 方
。
2 稀 土 金 月 在 变形 杜 合 金 中细 化 晶 粒
: ,
蠕 变率 为 7
又不 含 C 时
e
,
9%
,
而
r 效 果 最 好 的 是 T b和 E
,
,
这时6 和 平 同
.
当合 金 既不含 S或 O 为 1 0 7%
。
蠕 变率
样增高
但 在 高温 下 少 些
。
。
日本学 者 也 作 了 这 方 面 工 作
。
在变 性 钦
e
:
6 能 改 进 抗 启蚀 性 能 :
.
特 别 是 对 于 真空 自耗 炉 熔 炼 的 钦
。
: 钦合金 介 绍 了 用 Y O 作 为 弥 散体 强 化 日
。
的 结果
.
怎 样 能保 证把 适量 的 微 量 添 加 剂 都加 到
2 用 猫 土 权Hale Waihona Puke Baidu化 钧制 成 的 高 级 附 火材料 有
合 金 中去
,
效 地控 制枕 的 污 染
合 金 来 说都 是 较 困 难 的
合 金 中 研究 了 围 绕 稀 土 氧 化 物 弥 散 形 核 的 影
响
在 铸造 或 锻造 钦 合 金 中
C
e
、
,
。
、
。
l~ 0
、
.
6%
他们 认 为
:
,
,
由 于 内氧 化 而 生 成 的 C O
L 质 点 或 它 们 的 硫 化物
a
,
S
c
Y 等和
及 L 匀 O 质点
与 基 体 的 热 膨胀 系 数 不 同
是 先 做 中 间合 金
,
现 在 普 遍 采用 的 还
。
稀 土 金 属 对 氧 的 亲 和 力都 相 当 大
极 其 稳 定 的 稀 土 氧化 物
,
,
生成
,
但 这种 方 法 损 耗 较 大
,
稀
加 上 它 们 的熔 点 很
。
土 金属 本 来 就 是 微 量 添 加 的
,
损 耗 又大
,
,
到底
高
,
具 备 了 做 耐 火 材 料 的 条件
:
目前
在这
有 多少 能 加 到 合 金 中 去 I 这 往 往是 无 法 控 制
也 是 没 有保 证 的
。
方 面应 用 的只 有 Y 0 和 G d 0
3
:
3
。
因此
各国 学 者 都 非
,
。
在美国
、
苏 联 和 西 德 的铸 钦 工 业 中
,
,
不
常 重 视 钦 合 金 中稀 土 金 属 添 加方 法 的 研 究
,
作 了 添加 Y E 和 了 混合稀土等
r
。
.
、
,
从 而 使 耐 热 性得 到提 高
对 合 金性 能影 响 的 工 业 性 试 验
造
、
稀土 金 属 在牡 合 金板 材娜 接 中 娜绝昌社
,
,
细化
, 实验 是 在 5 4 k g 二 次 重 熔 锭 上
经 锻
E
r
改 . 娜 接 能力
,
热轧 及 热 处 理 进 行 的
。
加 到3 一
35k g
/
mm
。
相 应 的 同时低 循环 疲
-
劳 强 度 也得 到 增 加
、
从 另一 个 在 B T
一
1和 BT
a
一
6
合 金 的试 验
、
一
、
细 化钦 合 金 组 织
改善
中看 到
.
:
添 加0 5% L
、
.
或0
.
.
5%
混合 稀 土
钦 合 金性 能
1
.
0 0 3% N d
0
.
1% C
e
: 勺 变性作 用 等 有很 大 〔
.
,
忆含 量 达
a
,
1 2% 时
a ,
,
晶粒 最 细
在工
,
的 作用
在 这方
,
业 纯钦 加 l % L
8% L
, 使低 温 韧 性提 高 一 倍
面 钦和 袱 较 弱 些
由 于 改 善 了铸 态 组 织
使
在
一
1 9 6~ 1 8 0 0 ℃
范 围 内
抗
稀 有金属 材料 与 工 程
2
期
张 强 度提 高 5 0 %
在 5 40℃
262N
.
/ m m 作 用 下 保 持 1 5 0小 时
,
:
名
,
和 P r 例 外 ) 都 对 热 稳 定性 起 好 的 作 用
同
蠕 变为 1
含
.
3~ 2 8 %
e
在 同 样 条件 下
,
,
当合 金
.
时 稀士 金 属 在 高 温 下 大大 提 高 合 金 的 仇 和
a
, ,
3 % C
而不 含 O 时
,
。
_
前 国外 以 添 加 微 量 稀 土 金 属 作为 变性 剂 的 效
果最 明显
,
不 明显
。
只有 在 O 5 0 % 混 合稀 土时
一
才能看
,
也 是最 有希 望 的
。 。
。
国 外 大量 的 文
到 晶 粒 细 化 给 机 械 性 能 带 来 较 显 著 的 有益 影
献 都 证 实了 这 一 点
国 外稀 土 金 属 巳 经 在 钦
,
否则
。
重 要 的 机 械 性能 就 会 下
。
从 苏 联 所 做 的 试 验 研究 结 果 可 看 出 土 金 属 在 高 温 下 对 性 能 有显 著 的 影 响 稀 土 金属 ( G d 度
,
e 饰组 ( C
。 、 、
稀
降
因此
。
,
通 过 实验 给 出 的 最 佳 忆加 入 量 范
由 此 表明 通 过 稀土 金 属
e
,
O 等配 用 形 式 )
等方 法 取 得 一 定 的 效 果
钦铸 件 表 面几乎 没 有 污染
,
:
成 为 几种 钦铸 造
,
而在 B T
一
5
合 金 中加
0
e 5 % C 效果 最 佳 0
。
,
稀 土 金 属 细 化钦 合金 铸造 组 织
,
5 % L a 反 而使 晶粒 增大 但 是加 0 0
.
在 BT
一
1
相 对 其它 金属 而 言
钦 合 金 的 结 晶 性能
,
合 金 中 添 加 稀 土 细 化晶 粒 对 机 械 性 能 的 影 响
,
面 各 国 都 作 了 大量 的 试 验 研 究 属 与氧
、
利用稀 土 金
,
改 . 加工 性 能 美 国 道 格 拉斯 研 究 中 心 在 T i
一
氢
、
氮 等杂 质 有 很 强 的 亲和 力
、
夺
CA I
一
4 V
取 钦 基 体 中的 氧
金纯度 提 高
4
.
氢等
,
由 净 化作 用 而 使 合
。
变 性 合金 上
r
当 Y 含量
Y 含量
,
粒 平 均减 少 3 5 % 焊 缝 中 心 的 大柱 状 晶 减 少
了 7 5~ 8 0 %
,
。
2 ~ 0
,
.
。
.
c
。
1%
。
时 有极 好 的 横 向 韧
,
在 晶 界 的 生 成物
。
,
增 添 了 多相
。
性
而且 强 度 不 降低
.
还 有一 点 是
形 核质 点 阻 止 晶 粒 长 大 由 于 晶 粒 细 化 使 薄 板 能 够 焊好
较差
。
一 方 面 本 身 的 形核 速率 低
。
另一 方 面
,
实 验 中 观 察到
由 48
0
.
:
加
吕
0
.
1 % L 0
a ,
使 拉伸 强 度
n r
名,
.
.
受 外来 质 点 的 影 响 小 冷处 理
,
因此
,
许 多 国 家认 为
2kg
,
/m
m 增加 到 s s k g
/m
Z,
加
0 1一
.
采 取 细 化 晶 粒 的 措施 ( 如 添 加 微 量 变 性剂
。
苏联 还用 硼
、
稀土
5
、
、
钨 ( 铂 ) 粉 等 多种
一
变 性剂
.
,
在 BT
。
一
B T
6
、
BT
:
一
9
等合 金
.
发 展 起 着重 要 的 作 用
几 年 来进 展 较 快 的成 果
。
因 此 世 界各 工 业 先进
,
上广 泛试 验
从得 到 结 果 认 为
,
。
在0 0 1 ~ 对于
名
国 家非 常 重 视 钦 合 金 的 发 展 和 研制 工 作
a 加 入 G d 和 L 能显 著 增 加 B T
5
合 金的 稳定
据报导 加入1
.
,
在Ti
.
一
10 Z
r
一
4S
.
n
一
ZM
o
合金 中
,
,
C e 和 P r 差一 些
,
在 4 0 0 ℃ ( 寿 命 1 6 0 0小
e
。
75~ 3
,
0% C
e
: 及有0 5 % O
(或 S)
: 时 ) 的 实验 结 果 是 所 有 的 稀 土 金 属 ( C
,
近
0 0 5范 围 内 效 果 最 好
通 过 细 化 晶 粒 及组 织
研制和 试验 都 取得 了明显
均匀 化 使 合 金 的 性 能 显 著 提 高
同一 B T
一
例如
.
6
合金
,
2 kg 疲 劳 强度 由 6
名,
/
m m
增
本 文 主 要 谈 稀 土 金 属 在 钦 合 金 研 制 中应
用 以 及 它的作 用
、
响
苏 联在 B T
:
5 合 金 上 也 做 了 试验 1
.
从
合 金 中得 到 较 广 泛 应 用
0 ℃ 苏 联 研 究者 在 2 同 温 度下
、
实验 结 果 看
5 0℃ 4
,
、
加 0 0 2 % D y 的 B T 1 5合 金 的
、
一
0 5
、
0℃
等不
、
机 械 性 能 最佳 ( a 为 1 4 5 k g / m
,
,
忆组
围是 O 0 3 % 1 ~ O 0
E Pr
r
、
、
T b等 ) 明显 的增加 强 N d 等 ) 则 改 善的 幅 度
细 化 焊缝 晶 粒 钦 合金 板 材
.
,
改 善 焊接 能 力
完全 能 焊 好
。
较小
性
,
: 从 7 0 ℃ 和 8 0 ℃ 热 稳 定 性试 验 表 明
一
5 祖 离 杭 , 变强 度
甲为30% )
。
m恶
,
, 乙 为 1 1%
,
在 BT
a
、
一
5
合 金上
r
、
做 了加 入 稀
Gd T b
.
土金属 ( L
等)
。
.
Ce
、
P
.
Nd
、
、
E
、
r
在Ti
.
一
GA I一 4 V
。
和Ti
一
3 A I 6V
一
一
ZS
n
合金
,
以 及 含 量 为 0 0 0 5 % 0 0 1%
。
.
、
0 12%
中加 入 0 0 5 一O
退火
,
3% C e
增加 到 6 o k g /m m
62k g
“ /m m
,
加
0 5%
混合
机 械振 动
,
适 当温度 范 围内
。
稀 土 可 增加 到
;
对 延 伸 率 影 响不
L a 和 C e 的 作 用都
,
的 热 循 环 等 ) 能 改 善钦 合 金 组 织 和 性能
目
大
。
从 L述 实 验 中 看 出
。
. .
因 此 他 们 对 于 O 1~ 1 0 % L 和 C
a
e
的 作用 作
,
提 高 了 合金
了 试 验和 分析
,
试 图把 拉 伸 性 能的 提 高 与所
的耐 蚀性
昌翔
稀土 元 素在 伙 合金 中 的应 用
弥 散 强 化相
。
在 一 九 七 六 第 三 届 国际 钦会 议
:
二
、
上
,
稀 土 金 属 的添 加 方 法
19 84
年第
2
期
粉 有金 一 材 料 与 工 程
稀土 金 属在钦 合金 中的应 用
蔡萃 丽
杨
赛
( 北京 有 色 金属 与 稀 土 应 用研 究所 )
钦合 金是 在航 空
。
、
航 天 航 海 化工
、
、
、
机
强度 和 塑性 增加
。
械 制 造及 其它 工业 中广 泛应 用 的一 类主 要材 料
钦 合 金 也对 国 防 工 业 及 尖 端 科 学 技 术 的
。
。
结 果 表 明:
和 Y 含 量在 O
1%
,
时
,
可 以细 化 晶 粒 并且 能
,
美 国 西 屋 电 气 公 司 研究 中 心
和Ti 6 4 薄板 焊接 上 的 孕 育剂
,
一
在 T 卜 66 2
,
阻 止日 晶 粒 长 大 改 善 了在 p 退 火 时 的 塑 性 少 量 的 混 合 稀土 也 能 细 化 晶 粒
,
它 们 溶 于 熔 融 钦 的 化合 物 抗腐 性 能
利
,
。
在 高温 下 有 好的
在 冷却 时 因 为 热 应 力 在 弥 散 质点 附 近 形 成 位
错环
,
强 化 了 合 金 , 提 高了 高 温 瞬 时 强 度
。
.
。
苏联一 九 七七 年公 布 了 一 个 钦 合 金 专
其 中添 加 0 0 1 ~ 0 0 3 %Y
业 纯 钦 中加 0
.
4
% Y 使合 金 强 度 提 高 在 工 使 晶拉 度 大 大
,
.
5 % 等对 性 能 的 影 响 的 试 验 2
:
,
、 、
从 结 果 看
,
3% 以 上 的忆,
出
所 用 的 全 部 稀 土 金属 都 起 到 了 细 化 晶 粒 效果 最 好 的 是 铜 饰 错 等
。
减小 加1
E r 和 Y大
O l %下 。
. 。
采用 忆 焊 接 填 料 金 属
,
,
,
但 作 用不 如
Y和 E
,
改 善 了 焊 接性 能
,
表 明 稀土 金 属
。
: 从 实验 得 到 证 明
r
在《
( 忆 等 ) 能够 用 来 成 功 的 细 化 焊 池 区 域 晶
,
对 横 向拉 伸 性 能 无 妨 害
5 %或E 0
仅 把氧 化忆 用 在 熔 模 铸造 上
:
作为 面 层 及 加
Z
,
特别 是 掌 握 稀土 金 属 适 量 加 入 方 法 的 研 究
在 国外
,
固 层 的 涂 料填 料 和 撒 砂 材 料 ( 常 用 的 是 以
Y 0
3
有 人试 验 在 电极上 打 洞
。
、
填 添 加剂
+
Zr O
Z,
Z G d O:
+
C