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α+β型钛合金的设计研究及性能评价

来源:钛棒,钛板,钛管,钛丝,钛设备,钛合金,钛材 发布时间:2016-5-23 10:38:09
是一种非常活跃的金属元素,它能和很多元素发生作用,但能影响钛及钛合金性能的只有那些与钛形成连续或不连续固熔体的元素。a稳定元素主要有铝、镓、锗、镧、铈、钕及氧、碳、氮、硼等。在工业钛及钛合金中应用最广的a稳定元素是铝。铝都能提高钛的室温及高温抗拉强度,对高温塑性影响不大。在固溶度范围内,铝能有效地提高钛的弹性模量、剪切模量、比电阻及线膨胀系数。β稳定元素包括元素周期表中位于钛右边的几乎所有过渡族元素以及IB族元素,约有30种。实际常用的仅有十几种。其中同晶型β稳定元素有钼、钒、钽、铌,共析型β稳定元素有铁、铬、锰、铜、钴、镍、钨、钯和氢。氢对钛合金的独特作用将在有关间隙元素对钛影响的内容中叙述。
 
对具有良好冷加工性、超塑性和细胞兼容性的新型α+β型钛合金的进行了合金设计研究和各种性能评价。合金设计研究是通过研究O、Al、Mo、Fe及Nb含量对具有基础成分为Ti-4.5%Al-4.5%Nb-2%Fe-2%Mo合金的冷加工性的影响来进行的。对于生物兼容性,则避免使用β稳定元素,如V、Ni或Cu。根据影响发生开裂的临界压缩比、固溶状态的硬度以及随冷轧压缩比变化而变化的硬度来评价合金的冷加工性能。研究表明,通过增强β相的热稳定性、力学稳定性和降低α+β两相显微组织中α相的硬度可以使合金获得良好的冷加工性能。
 
TC18为一种新型α+β双相钛合金,名义成分Ti-5A1-5Mo-5V-1Cr-lFe,不仅具有普通钛合金的特性,而且还具有良好的韧性和淬透性,淬透深度可达250mm,因此被广泛应用于制造飞机起落架等承重承冲击大型结构件。对TC18钛合金零件的设计加工,为提高结构件可靠性提供数据依据,将对钛合金在航空领域的应用具有重要的指导意义。还发现,新型开发的Ti-4.5%Al-4.5%Nb-2%Fe-2%Mo合金的β转变温度为1073K、临界压缩比在60%以上、再结晶退火下的屈服强度为910MPa。在1048~1073K退火可以获得晶粒度约为1μm的相当细的α+β两相显微组织,拉伸试验结果显示合金的超塑延伸率为3000%左右。细胞培养试验表明,新型合金的细胞生存能力值超过Ti-6%Al-4%V和Ti-6%Al-7%Nb合金的。
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