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钛的低温力学功能特色和运用

来源:钛棒,钛板,钛合金,钛设备,钛管,钛丝 发布时间:2014-5-30 14:11:20

低温钛合金(crgogenio titanium alloy)是指适宜于低温下运用的TA和TA3钛合金。该类合金强度随温度的下降而添加、耐性随温度的下降而很少下降,可作低温构造件。低温钛合金发展趋势是将氧含量由0.2%(一般级)降至0.12%,构成极低空地级钛合金(ELI, IP extro low interstitial),能在超低温(<77K)下运用。典型的合金Ti-5Al-2.5Sn ELI和Ti-6Al-4V ELI。美国于20世纪60年代初研发的Ti-5Al-2.5Sn ELI (美军标MIL-9047),中国于70年代末仿制成功该合金TA7 ELI (国军标GJB495),Ti-5Al-1.5Sn ELI合金格外适宜用于在一255度的低温下工作的液体燃料贮存容器。

通常来说,钛合金强度跟着固溶元素的增加而增 加,而塑性降低。固溶元素分为空地元素(O、C、N均为α相安稳元素)和代替固溶元素(Al为α相安稳元素,Fe、Cr、Mo、V、Nb等为β相安稳元素,Sn、Zr为中性元 素)。钛合金强度按纯钛,α合金,α+β合金,β合金的次序增加。跟着温度降低,纯钛和钛合金的强度加强,延 伸率降低,图2为钛和钛合金的拉伸功用和温度的联系[5] 。表1列出了和几种典型钛合金在不一样温度下 的拉伸功用[6] 。从表1的成果能够看出,钛合金的延伸率在77K以下时降低起伏较大,特别是富含一般纯度的α钛合金只能用到77K,而富含极低空地元素的α钛合金即便在20K摆布时其延伸率降低起伏也不大。 图2 钛和钛合金的拉伸功用和温度的联系 注:D:dimpal(等轴凹坑断面);C:cleavage(解理断面);M:microdimpal(微细等轴凹坑断面);DG:dimpal+groove(等轴凹坑断面+沟形断口); DC:dimpal+cleavag(等轴凹坑+解理断面)纯钛,钛合金在20K以下进行拉伸时发生锯齿变形,而且纯度不一样,发生的锯齿变形的负荷和位移也不一样。锯齿变形的主要原因能够用热机理和位错机理来解说,这种机理以为,在低温下金属的比热容和热导率都很小,塑性形变时功转化为热,致使部分区域温度升高,并导致这个局域的软化,刹那间使得加载的负荷降低。别的增殖位错的相互作用,位错和溶质原子、析出粒子的相互作用以及发热区域的冷却,软化区域又发生了加工硬化。发热软化与加工硬化不断地交替构成了锯齿变形。

液氧、液氢和液氟是导弹和国际设备中的重要推进剂。用于制作低温气体容器和低温构造件的原料所具有的低温功用是非常重要的。当显微构造呈等轴状和空位元素(氧、氮、氢等)的含量很低时,钛合金的延伸率仍在5%以上。大多数钛合金在252。7度温度下延伸率较低,而Ti-6Al-4V的延伸率则高达12%。

钛和钛合金在低温文超低温下仍能坚持一定的力学功用。跟着温度的下降,钛和钛合金的强度不断添加,而延性逐步变差。许多退火的钛合金在195.5度温度下还具有满足的延性和开裂耐性。含空位元素特低的Ti-5Al-2.5Sn可在252.7度温度下运用。它的缺口拉伸强度与非缺口拉伸强度之比,在25.7度下为0.95-1.15。

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