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钛合金比合金钢更适合做航空航天材料

来源:钛板,钛棒,钛管,钛丝,钛设备,钛合金,钛材 发布时间:2015-6-6 11:08:08
钛合金相对一般合金钢具有以下优点:比强变高:钛合金密度只有4.5g/cm3,比铁小得多,而其强度与普通碳钢相近。机械性能好:钛合金熔点为1660℃,比铁高,具有较高的热强度,可在550℃以下工作,同时在低温下通常显示出较好的韧性。抗蚀性好:在550℃以下钛合金表面易形成致密的氧化膜,故不容易被进一步氧化,对大气、海水、蒸汽以及一些酸、碱、盐介质均有较高的抗蚀能力。
 
高强韧钛合金:目前这方面比较成功的例子是美国所研制的α+β两相高强高韧钛合金Ti62222S,该材料具有良好的强度与塑性的配合,室温断裂强度和屈服强度分别大于1300MPa和1200MPa,而且其高温性能也很好。此外,Ti62222S还具有较高的断裂韧性和损伤容限,与合金Ti6Al4V相当的疲劳裂纹扩展速率以及优于合金Ti6Al4V的弹性模量和超塑成形性,可以替代Ti6Al4V。
高温钛合金:超声巡航弹、高超声速巡航弹、可重复使用运载器,以及亚轨道重复使用跨大气层飞行器的研究和发展,要求钛合金必须能在600℃及以上的高温下使用,这就要求钛合金必须具有优异的耐高温性能。国际上第一个高温钛合金是美国研制的Ti6Al4V,可在300~350℃下使用。Ti6Al4V合金兼具α+β两相特征,在航天领域得到广泛应用。为最大限度发挥Al固溶热强化作用,钛合金中还加入了Sn、Zr、Mo和Si等元素,相继开发了使用温度为450℃的IMI679、Ti6242等合金,使用温度为500℃的IMI685、Ti6242S等合金,使用温度为550~600℃的IMI834、Ti1100、BT36等合金。
低温钛合金:随着空间技术迅速发展,钛合金在低温和极低温环境下的应用增多,低温钛合金的研制显得极为重要。经研究发现,通过降低H、O、N等间隙元素,以及Al的含量可改善钛合金的低温性能,使其能在20K温度环境下长期使用。
 
航天飞行器在超高温、超低温、高真空、高应力、强腐蚀等极端条件下工作,除了依靠优秀的结构设计之外,还有赖于材料所具有的优异特性和功能。钛合金将航天产品所需的特质集于一身而被誉为“宇宙金属”、“空间金属”。钛合金以其强度高、机械性能及抗蚀性良好而成为飞机及发动机理想的制造材料,但由于其切削加工性差,长期以来在很大程度上制约了它的应用。随着加工工艺技术的发展,近年来,钛合金已广泛应用于飞机发动机的压气机段、发动机罩、排气装置等零件的制造以及飞机的大梁隔框等结构框架件的制造。我公司某新型航空发动机的钛合金零件约占零件总数的11%。本文是在该新机试制过程中积累的对钛合金材料切削特性以及在不同加工方法下表现出的具体特点的认识及所应采取工艺措施的经验总结。
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