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钛合金的研究及材料应用

来源:钛板,钛棒,钛管,钛丝,钛设备,钛合金,钛材 发布时间:2015-6-8 10:20:13

在国内,由于钛合金的研究起步较晚,钛合金的应用也很有限,大大限制了钛合金技术的发展。目前,关于钛合金的研究深度和广度都不够,更没有规模应用。目前还只局限于两相钛合金,还有广阔的研究空间。随着钛工业的不断发展,钛合金也将越来越受到重视,相信不久的将来,钛合金就能成功地应用于钛合金重要零件的生产中。

民用钛材的应用前景。目前粉末冶金钛合金已经开始应用于新型高性能汽车上,主要用在发动机系统和底盘上,如在发动机系统中用钛合金代替合金钢和不锈钢制成阀门、阀簧和连杆等零部件;在底盘上主要用作弹簧、排气系统、半轴和各种紧固件等。日本丰田汽车公司开发出一种能有效降低成本的粉末冶金锻造方法。用该方法制造汽车发动机钛气门可减重40%。进气门是用Ti-6Al-4V合金通过粉末冶金锻造工艺制取的,排气门由复合材料制造,该复合材料采用一种新的合金粉末以硼化物为强化剂加工而成,其中TiB强化粉末的体积分数约为5%;基体成分为Ti-6Al-4Sn-4Zn-1Mo-0.2Si-0.3O,这种复合材料具有优异的抗蠕变性能。

汽车应用钛材的好处是不言而喻的,可大大减轻质量,降低燃耗,提高工作效率,改善环境和降低噪音,关键是怎样才能够把钛及其合金零件的成本降低到可以接受的水平。经研究,如采用传统的生产技术,其轧制钛产品的成本是4.4USD/kg,根据一般的经验,每一个加工步骤都要使其成本翻一番,所以材料费用至少达到17.6USD/kg。轧制产品在制作成最终的机械加工零件之后,其成本要高达44USD/kg。显然,要用这样的钛材来取代常用的相应钢制零件是不可能的。然而,采用粉末冶金钛材则大不一样。如果目前可以获得的海绵钛细粉或者残料的价格为4.4~8.8USD/kg,那么净形或者近净形压制坯料的成本就会低于4.4USD/kg;在最小数量的切削加工之后,连杆等零件的成本就是8.8~11USD/kg。粉末冶金不仅能采用低成本的原材料,而且可以降低机械加工费用,特别是净形或者近净形方法是生产尺寸较大、价格较低的汽车零件的有效途径。可见,粉末冶金钛材具有很强的竞争力。

钛合金TC5: 在350以下稳定,在更高的温度下塑性下降。在热状态下可进行锻造、冲压等变形 在350℃以下工作的零件。钛合金TC9: 热塑性尚好。机加工性与TC4合金相同。抗蚀性高。www.hvw00.com上海天天彩选4走势图热稳定性尚好400℃以下长期工作的零件。可制造压气机盘和叶片。钛合金TC10: 冲压性差,热塑性良好。可进行各种形式的焊接,焊接接头强度可达基体金属强度90%。机械加工性能与TC4合金相同 。耐蚀性能好。热稳定性较好,热处理效果显著,淬透性好 做450℃以下长期工作的零件。

与传统工艺试错法相比,采取模拟技术作为研发手段可缩短研制周期、降低生产成本、优化生产工艺,从而达到提高生产效率和增长经济效益的目的。而钛合金因价格昂贵、生产周期长,其生产工艺的研究迫切需要模拟技术来为之开辟捷径,攻克热加工温度范围窄、工艺—组织—性能关系复杂多样等难题。国内外已采用热模拟技术和数值模拟技术对钛合金热变形机制与微观组织演变开展了大量的研究工作,获得了力能参数与工艺参数、微观组织关系等结果,可起到优化生产工艺、提高产品质量的作用和效果。但是由于材料性能数据不准确、边界条件和摩擦参数难贴近实际、宏观变量研究未涉及微观组织变化等因素,因此模拟结果跟实际生产相比存在一定的误差。未来钛合金热变形机制及微观组织演变规律的研究须将物理模拟技术和数值模拟技术有机结合,建立更加符合实际生产过程的宏观有限元模型,并将其与微观组织演变模型耦合,力求模拟结果不仅能为现场生产提供理论依据,而且能够定量地指导现场工艺,最终达到实时跟踪变形过程、控制产品质量的目的。

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