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铝和镓对钛棒及钛板的性能影响

来源:钛棒,钛板,钛管,钛丝,钛设备,钛合金 发布时间:2014-10-9 10:36:22
钛合金中加入铝,可以通过与高熔点金属形成中间合金,防止难容金属夹杂,使铸锭成分均匀。如78%Mo的钼-铝中间合金可将钼的熔点降低到1900℃左右。目前有人正研制以Ti3AL和TiAL为基的新型高温钛合金,但离实际工业生产还有一定距离。铝和镓均与a钛板和β钛形成替代式固溶体,主要起固溶强化作用。在可热处理β合金中,为了防止由于亚稳定β相分解时产生ω相而引起脆性,需要加入一定量的铝,一般在3%左右。冶标中的钛合金,除工业纯钛外,几乎都含有一定量的铝。
 
为了控制因出现a2相引起的脆化,考虑了铝和其它元素对a2相析出的影响,提出了铝当量的概念。在a钛合金中,铝当量有如下关系:
 
AL`=AL+1/3Sn+1/6Zr+10O`≤8
 
式中,AL`为铝的当量,AL、Sn、Zr皆为这些元素在钛合金中的重量百分含量。O`为间隙元素的影响,也称为氧当量。氧当量为:
 
O`=O+C+2N
 
式中O、C及N均为这些元素在钛合金中的重量百分含量。当钛合金添加硅时,铝当量应为:
 
AL`=AL+1/3Sn+1/6Zr+4Si≤8
 
这些公式在实际应用时都有一定的效果。
 
铝和镓都可以提高钛棒的a+β/β相变点。10%的铝可将相变点提高到1080℃左右。镓的能力要弱一些。铝提高钛的开始再结晶温度对钛合金中马氏体转变开始点(MS)影响不大。过量的铝和镓会在使用温度下生成以Ti3M为基的a2有序相。此外,存在于亚稳定β相中的铝,可促进ω相往a相的转变,从而减少合金中时效ω相的体积百分数。
 
铝和镓对性能的影响,铝和镓都能提高钛的室温及高温抗拉强度,对高温塑性影响不大。随着铝含量的增加,钛-铝合金的密度和泊松系数呈线性下降。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。当出现a2相时,这些性能出现一个峰值。在钛-铝系合金中出现以Ti3AL为基的a2有序相时,钛合金的抗拉强度升高,塑性和韧性变坏。这个有序相往往在耐热钛合金于高温Ti3Ga相的作用与Ti3AL相类似。
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