懂球帝

NINHAO!HENGYITAIYEHUANYINGNIN!

聯系我們

全國咨詢熱線:13823206050

公司名稱:深圳市恒溢鈦業有限公司
手機:13823206050
郵箱:645968923@qq.com
地址:深圳市龍華新區大浪街道美寶路60號1F

影響航空用高溫鈦板 鈦合金性能的因素

文字來源:深圳市恒溢鈦業有限公司人氣:415發布時間:2018-07-07

  鈦及鈦合金是極其重要的輕質結構材料,以其優異的物理機械性能,如耐熱性高、比強度高、抗蝕性好等,廣泛地應用在在航空航天、醫療器械、石油化工和生物醫學工程等領域[1]。鈦合金被應用在航空領域的驅動力主要有以下幾個方面[2-3]:
  (1)降低航空設備重量,可替代鋼等;
  (2)使用溫度可在相對較高溫度,可替代鋁合金等;
  (3)良好的耐蝕性能,可替代鋁合金部件等;
  (4)與聚合物基復合材料有良好的匹配性。對于應用在航空發動機的壓氣機盤、加力燃燒室筒體、葉片和機匣零部件的服役環境十分惡劣、溫度高、壓力大,要滿足工況條件的要求,這就需要制備這些零部件的材料,需要有良好的性能匹配,如室溫及高溫性能、高溫蠕變強度、疲勞強度、斷裂性能和高溫熱穩定性等。在眾多的結構材料中,能滿足上述服役條件的材料不多,但高溫鈦合金是其中一種,且已經應用在航空設備上,如空中客車A320上配置的V2500發動機用鈦量占其結構總重量的31%,裝備F15戰機的F100發動機的鈦合金用量為36%。

  高溫鈦合金隨高性能航空發動機的發展需求而發展,用量呈不斷增長的趨勢,尤其是在航空發動機上[4]。在其性能得到搜鈦網保障的同時其使用溫度從20世紀50年代的以Ti-6Al-4V合金為代表的350℃發展到如今以IMI834合金為代表的600℃,600℃是目前高溫鈦合金的最高使用溫度,600℃下使用的典型的高溫鈦合金有IMI834、Ti-1100、BT36和Ti-60等,如表1所示為各個國家部分600℃下使用的高溫鈦合金[5-13]。隨使用溫度升高,合金的高溫蠕變性能和熱穩定性都迅速降低,高溫強度和熱穩定性就成為制約高溫鈦合金發展的障礙。而鈦合金的高溫性能受到各個因素的影響,如合金化元素、顯微組織、熱處理制度和第二相等均對合金的高溫性能有一定影響。


  2 影響高溫鈦合金性能的因素
  2.1合金化元素
  現在正在使用和研究開發的高溫鈦合金大部分屬于近α型鈦合金,所主要添加的合金化元素有Al、Sn、Zr、Mo、V、Nb和Si等。與β型鈦合金相比,近α型鈦合金的高溫強度較高,熱穩定性較好且具有優良的焊接性能等。此外,雜質元素C,N,H和O以及Nd等稀土元素對高溫鈦合金的性能也有重要影響。
  2.1.1 Al元素
  Al為高溫鈦合金中經常添加的元素,也是最重要的固溶強化元素之一。Al的加入可降低合金密度,提高再結晶溫度、強度和(α+β)/β轉變點,并改善合金抗氧化性能。Al還能夠提高固溶體的原子結合力,增加合金高溫強度。由于Al原子以置換方式存在于α相中,Al含量超過其在α相中的溶解極限,容易導致有序α2 (Ti3Al)相析出,引起合金脆化,當含量在6.0~7.0%時合金具有較高熱穩定性和良好焊接性[14-15] 。
  在高溫鈦合金中,當Al元素含量或者Al當量超過Al在α相中的固溶度時而形成α2(Ti3Al)相。α2相嚴重影響鈦合金的塑性、強度和韌性[16]。Rosenberg的Al當量公式為,[Al]eq= Al%+(Sn/3)%+(Zr/6)%+10(O+C+2*N)%[17],當Al當量低于9%時,組織中不會形成脆性α2相,這樣合金的熱穩定性可以得到保證。經研究證實,析出α2有序相的特征電子濃度為2.12[17],若合金的電子濃度大于2.12,組織中便開始析出α2相。IMI834、Ti-1100和BT25Y等典型的高溫鈦合金,都遵循Rosenberg原則,Al當量低于9%。α2相對鈦合金的各項性能均有顯著影響,細小均勻分布的硬脆α2相可提高合金強度,特別是高溫強度。在變形過程中,位錯遷移切過α2相粒子時,使得位錯大量堆積,造成很大應力集中,極大損害了合金塑性及韌性[18]。
  2.1.2 Sn和Zr元素
  Sn和Zr均為中性元素,與其他合金元素一同加入到鈦合金中,可起補充固溶強化作用。尤其是在高溫鈦合金中,為保證顯微組織中以α相為主,除了添加主要元素Al之外,還需要添加Sn和Zr元素進一步來提高合金的高溫強度。同時,Sn和Zr元素的添加對合金塑形的不利影響比添加Al元素時要小,這就使得鈦合金具有良好的加工成型性能和焊接性能。
恒溢首頁 關于我們產品展示新聞中心生產設備人力資源定制服務聯系我們
友情鏈接: | | | | | | | | | | | | |

免責申明網站地圖

河北快3 500万彩票 广西11选5 云南11选5 云南11选5 云南11选5 福建11选5 福建11选5