钛合金的分类
美、英、俄、法、日等国钛合金的分类多为厂家自定，名目繁多。某些公司直接采用元素的化学符号和数字代替所加合金元素及其含量命名，如Ti-6Al-4V(相当于我国的TC4)，各国牌号对照及化学成分如表所列。按相组成钛合金可分为：密排六方结构(HCP)的α型钛合金(包括近α型合金)—即国内牌号TA、两相混合的α+β型钛合金—即国内牌号TC和体心立方结构(BCC)的β型钛合金(包括近β型合金)—即国内牌号为TB。α型钛合金退火状态以α钛为基体的单相固溶体合金为α型钛合金，它主要含Al、Sn等元素。Al能增加合金的抗拉和蠕变强度，减小钛合金的密度，提高比强度，是钛合金中重要的合金元素。为了最大限度地发挥铝的固溶强化作用，避免因过量Al引起合金脆化，高温钛合金的合金化工作应遵循ROSENBERG提出的当量经验公式，只有这样才能保证合金在提高耐热强度的同时保持良好的热稳定性。α钛合金中的这些元素通过在相变温度下抑制相变或者提高相变温度而起到稳定作用。与β型钛合金相比，α型合金具有良好的抗蠕变性能，强度、可焊性以及韧性，是高温下使用的首选合金。同时，α型合金不存在冷脆性，它也适合在低温环境中使用，扩大了其应用范围。α型合金锻造性较差，容易产生锻造缺陷，可通过减少每道次加工率和频繁热处理来控制锻造缺陷。α基体为稳定相，对于给定成分合金而言，其性能变化主要是晶粒大小的变化，因为屈服强度和抗蠕变强度均与晶粒大小、变形时储存的能量有关。α型钛合金不能通过热处理来提高强度，退火后强度基本无变化或少有变化。有些合金含有较多的Al、Sn、Zr及少量的β稳定元素(一般小于2%)。尽管这些合金中含有β相，但基体主要由α相组成，在热处理敏感性和加工性能上都与α型合金很接近，被称为近α型钛合金。近α型合金是在人们认识到采用固溶合金元素强化α基体可以得到高的蠕变强度基础上开发的，大多数近α型合金因具有较好的热稳定性，现在已成为高温钛合金的重要合金种类。它的强化机制是β相中原子扩散快，易于发生蠕变，β稳定元素还有抑制α相脆化的作用(即延缓α中形成有序相的过程)。
钛合金的显微组织特征
在钛合全特别是ａ＋Ｂ双相六合全中，可以观察到各式各样的组织。这些组晶粒尺寸和晶内结构上均各不相同，主要取决于合全成分，变形工艺和大合全的组织有两个基本相，即ａ相和相。合全的力学性能在很相，即ａ相和相。缺合全的力学性能在很大程度上取决于这两个相的比例、形态尺寸和分布。钛合金的组织类型基本上可分四大类，即魏氏组织（片层组织）、网蓝组织、双态组织及等轴组织。图了为达合全各类组织及每轴组奴。图了为达合全各美典型组织形貌特征。表Ｉ给ＴＣ4钛合金在四种典型组织状态下对应的合全性能指标，可见不同组大。
片层组织
某特点是粗大的原始β晶粒和完整的晶界ａ相，在原始β晶粒内形成尺小较大的“束集”，同—“束集”内有较多的。片被此平行，成同一取向，如图３（）所织是合在Ｂ相区加热后未变形数变形量不大的情况下，较慢地从Ｂ相区冷部且织。当合全具有这种组织时，其断裂物性、持久和炫变强度好，但且织时，其断裂初性、持久和满变强度好，但塑性、疲劳强度、抗缺口敏感性、热稳定性和抗热应力腐蚀很差，它们随ａ“束集”变小和晶界ａ的厚度而异，a“束集”变小，晶界a变薄，综合性能好转。
2网篮组织
其特点是原始β晶粒边界在变形过程中被破坏，不出现或仅出现少量分散分布的颗粒状晶界α，原始β晶粒内的α片变短，，Q"束集"尺寸十较小，各片丛交错排列.犹如编织网篮状，如图3（b）所示。当合金在β相区加热或开始变形，或者在（α+β）双相区的变形量不够大时一般会形成这种显微组织。细小的网篮组织不仅有较好的塑性、冲击韧性、断裂初性和高周疲劳强度，还具有较好的热强性。
3双态组织
其特点是在p转变组织的基体上分布有互不相连的初生ａ，但总含量不超过５０％，如困其狰点是在口转变组织的茎体上分布有互不相连的初生ａ，（）所示。当缺合金热变形数热处理的加热温度低于Ｂ转变温度较少时，一般可喜中的ａ相有两种形态，一种为每轴状的初生ａ相：另一种为β转变组织中的片状。相亦称为次生ａ相或二次ａ相。当合金在（ａ＋Ｂ）双相区较高温度和较大变形时会形成这种组织。
4等轴组织
其特点是在均匀分布的含量超过50%的初生α相基体上，分布着一定数量的转变β组织，如图3（d）所示。钛合金的变形加工和热处理全部在（α+β）双相区或α相区进行，且加热温度低于β转变温度较多时，一般可获得等轴组织。同其他组织相比，这类组织的塑性、疲劳强度、抗缺口敏感性和热稳定性好，但断裂韧性、持久、蠕变强度差一些。由于这类组织有较好的综合性能，目前采用最广泛。
钛合金研究进展
钛元素分布比较广泛，其含量超过地壳质量的0.4%，全球探明储量约34亿吨，在所有元素中含量居第0位(氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢、钛)。美国科学家在90年采用“钠法”(钠还原TiCl4)最早获得金属钛，但是钛工业并没有随着钛的发现立即得以发展。直到第二次世界大战后的年，卢森堡科学家发明的“镁法”(镁还原TiCl4)在美国用于生产之后钛工业才开始起步。钛比钢密度小40%[]，而钛的强度和钢的相当，这可以提高结构效率。同时，钛的耐热性、耐蚀性、弹性、抗弹性和成形加工性良好。由于钛具备上述特性，从一出现钛合金就应用于航空工业。年，美国道格拉斯公司出产的DC-T机发动机防火壁和短舱上首次使用钛材，开始钛合金应用于航空的历史。航天飞机是最主要的、应用范围最广的航空器。钛是飞机的主要结构材料，也是航空发动机风扇、压气机轮盘和叶片等重要构件的首选材料，被誉为“太空金属”。飞机越先进，钛用量越多，如美国F22第四代机用钛含量为4%(质量分数)，其F9发动机用钛含量为39%，是目前用钛含量最高的飞机。钛合金研究起源于航空，航空工业的发展也促进了钛合金的发展。航空用钛合金的研究一直是钛合金领域中最重要、最活跃的一个分支，但其发展也极其艰辛，如人们花费十几年的精力克服航空发动机用钛合金的“热障”问题。
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