一、國外研究進展
由于大型航空發動機壓氣機對工作在 300~3504 用材的需要,俄羅斯的全俄輕金屬研究院研制出了性能優于 BT22的一種新的航空用鈦合金 BT37。新合金的名義化學成分為T-5Al-5Mo-5V-1Fe-1Cr-1.7Sn-2.5Z,該合金通過同時添加錫和鋯改善強度和高溫蠕變性能。截面尺寸為 150~200mm的 BT37 合金大型模鍛件和自由鍛件,其靜強度和疲勞強度均比 BT3-1 合金高25%;固溶強化的 BT37 合金的靜強度和疲勞強度比金屬間化合物強化的高溫鈦合金高20% ~25%以上。用 BT37 合金取代老牌的 BT3-1、BT6 熱強鈦合金,用來制造在300~350° 工作的大尺寸壓氣機盤和葉片,可使質量減輕 20%~25%國外還研制出多種高強鈦合金,如Ti-5553 (Ti-5Al-5 Mo-5V-3Cr)和 Ti-55531 ( Ti-5Al-5V-5 Mo-3Cr-1Zr)等Ti-5553 為高強近 B鈦合金,淬透性高,可替代 BT22 和T-1023鈦合金而大量使用在飛機的起落架上。俄羅斯的VSMPO 聯合體分別用 B鍛和Q+B鍛制造了該合金的大型鍛件。Ti-55531 是空客公司與俄羅斯合作開發的新型高強高韌近 阝型鈦合金,強度與韌性匹配良好,首次應用實例是 A380機翼與掛架的連接裝置。T3553 (Ti-3 A1-5Mo-5V-3Cr) 合金是用于緊固件,其強度和加工性能均優于T-6A1-4V 鈦合金。在承壓管路系統用材方面,已研制成功一種新的鈦合金 Ti3331 (Ti-3A1-3V-3Mo-1Zr),其強度比Ti3A1-2.5V 高30%左右。高強可焊鈦合金T-110 (Ti-5.5Al-1.2Mo-1.2V-4Nb-2Fe)是為 Antonov 飛機的重型構架設計的,合金的力學性能與 BT22 的力學性能相當,但具有優良的焊接性能,焊接強度系數可達 0.95。優良的焊接性能是由于同晶型的B 穩定元素溶于。相中,有利于鐵等元素的均勻分布,錯的加人能細化品粒,減少了間隙元素在晶界的偏析。該合金典型的力學性能為R≥1100MPa、A≥10%、Z≥35%,淬透深度可達到 40mm為保障飛機發動機的安全性,國外成功研制出阻燃鈦合金,其典型代表是 Alloy C(Ti-35V-15Cr) 和Ti-25V-15Cr-2/A1.0.2C 合金,分別是美國和英國研制的一種高穩定化的阻燃鈦合金,具有良好的阻燃性能和力學性能。AlloyC己在 F22飛機的 F119 發動機中得到實際應用。
二、國內研究進展
(一)高溫鈦合金
近10年及未來5~10年內,國內高溫鈦合金研發將主要集中在600°高溫鈦合金。對 600°高溫鈦合金的研究對象主要是T60 和T600。表7-5為國內600°高溫鈦合金力學性能與國外的對比,國內合金的總體性能不低于國外。Ti60合金是以中國科學院金屬所為主研制的,T600 是西北有色金屬研究院獨家研制的。
T60鈦合金名義成分為 Ti-5.5A1-4Sn-2Zr-1 Mo-0.35i-1Nd-0.05C,是在T55基礎上改進研制的。它含有稀士金屬Nd,是一種綜合性能良好的近&型熱強鈦合金。該合金長時間工作溫度可達600°,用于航空發動機高壓段的壓氣機盤、鼓筒和葉片等零件。中科院金屬所在Ti60 合金基礎上又研制出 T60A 合金(Ti-5.8A1-4. 0Sn-3.5Zr-0.4Mo-0.4Si-0. 4Nb-0. 4Ta-0. 05C)Ti-600 合金是Ti-Al-Mo-Sn-Zr-Si-Y 系,是西北有色金屬研究院研制的一種新型近。高溫鈦合金,該合金具有較好的綜合性能,尤其是蠕變性能非常優異,可在600~650°下長期使用。T600 合金的研制達到中試試驗規模,國外一公司己正式訂購。
北京航空材料研究院也研制出一種 600° 高溫鈦合金,名為TC6。用該合金制備出的模鍛件具有良好的力學性能。
(二)高強鈦合金
對高強鈦合金研究主要集中在 TB8 ( B21s)、TC18(BT22)、TC21 等鈦合金,它們的綜合性能對比見表77。表7-7中的 TC21、Ti-B18 和Ti-B20 為高強高沖擊韌性鈦合金,Ti-B19 為高強高韌耐蝕鈦合金,均是西北有色金屬研究院創新研制的。
TB8 和TC18 為仿制合金。
TB8 鈦合金的名義成分是Ti-15Mo-3A1-2.7Nb-0.2Si(8215),是一種多用途的結構材料,可用于飛機液壓系統燃油箱、箔材用鈦基復合材料的基體以及化工設備。用TB8鈦合金除了生產
板材、
帶材外,也可生產
箔材、
絲材、
管材、
棒材和鍛件。板材主要用于制造中等復雜程度的飛機冷成型鈑金零件,可以代替強度水平相當于 30CrMnSiA 結構鋼的零件及熱成型的鈦合金零件。通過不同的時效制度,可以實現不同強度和塑性的匹配,滿足高結構效益、高可靠性的設計要求。對 TC21 ( Ti-6A1-2Sn-2Zr-2Mo-2Cr-1Nb-0.1Si) 合金的研制,已完成實驗室、中試及工業規模三個周期的研究,目0巴擴大至了-51能型,制備出 o13--400mm 不同規格的林村。大規格樣村在保證室溫高強度的前提下,斷裂韌性可商
達90MPa•m'?。研究表明,TC21 鈦合金具有良好的強度塑性、斷裂物性、裂紋擴展速率的匹配,是一種非常有應用前景的高理高韌損份容限型結構鈦合金。在航空航天工業和民用行業中均可望獲得廣泛應用。BT-6554 高強高韌鈦合金(Ti-6Cr-5Mo-5V-4A1)是寶雞有色金屬加工廠開發的,它的 $210mm 棒材力學性能達到:0,= 1270MPa, o. = 1230MPa, 8= 10% , = 26%Krc =77.8MPa • mi北京有色金屬研究院和寶雞有色金屬加工廠聯合研制出1-63 高強高韌鈦合金(Ti-Al-V-Cr-Mo-Sn-Zr-Si),其g1200MPa, Kic =77MPa西北有色金屬研究院還創新研制出 T-1300、Ti-5322等高強鈦合金。Ti-1300 的抗拉強度超過 1350MPa,伸長率超過896,斷裂韌性超過 55MPa •m'2。 Ti-5322 抗拉強度超過1300MPa, 伸長率超過7%。
(三)阻燃鈦合金
為解決飛機發動機因故障引發的“鈦火”問題,西北有色金屬研究院研制出具有中國特色的T40 阻燃鈦合金,及具有自主知識產權的工i14 阻燃鈦合金。Ti4D 的名義成分為 T-257-15C=-0.2S1,是高合金化的Ti-VC-系全B型鈦合金,其主要性能特點是有良好的抗燃燒性能和高溫性能,它將適合于做一飛機發動機關鍵部件(機匣和葉片)。
億沐鑫新材料公司產品分類:鈦棒、鈦管、鈦板、鈦陽極、鈦箔鈦帶、鈦法蘭、鈦絲、鈦靶材、鈦設備、鈦餅鈦環、鈦標準件、鈦加工件