航天航空材料第3章鈦及鈦合金

第3章 鈦及鈦合金,3.1 概述 3.2 鈦的提取和熔化 3.3 純鈦 3.4 鈦合金,鈦源于Titans，即希臘神話中地球上大力士。 地殼中鈦元素含量位列第四 (0.86%) ，居鋁、鐵、鎂之后。 自然界中不存在純鈦，僅以氧化物存在，如FeTiO3、TiO2。 強(qiáng)度與鋼相當(dāng)，而密度幾乎僅有鋼的一半。,Titans,Rutile (TiO2),Ilmenite (FeTiO3),3.1 概述,1791年：英國(guó)化學(xué)家格雷戈?duì)栄芯库佽F礦和金紅石時(shí)發(fā)現(xiàn)。 1795年：德國(guó)化學(xué)家克拉普羅特在匈牙利的金紅石時(shí)也發(fā)現(xiàn)。 所發(fā)現(xiàn)的鈦是粉末狀的二氧化鈦，而不是金屬鈦。 1910年：美國(guó)化學(xué)家亨特首次制得純度達(dá)99.9%金屬鈦。 1947年：開(kāi)始冶煉，當(dāng)年產(chǎn)量?jī)H2噸 全世界: 1955年 1975年 2006年 2萬(wàn)噸 7萬(wàn)噸 14萬(wàn)噸,美國(guó)軍用飛機(jī)上各種材料用量占機(jī)體結(jié)構(gòu)總量的百分比,軍用飛機(jī)上的各種材料用量的變化趨勢(shì)：復(fù)合材料和鈦合金的用量逐漸增多,馬赫數(shù)M5時(shí)，蒙皮溫度高達(dá)數(shù)千華氏度，高超音速轟炸機(jī)用材問(wèn)題非常突出。即使早期研制的SR-71高空高速偵察機(jī)（M=3），蒙皮溫度已相當(dāng)高，故鈦合金用量高達(dá)93%。,波音民機(jī)機(jī)體上鈦合金和復(fù)合材料的用量（%）,民用飛機(jī)的上各種材料用量的變化趨勢(shì)：復(fù)合材料和鈦合金的用量不斷增多。,機(jī)型,鈦合金,復(fù)合材料,第三代客機(jī),A320,4.5,5.5,第四代客機(jī),A340,6,8,研制中客機(jī),A380,10,2,2,空客民機(jī)機(jī)體上鈦合金和復(fù)合材料的用量（%）,鋼、鋁時(shí)代冷端以鈦為主、熱端以鎳為主的鎳、鈦、鋼時(shí)代未來(lái)：部分地被樹(shù)脂基、金屬基、陶瓷基復(fù)合材料和金屬間化合物所取代。,航空發(fā)動(dòng)機(jī)的各種材料用量的變化趨勢(shì)：,密度小、比強(qiáng)度高：密度約為鋼或鎳合金一半，比強(qiáng)度高于鋁合金及高合金鋼。 導(dǎo)熱系數(shù)低：為低碳鋼的五分之一，銅的二十五分之一。 無(wú)磁性：強(qiáng)磁場(chǎng)中不被磁化，無(wú)毒且與人體組織及血液有很好的相容性。 導(dǎo)電性能差（為銅的3.1%）、熱膨脹系數(shù)?。ㄅc玻璃相近）。 抗阻尼性能強(qiáng)：鈦?zhàn)陨碚駝?dòng)衰減時(shí)間比鋼、銅長(zhǎng)。 耐熱性高：因熔點(diǎn)高，使得鈦被列為耐高溫金屬。 耐低溫：低溫下保持良好的韌性及塑性，是低溫容器的理想材料。 易吸氣：鈦的化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，高溫下易與碳、氫、氮及氧發(fā)生反應(yīng)。 耐蝕性好：空氣中或含氧的介質(zhì)中，鈦表面生成一層致密的、附著力強(qiáng)、惰性大的氧化膜，保護(hù)鈦基體不被腐蝕。,室溫下鈦比較穩(wěn)定。 高溫下活潑，熔化態(tài)能與大多數(shù)坩堝造型材料發(fā)生作用。 高溫下與鹵素、氧、硫、碳、氮等進(jìn)行強(qiáng)烈反應(yīng)。 鈦在真空或惰性氣氛下熔煉，如真空自耗電弧爐、電子束爐、等離子熔爐等設(shè)備中熔煉。 鈦在氮?dú)庵屑訜釙?huì)發(fā)生燃燒，鈦塵在空氣中會(huì)發(fā)生爆炸，所以鈦材加熱和焊接宜用氬氣作保護(hù)氣體。 鈦在室溫可吸收氫氣，500以上吸氣能力更強(qiáng)烈，可作為高真空電子儀器的脫氣劑；利用鈦吸氫和放氫的特性，可以作儲(chǔ)氫材料。,化學(xué)性質(zhì),ETi=1.63V，而鈦的致鈍電位低，故鈦易鈍化。 常溫下鈦表面極易形成由氧化物、氮化物組成的鈍化膜，它在大氣及許多浸蝕性介質(zhì)中非常穩(wěn)定，具有很好的抗蝕性。 大氣、海水、氯化物水溶液及氧化性酸(硝酸、鉻酸等)和大多數(shù)有機(jī)酸中，鈦抗蝕性相當(dāng)于或超過(guò)不銹鋼，在海水中耐蝕性極強(qiáng)，可與白金相比，是海洋開(kāi)發(fā)工程理想的材料。 鈦與生物體相容性好，無(wú)毒，適做生物工程材料。 鈦在還原性酸(濃硫酸、鹽酸、正磷酸)、氫氟酸、氯氣、熱強(qiáng)堿、某些熱濃有機(jī)酸及氧化鋁溶液中不穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈腐蝕。另外，鈦合金有熱鹽應(yīng)力腐蝕傾向。 550以下鈦與氧形成保護(hù)作用良好的致密氧化膜。538以下，鈦的氧化符合拋物線規(guī)律。但在800以上，氧化膜分解，氧原子以氧化膜為轉(zhuǎn)換層進(jìn)入金屬晶格，此時(shí)氧化膜已失去保護(hù)作用，使鈦很快氧化。,耐蝕性能,航空航天、 海洋、化工、 生物醫(yī)學(xué)材料、運(yùn)動(dòng)器材,鈦的應(yīng)用,提取工藝 ： Kroll 提取工藝 熔化工藝： 電渣精煉法Electroslag Refining (ESR) 真空電弧重熔法Vacuum Arc Remelting (VAR) 電子束熔煉 (EBM) 等離子熔煉(PAM) 感應(yīng)凝殼熔煉法,鈦合金的生產(chǎn),通過(guò)下列步驟，鈦礦石 (主要為金紅石，TiO2) 轉(zhuǎn)變?yōu)楹＞d鈦 ： Cl2 與礦石中的TiO2反應(yīng)，形成TiCl4； TiCl4經(jīng)分級(jí)蒸餾而凈化； 在Ar保護(hù)下，液態(tài)TiCl4 與 Mg 或Na 反應(yīng)，獲得海綿鈦。,鈦的提取,生產(chǎn)過(guò)程： 鈦鐵礦或金紅石高純度四氯化鈦鎂還原四氯化鈦海綿鈦鈦材和鈦粉。,海綿鈦與合金元素混合后液壓成塊狀； 塊狀物焊接成熔化電極棒； 電極棒經(jīng)二次或三次真空熔煉得到優(yōu)質(zhì)鈦或鈦合金錠。,真空電弧重熔法,方坯作為電極， 其一端位于交流電加熱的電渣熔池中； 熔融金屬與高溫電渣反應(yīng)，電渣中還可加入合金元素用以調(diào)整合金成分； 已熔化金屬流經(jīng)熔渣進(jìn)入熔池而被提純，最終凝固成電渣精煉鑄錠； 精煉時(shí)，非金屬雜質(zhì)和熔渣發(fā)生反應(yīng)，熔融金屬中的夾雜物被電渣吸收去除。 屬于非直接結(jié)晶，消除了中心結(jié)晶孔，提高了均勻性,電渣精煉法,在惰性氣體保護(hù)下ALD 真空技術(shù)電渣重熔爐,在水冷銅坩堝中熔化金屬； 所用熱源為等離子槍或電子束 ； 與坩堝壁接觸的金屬液形成凝固殼層 (凝固的鈦) ，而熔融的鈦合金浮于殼層上部， 阻止坩堝污染鈦合金熔體； 大密度夾雜物沉積到坩堝底部而去除。,等離子弧熔煉(PAM),它是對(duì)真空電弧熔煉的改進(jìn),電子束熔煉,由爐壁側(cè)底面加入要熔化的材料，熔化熱源為電子束。,金屬液體位于坩堝上部，這樣就獲得了優(yōu)質(zhì)鑄錠。,水冷銅坩堝可避免爐襯材料的污染； 裝入坩堝中的金屬受感應(yīng)電源的磁場(chǎng)作用而熔化； 熔化的金屬液體在坩堝底、側(cè)壁凝固形成殼層； 生產(chǎn)低成本、高質(zhì)量鈦合金。,感應(yīng)凝殼熔煉法,純鈦A可達(dá)5060%，Rm300MPa。 純鈦力學(xué)性能與純度有關(guān)：間隙雜質(zhì)（氧、氮、碳）含量增加，其強(qiáng)度升高，塑性大幅度降低。 常溫下鈦的塑性比其他六方結(jié)構(gòu)金屬(鎘、鋅、鎂) 要高得多。原因是：滑移模型和晶體中各晶面的層錯(cuò)能有關(guān)，如層錯(cuò)能低，則全位錯(cuò)易于分解為不全位錯(cuò)，以促進(jìn)滑移的繼續(xù)進(jìn)行；鈦的層錯(cuò)能比基面小，原在基面上滑移的位錯(cuò)通過(guò)交滑移而轉(zhuǎn)移到棱柱面上，并可發(fā)生分解，這樣基面上的滑移很快終止，而棱柱面上的滑移則發(fā)揮著主導(dǎo)作用。反之，對(duì)于基面層錯(cuò)能比較低的金屬，如鎘、鋅、鎂，則0001是主要滑移面。,3.3 純鈦,力學(xué)性能,純鈦強(qiáng)度隨溫度升高而降低，加熱到250時(shí)抗拉強(qiáng)度減小一半。500以下加熱時(shí)斷面收縮率變化很小，而伸長(zhǎng)率連續(xù)下降；500以上，塑性隨溫度提高而增加，接近轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，出現(xiàn)超塑性(A100)。 純鈦有良好的低溫塑性，特別是間隙元素含量很低的型合金適宜在低溫下使用，如在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)或載人飛船上作超低溫容器。 鈦的疲勞性能特點(diǎn)與鋼類(lèi)似，具有比較明顯的物理疲勞極限，純鈦的反復(fù)彎曲疲勞極限為0.60.8Rm，鈦的疲勞性能對(duì)金屬表面狀態(tài)及應(yīng)力集中系數(shù)比較敏感。 鈦的耐熱性比鐵和鎳低。這與鈦原子自擴(kuò)散系數(shù)大和存在同素異晶轉(zhuǎn)變有關(guān)。鈦的耐磨性較差，通過(guò)滲氮、碳、硼可提高其耐磨性。,鈦可進(jìn)行鍛造、軋制、擠壓、沖壓等各種壓力加工；加熱鋼材用的設(shè)備都可用于鈦材加熱，要求爐內(nèi)氣氛保持中性或弱氧化性氣氛，絕不允許使用氫氣加熱。 鈦的屈強(qiáng)比(RelRm)為0.700.95，變形抗力大；彈性模量相對(duì)較低，因此鈦材在加工成型時(shí)比較困難。 純鈦具有良好的焊接性能，焊縫強(qiáng)度、延性和抗蝕性與母材相近。為防止焊接時(shí)的污染，須采用鎢極氬氣保護(hù)焊。 鈦的切削加工較困難。主要原因是鈦的摩擦系數(shù)大，導(dǎo)熱性差，熱量主要集中在刀尖上，使刀尖很快軟化；同時(shí)鈦的化學(xué)活性高，溫度升高易粘附刀具，造成粘結(jié)磨損。切削加工時(shí)，應(yīng)正確選用刀具材料，保持刀具鋒銳，并采用良好的冷卻。,工藝性能,雜質(zhì)元素主要有氧、氮、碳、氫、鐵和硅。 氧、氮、碳、氫為間隙型元素；鐵、硅為置換型元素，可以固溶在相或相中，也可以化合物形式存在。 鈦的硬度對(duì)間隙型雜質(zhì)元素很敏感，雜質(zhì)含量愈多，鈦的硬度就愈高。 綜合考慮間隙元素對(duì)硬度的影響，引入氧當(dāng)量： O當(dāng)=O+2N十0.67 氧當(dāng)量和硬度的關(guān)系為： HV=65+310 O0.5當(dāng)。,雜質(zhì)元素對(duì)鈦性能的影響,Hot-rolled structure,HCP phase structure, 球形（ 0.3% Fe ）,形變?cè)俳Y(jié)晶退火后，相呈等軸狀，稱(chēng)等軸； 相區(qū)緩慢冷卻，相以集束片狀形式沿晶界和晶內(nèi)有規(guī)則的析出，此類(lèi)形態(tài)稱(chēng)魏氏； 相區(qū)快冷，則發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，馬氏體形態(tài)與純度有關(guān)：高純鈦中呈鋸齒狀，工業(yè)純鈦中呈片狀，兩者均屬板條狀馬氏體。,純鈦組織基本形態(tài),魏氏,板條狀馬氏體,等軸,工業(yè)純鈦退火得到單相組織，屬型鈦合金。 工業(yè)純鈦根據(jù)雜質(zhì)含量不同分為T(mén)Al、TA2、TA3、 TA4，其中TA為型鈦合金的代號(hào)，數(shù)字表示合金的序號(hào)。鈦的純度隨序號(hào)增大而降低，抗拉強(qiáng)度提高，塑性下降。 純鈦只能冷變形強(qiáng)化。當(dāng)變形度大于30以后，強(qiáng)度增加緩慢，塑性不再明顯降低。 純鈦的熱處理：再結(jié)晶退火（ 540700 ）和去應(yīng)力退火（450600），退火后均采用空冷。 工業(yè)純鈦可制成板、管、棒、線、帶材等半成品。 工業(yè)純鈦可作為重要的耐蝕結(jié)構(gòu)材料，用于化工設(shè)備、濱海發(fā)電裝置、海水淡化裝置和艦艇零部件。,工業(yè)純鈦的牌號(hào)、性能及用途,TA表示組織為的鈦合金 包括全、近和+化合物合金 。 以鋁、錫、鋯為主要合金元素，在近型鈦合金中還添加少量穩(wěn)定化元素，如鉬、釩、鉭、鈮、鎢、銅、硅等 。 共33個(gè)牌號(hào)。,3.4 鈦合金,鈦合金分類(lèi)、牌號(hào),TB表示組織為的鈦合金 包括熱力學(xué)穩(wěn)定型合金、亞穩(wěn)定型合金和近型合金 主要加入的合金元素：Mo、V,TC表示組織為的鈦合金：以Ti-Al為基再加適量穩(wěn)定元素,合金元素,穩(wěn)定元素,穩(wěn)定元素,中性元素,間隙元素,置換元素,間隙元素,置換元素,置換元素,C、N、O,Al、Ga,Zr、Sn、Hf、Ge、Ce、La、Mg,H,同晶元素,共析元素,Mo、V、Ta、Nb,慢速分解,快速分解,Cr、Mn、Fe、Co,Si、Cu、Ag、Ni、Y、W、B,鈦合金的合金化,鈦合金中的常加入的合金元素：鋁、錫、鋯、鉬、釩、鉻、鐵、硅、銅、稀土，其中應(yīng)用最多的是鋁。 鋁： 除工業(yè)純鈦外，各類(lèi)鈦合金中幾乎都添加鋁，鋁主要起固溶強(qiáng)化作用，每添加1Al，室溫抗拉強(qiáng)度增加50MPa。 鋁在鈦中的極限溶解度為7.5；超過(guò)極限溶解度后，組織中出現(xiàn)有序相Ti3Al(2)，對(duì)合金的塑性、韌性及應(yīng)力腐蝕不利，故一般加鋁量不超過(guò)7。 鋁改善抗氧化性，鋁比鈦還輕，能減小合金密度，并顯著提高再結(jié)晶溫度，如添加5Al可使再結(jié)晶溫度從純鈦600提高到800。鋁提高鈦固溶體中原子間結(jié)合力，從而改善熱強(qiáng)性。,鈦合金中常見(jiàn)合金元素的作用,錫和鋯： 屬中性元素，在-Ti和-Ti中均有較大溶解度，常與其他元素同時(shí)加入，起補(bǔ)充強(qiáng)化作用。 為保證耐熱合金獲得單相組織，除鋁以外，還加入鋯和錫進(jìn)一步提高耐熱性；同時(shí)對(duì)塑性不利影響比鋁小，使合金具有良好的壓力加工性和焊接性能。 錫能減少對(duì)氫脆的敏感性。鈦錫系合金中，錫超過(guò)一定濃度后形成有序相Ti3Sn，降低塑性和熱穩(wěn)定性。 為了防止有序相Ti3X(2相)的出現(xiàn)，考慮到鋁和其它元素對(duì)2相析出的影響，Rosenberg提出鋁當(dāng)量公式。,只要鋁當(dāng)量89，就不出現(xiàn)2相。,鉬、釩： 穩(wěn)定元素中應(yīng)用最多，固溶強(qiáng)化相，并顯著降低相變點(diǎn)、增加淬透性，從而增強(qiáng)熱處理強(qiáng)化效果。含釩或鉬的鈦合金不發(fā)生共析反應(yīng)，在高溫下組織穩(wěn)定性好； 錳、鉻： 強(qiáng)化效果大，穩(wěn)定相能力強(qiáng)，密度比鉬、鎢等小，故應(yīng)用較多，是高強(qiáng)亞穩(wěn)定型鈦合金的主要加入元素。 硅： 共析轉(zhuǎn)變溫度較高(860)，加硅可改善合金的耐熱性能，因此在耐熱合金中常添加適量硅，加入硅量以不超過(guò)相最大固溶度為宜，一般為0.25左右。,稀土： 提高合金耐熱性和熱穩(wěn)定性。稀土的內(nèi)氧化作用，形成了細(xì)小穩(wěn)定的RExOv顆粒，產(chǎn)生彌散強(qiáng)化。由于內(nèi)氧化降低了基體中的氧濃度，并促使合金中的錫轉(zhuǎn)移到稀土氧化物中，這有利于抑止脆性2相析出。此外，稀土還有強(qiáng)烈抑制晶粒長(zhǎng)大和細(xì)化晶粒的作用，因而改善合金的綜合性能。,小結(jié)：合金元素的作用： 固溶強(qiáng)化 穩(wěn)定相或相 增強(qiáng)熱處理強(qiáng)化效果。 消除有害作用 改善合金的耐熱性：加入鋁、硅、鋯，稀士等。 提高合金的耐蝕性和擴(kuò)大鈍化范圍：加鈀、釕、鉑，鉬等。,鈦合金的顯微組織,等軸組織 是在轉(zhuǎn)變組織基體上分布著30%以上的等軸相。它一般是在轉(zhuǎn)變溫度以下30-100加熱，經(jīng)過(guò)充分的塑性變形和再結(jié)晶退火才能形成。加熱溫度越低，變形量越大，等軸相含量越多，顆粒的尺寸越細(xì)小。等軸組織具有較好的塑性，延伸率和較高的斷面收縮率，且抗缺口敏感性和熱穩(wěn)定性最好。高低疲勞強(qiáng)度高，特別是對(duì)于要求高周疲勞性能的構(gòu)件，如承受高頻振動(dòng)載荷的葉片，宜選用等軸組織，要求等軸相含量在80%以上。但是沖擊、高溫持久、蠕變強(qiáng)度和斷裂韌性要差一些?？傊哂辛己玫木C合性能。 網(wǎng)藍(lán)組織 在轉(zhuǎn)變組織基體上分布著交錯(cuò)編織成網(wǎng)籃狀的片狀組織，原始晶界不同程度地被破碎，晶界沿原始晶界斷續(xù)分布已經(jīng)不明顯。獲得這種組織的方法是在區(qū)加熱或開(kāi)始變形，在兩相區(qū)變形不大時(shí)形成。具有高的持久強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度，在熱強(qiáng)性方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，適用于制作長(zhǎng)期的高溫和拉應(yīng)力工作下的零件。,雙態(tài)組織 是在轉(zhuǎn)變組織基體上分布著一定數(shù)量的等軸相，但總量不會(huì)超過(guò)30%。雙態(tài)組織包含了相的兩種形態(tài)。雙態(tài)組織兼顧了等軸組織和片狀組織的優(yōu)點(diǎn)，具有強(qiáng)度-塑性-韌性-熱強(qiáng)性的最佳綜合匹配，已成為鈦科技工作者的共識(shí)。與片狀組織相比，雙態(tài)組織具有更高的屈服強(qiáng)度、塑性、熱穩(wěn)定性和疲勞強(qiáng)度；與等軸組織相比，具有較高的持久強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度和斷裂韌性。 魏氏組織 其特點(diǎn)是粗大原始晶粒晶界清晰完整，有連續(xù)的晶界鑲邊，在晶粒內(nèi)有細(xì)長(zhǎng)平直、互相平行的片狀相。這種組織是由于鈦合金在較高溫度的相區(qū)加熱或變形量不夠，或者開(kāi)坯時(shí)鑄造組織破壞不完全而造成的。這種組織具有最高的蠕變抗力，持久強(qiáng)度和斷裂韌性，但是致使的弱點(diǎn)是塑性低，尤其是斷面收縮率遠(yuǎn)低于其它組織類(lèi)型。,純鈦： 慢冷時(shí)，擴(kuò)散方式，完成轉(zhuǎn)變； 快冷時(shí)，無(wú)擴(kuò)散方式，馬氏體轉(zhuǎn)變。 鈦合金：轉(zhuǎn)變溫度或升高、或降低、或基本保持不變。存在+兩相區(qū)，即在一 個(gè)溫度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)變完成。 鈦和鈦合金的轉(zhuǎn)變具有下列特點(diǎn)： 新相和母相存在嚴(yán)格的取向關(guān)系。如冷卻時(shí)，相總是以片狀或針狀有規(guī)則析出，形成魏氏組織。 鈦的轉(zhuǎn)變所需的過(guò)冷度或過(guò)熱度很小。當(dāng)加熱溫度超過(guò)相變點(diǎn)后，相極易長(zhǎng)大，形成粗晶（由于高溫加熱而造成的脆性稱(chēng)脆性）。 相區(qū)加熱形成的粗晶，不能像鋼鐵那樣利用同素異晶轉(zhuǎn)變使之晶粒細(xì)化；只有經(jīng)適當(dāng)形變?cè)俳Y(jié)晶才能消除粗晶魏氏組織。（原因：鈦的兩個(gè)同素異晶體比容差小，僅為0.17，而鐵為4.7，同時(shí)鈦的彈性模量小，在相變過(guò)程中不能產(chǎn)生足夠的形變硬化，以引起基體再結(jié)晶，使晶粒細(xì)化。）,鈦合金的相變及熱處理,根據(jù)合金成分和冷卻條件，加熱到相區(qū)的鈦合金可能發(fā)生下列轉(zhuǎn)變： + ： +TixMy ： 或 ： ：密排六方晶格，為六方馬氏體 ：斜方晶格，為斜方馬氏體 ： ：亞穩(wěn)定六方晶格 相在慢冷時(shí)的轉(zhuǎn)變 相在快冷時(shí)的轉(zhuǎn)變,相在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變：,合金加熱到相區(qū)后緩冷： 相中析出次生。隨著溫度降低，次生相不斷增多，相不斷減少，穩(wěn)定的組元濃度連續(xù)增高。當(dāng)達(dá)到室溫時(shí)，兩相分別達(dá)到各自平衡濃度，室溫得到+平衡組織。 緩冷時(shí)，先在原晶界開(kāi)始形核長(zhǎng)大，形成晶界，然后從晶界向晶內(nèi)呈集束狀擴(kuò)展，直至互相接觸為止。相互平行位向一致的一組片狀構(gòu)成一個(gè)群體，稱(chēng)為集束，相處于片狀相之間，呈連續(xù)的或間斷的層片狀，冷卻后形成魏氏(+)。加熱溫度愈高、冷卻愈緩慢，則片愈厚，集束尺寸也愈大，形成位向比較單一的集束，這種組織稱(chēng)并列式魏氏結(jié)構(gòu)。 冷卻速度較快時(shí)，相同時(shí)在晶界、晶粒內(nèi)部獨(dú)立生核，這樣群體數(shù)目增多，組織細(xì)化，這種由多種取向的片狀相構(gòu)成的組織稱(chēng)作網(wǎng)狀魏氏結(jié)構(gòu)。,相在緩冷時(shí)的轉(zhuǎn)變：,加熱到+兩相區(qū)緩冷： 與上述轉(zhuǎn)變主要差別是： 原相（初生，與析出的次生相區(qū)別）在冷卻時(shí)不發(fā)生轉(zhuǎn)變。 隨冷卻速度減慢，次生相由晶內(nèi)形核長(zhǎng)大逐步變?yōu)樵诔跎嗪拖嘟缑嫣幊珊碎L(zhǎng)大，并與初生連成一體；相呈網(wǎng)絡(luò)狀，這些網(wǎng)絡(luò)狀也可能進(jìn)一步集聚成塊狀。 加熱溫度較低，相濃度較高，過(guò)冷度較大，故轉(zhuǎn)變組織細(xì)密。 +鈦合金：從相區(qū)或(+)相區(qū)上部溫度連續(xù)冷卻時(shí)，在轉(zhuǎn)變時(shí)，相界上存在界面相或界面層。界面相由兩層組成，靠近相一邊的層較完整，外觀光滑，稱(chēng)單片層，具有面心立方結(jié)構(gòu)；靠近相一側(cè)的層有許多條痕，稱(chēng)條紋層，具有六方結(jié)構(gòu)，但和相鄰的相晶體取向關(guān)系不同。界面層厚度與冷卻速度有關(guān)，在適當(dāng)?shù)睦鋮s速度下，厚度達(dá)到最大值。界面相是在連續(xù)冷卻時(shí)向轉(zhuǎn)變的一個(gè)過(guò)渡階段，面心立方單片層是轉(zhuǎn)變的一個(gè)中間結(jié)構(gòu)，條紋層已接近完成的轉(zhuǎn)變。 界面相的存在對(duì)兩相鈦合金性能產(chǎn)生影響，疲勞裂紋易在界面層萌生。,不同成分鈦合金從相區(qū)淬火時(shí)的組織變化規(guī)律： 鈦合金從相區(qū)淬火，發(fā)生無(wú)擴(kuò)散的馬氏體轉(zhuǎn)變： 當(dāng)穩(wěn)定元素含量少時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。 若穩(wěn)定元素含量高時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。 當(dāng)合金元素含量在臨界濃度附近時(shí)，淬火形成亞穩(wěn)定六方晶 格相。 轉(zhuǎn)變與馬氏體轉(zhuǎn)變的異同點(diǎn)： 相同點(diǎn)：相變速度快，即使很高冷速也不能抑制其進(jìn)行；母相與相成分相同；轉(zhuǎn)變具有可逆性，保持共格界面等，故變是一種無(wú)擴(kuò)散轉(zhuǎn)變。 不同點(diǎn)：形核率高，形核容易，長(zhǎng)大困難，尺寸細(xì)小彌散，表面無(wú)浮凸效應(yīng)。,相在快冷時(shí)的轉(zhuǎn)變,Ms和Mf：馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始溫度和終了溫度。 Ms和Mf隨穩(wěn)定元素濃度的增加而降低，達(dá)到室溫時(shí)的對(duì)應(yīng)濃度稱(chēng)臨界濃度Ck和Ck。對(duì)應(yīng)的淬火溫度稱(chēng)臨界淬火溫度tk和tk。 低于tk淬火，相濃度大于Ck，故淬火時(shí)不發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。 超過(guò)tk淬火，相濃度低于Ck故馬氏體轉(zhuǎn)變得以全部完成。,C1Ck,CkC2,C2Ck,CkC3,x成分合金： 相區(qū)淬火，由于它與Ms和Mf線均相交，故淬火可得到全部六方馬氏體。 C1Ck之間合金：相區(qū)淬火得到斜方馬氏體。 CkC2之間的合金：高溫淬火，它們僅與Ms線相交，而未達(dá)到Mf線，故淬火時(shí)只發(fā)生部分馬氏體轉(zhuǎn)變，還有部分未轉(zhuǎn)變相亞穩(wěn)定相(m)，室溫得到+m組織。 C2Ck之間的合金：淬火時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)變，且與共生，故淬火得到的組織為+() CkC3之間合金：相濃度大于CK，故淬火時(shí)不發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，僅發(fā)生轉(zhuǎn)變，室溫組織為()。 大于C3合金：淬火不發(fā)生轉(zhuǎn)變，而被保留下來(lái)。若施加外應(yīng)力，亞穩(wěn)定相容易轉(zhuǎn)變成，稱(chēng)應(yīng)力誘發(fā)馬氏體。這種馬氏體具有低的屈服強(qiáng)度、高的應(yīng)變硬化率和高的塑性，適用于塑性成形。 不同成分合金從相區(qū)淬火，可得到六種組織： ；+m；+()，()及m。,同一成分合金，從不同溫度淬火時(shí)組織變化規(guī)律： 鈦合金在(+)兩相區(qū)不同溫度淬火，所發(fā)生組織轉(zhuǎn)變決定于在加熱溫度下相的成分，其對(duì)應(yīng)關(guān)系與相區(qū)淬火相同，只是組織中還包含部分不發(fā)生轉(zhuǎn)變的初生相。,tk： 合金淬火，因相濃度大于臨界濃度Ck，故淬火不發(fā)生轉(zhuǎn)變，相應(yīng)組織為初+m。 tktk：淬火發(fā)生部分馬氏體轉(zhuǎn)變，相應(yīng)組織為初+m。 tk：淬火，發(fā)生轉(zhuǎn)變，最終組織為初+。 同一成分合金經(jīng)不同溫度淬火可得到下列組織：,，初+；初+；初+m；初+()及初+ m,馬氏體形態(tài)和性能： 根據(jù)合金元素含量，馬氏體形態(tài)分為兩種基本類(lèi)型：板條馬氏體和針狀馬氏體。純鈦和低濃度合金組織為板條馬氏體；濃度較高的合金組織為針狀馬氏體。 純鈦淬火組織形態(tài)：鋸齒形叢區(qū)或鋸齒形晶界，每一叢區(qū)內(nèi)包含大量相互平行、位向一致的板條狀，板條內(nèi)部為高密度位錯(cuò)。 隨著合金濃度增加，板條馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)獒槧铖R氏體，各個(gè)針狀取向不同，內(nèi)部含有大量孿晶。 合金濃度再增加，淬火形成斜方馬氏體，其形態(tài)與針狀 類(lèi)似，因Ms溫度低，形成馬氏體針更為細(xì)小，內(nèi)部有大量密集的細(xì)孿晶。 鈦合金馬氏體不像鋼那樣能強(qiáng)烈提高硬度。鈦合金硬度略高于固溶體，對(duì)合金強(qiáng)化作用不大。這是因?yàn)榍罢呤翘嫉拈g隙固溶體，碳在晶格中造成的畸變很大，后者是置換型的過(guò)飽和固溶體，所引起的晶格畸變較小，強(qiáng)化作用小。當(dāng)過(guò)飽和度達(dá)到最大值時(shí)，硬度達(dá)到第一個(gè)峰值。隨后由于形成，使硬度下降，當(dāng)出現(xiàn)相時(shí)，硬度又出現(xiàn)第二個(gè)峰值。,相的形態(tài)和性能 鈦合金淬火形成的相尺寸非常細(xì)?。ㄖ睆郊s5l0nm）。 相形態(tài)、尺寸和穩(wěn)定性決定于界面的錯(cuò)配度: 錯(cuò)配度0.5：相呈立方體形，尺寸較小，穩(wěn)定性較低； 錯(cuò)配度0.5：相則呈橢球形，尺寸較大，穩(wěn)定性較高。 淬火態(tài)相近似呈等軸狀，時(shí)效相呈橢球形或立方體形。 相硬而脆(HB500，0) ，強(qiáng)烈提高合金的硬度和彈性模量，降低塑性（由相引起塑性急劇降低的現(xiàn)象，稱(chēng)脆性）。產(chǎn)生脆化的原因與位錯(cuò)不能在其中移動(dòng)有關(guān)。 控制淬火、時(shí)效工藝、避免低溫時(shí)效可防止相形成；加鋁、鋯、錫等能抑制相的形成。這是由于鋁促進(jìn)回火時(shí)相的形成，而相長(zhǎng)大要消耗相和相，因而降低相的穩(wěn)定性。鋯和錫與穩(wěn)定元素一起提高相穩(wěn)定性，而抑制相形成。,鈦合金淬火形成的、和m是亞穩(wěn)定相，處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，加熱時(shí)將發(fā)生分解。 亞穩(wěn)相的分解過(guò)程與亞穩(wěn)相的類(lèi)型及合金成分、時(shí)效規(guī)范有關(guān)，但最終分解產(chǎn)物為平衡組織或+TixMy。 時(shí)效分解過(guò)程的某一階段，可以獲得彌散的相，使合金產(chǎn)生彌散強(qiáng)化，這就是鈦合金淬火時(shí)效強(qiáng)化的基本原理。下面對(duì)各亞穩(wěn)定相分解分別予以討論。,時(shí)效過(guò)程中亞穩(wěn)定相的分解,六方馬氏體相有三種分解方式 + GP區(qū)過(guò)渡相+ TixMy +TixMy 含有同晶元素的鈦合金：相按分解， 從相中直接析出，在相界及內(nèi)部孿晶界面上不均勻形核。當(dāng)合金濃度低時(shí)(平衡相少)，基體可發(fā)生再結(jié)晶，消除針狀痕跡。而合金濃度較高時(shí)，沿相邊界析出，形成連續(xù)片層狀，阻止相再結(jié)晶，保留針狀的外形。 含有快共析元素的鈦合金：按分解。如Ti-Cu系合金與鋁合金時(shí)效分解相似，先形成與母相共格的富銅GP區(qū)，然后再過(guò)渡到半共格的中間相(可能是Ti3Cu)，最后形成非共格的Ti2Cu。 含有慢共析元素的鈦合金：按分解，時(shí)效初期從相直接析出相，然后從相再析出化合物TixMy。該過(guò)程非常緩慢，故在一般時(shí)效處理后，組織仍為+相。,的分解：,根據(jù)鈦合金Ms點(diǎn)高低，斜方馬氏體以下列兩種方式分解： + 相再分解 合金Ms點(diǎn)明顯高于室溫時(shí)，按分解。先在相中均勻成核形成相，隨后相不斷長(zhǎng)大，最后可能在原晶界處形成粗片狀的+。 合金Ms點(diǎn)接近室溫時(shí)，按 分解，時(shí)效初期形成相，然后相再分解。,的分解：,依據(jù)合金成分及時(shí)效規(guī)范，亞穩(wěn)定m可按以下三種方式分解 m+ m+ + m+ 含共析型穩(wěn)定元素的合金，最終平衡組織為+TixMy。 合金含量較低的鈦合金在高溫(500)時(shí)效時(shí)，m按 分解，從m中直接析出。 合金濃度較高的鈦合金在較低溫度(300400)時(shí)效，則按分解，經(jīng)中間過(guò)渡相，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶饨M織+。 合金濃度高或添加抑制形成元素的合金，不出現(xiàn) 時(shí)，則按 分解，先形成粒子尺寸極小的過(guò)渡相，具有與m相同的晶體結(jié)構(gòu)，然后再轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶饨M織+。,m相的分解：,時(shí)效形成的結(jié)構(gòu)和性能與淬火形成的相似，但時(shí)效中 轉(zhuǎn)變伴隨有成分變化，為擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。 相分解形成的相實(shí)為穩(wěn)定元素在-Ti中的一種過(guò)飽和固溶體，可能有以下幾種形式： 相在原來(lái)晶界和相界上不均勻形核，長(zhǎng)大并吞食。如Ti-11.6Mo合金：450時(shí)效時(shí)原晶界上出現(xiàn)粗片(+)相； 相首先溶解，然后從相中析出相； 延長(zhǎng)時(shí)效時(shí)間或提高時(shí)效溫度，相逐漸失去穩(wěn)定性而直接轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗷蛳唷?鈦及鈦合金加熱和冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變可以歸納為： 同素異晶轉(zhuǎn)變； 固溶體分解，+； 共析轉(zhuǎn)變，TixMy； 馬氏體轉(zhuǎn)變，(或)； 轉(zhuǎn)變，； 亞穩(wěn)定相的分解，m，過(guò)渡相+(或+ TixMy)。,退火用于各種鈦合金，是純鈦和型鈦合金的唯一熱處理方式 淬火時(shí)效：用于+、+化合物和亞穩(wěn)定型鈦合金。 退火 退火：消除應(yīng)力，提高塑性及穩(wěn)定組織。 工藝：去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火、雙重退火、等溫退火和真空去氫退火等。 去應(yīng)力退火：消除冷變形、鑄造及焊接等工藝過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，退火過(guò)程主要發(fā)生回復(fù)。退火溫度一般為450650。消除應(yīng)力退火所需時(shí)間取決于工件厚度和殘余應(yīng)力大小。 完全退火：消除加工硬化、穩(wěn)定組織和提高塑性。這一過(guò)程主要發(fā)生再結(jié)晶，也稱(chēng)再結(jié)晶退火；同時(shí)也有相、m相在組成、形態(tài)和數(shù)量上的變化，大部分和+鈦合金都是在完全退火狀態(tài)下使用。退火溫度介于再結(jié)晶溫度和相變溫度之間，如果超過(guò)Ts點(diǎn)，因形成粗大魏氏組織而使合金性能惡化。,鈦合金的熱處理：退火、淬火時(shí)效、化學(xué)熱處理,型和低濃度+型合金：退火溫度為650800，冷卻方式采用空冷。 高濃度+型合金：要控制退火后的冷卻速度，因冷卻速度不同，會(huì)影響相的轉(zhuǎn)變方式，空冷后強(qiáng)度明顯高于爐冷。 亞穩(wěn)定型合金：退火溫度應(yīng)在T以上80100，冷卻采用快冷，慢冷使相析出，降低塑性。 耐熱鈦合金：保證在高溫及長(zhǎng)期應(yīng)力作用下組織及性能穩(wěn)定，常用雙重退火；第一次高溫退火是使再結(jié)晶充分進(jìn)行，并控制初生相數(shù)量；第二次低溫退火是使組織更接近于平衡狀態(tài)。 穩(wěn)定元素含量較高的+型合金：用等溫退火，這是因相穩(wěn)定性高，空冷不能使相充分分解，而采用等溫冷卻，使相完全轉(zhuǎn)變。 真空退火：是消除氫脆的主要措施之一，氫在鈦中的溶解析出過(guò)程是可逆的。故可采用真空退火方法降低鈦中的氫濃度。退火溫度為650680，保溫16 h，真空度應(yīng)不低于1.3310-1Pa。 退火工藝：空冷后在粗大晶粒上析出針狀，這種組織對(duì)應(yīng)著較高斷裂韌性和蠕變抗力，但使室溫塑性降低。,鈦合金與鋼鐵強(qiáng)化機(jī)制的區(qū)別主要為： 鋼淬火所得馬氏體硬度高，強(qiáng)化效果大，回火使鋼軟化。而鈦合金淬火所得馬氏體硬度不高，強(qiáng)化效果小，回火使鈦合金產(chǎn)生彌散強(qiáng)化。 鋼只有一種馬氏體強(qiáng)化機(jī)理，而同一成分的+型鈦合金有兩種強(qiáng)化機(jī)理：高溫淬火相中所含穩(wěn)定元素小于臨界濃度，得到馬氏體，時(shí)效時(shí)馬氏體分解產(chǎn)生彌散強(qiáng)化；低溫淬火相中所含穩(wěn)定元素大于臨界濃度，得到亞穩(wěn)定m”，再經(jīng)時(shí)效，m相分解為彌散相使合金強(qiáng)化。,淬火時(shí)效（強(qiáng)化熱處理）,時(shí)效強(qiáng)化效果 取決于合金元素的性質(zhì)、濃度及熱處理規(guī)范。因?yàn)檫@些因素將影響所形成的亞穩(wěn)定相結(jié)構(gòu)、數(shù)量、分解程度及彌散性。 同一合金系：相同淬火時(shí)效條件下，強(qiáng)化效果隨合金濃度的增加而提高。一般在臨界濃度Ck附近，達(dá)到強(qiáng)化峰值，對(duì)應(yīng)Ck濃度合金淬火可獲得100的亞穩(wěn)相，而且相在時(shí)效過(guò)程中，分解也最充分。越過(guò)CK值，過(guò)冷相穩(wěn)定性增加，時(shí)效分解程度下降，強(qiáng)化效果反而減弱。 不同成分的合金：穩(wěn)定相能力越強(qiáng)的元素，時(shí)效強(qiáng)化效果越大。多種元素同時(shí)加入比單一元素強(qiáng)化效果大，除時(shí)效彌散強(qiáng)化外，還有固溶強(qiáng)化。 一定成分的合金：時(shí)效強(qiáng)化效果取決于所選的熱處理工藝，淬火溫度愈高，時(shí)效強(qiáng)化效果愈顯著，但高于臨界點(diǎn)淬火，由于晶粒過(guò)分粗大而導(dǎo)致脆性，因此工業(yè)鈦合金除型合金外，均采用兩相區(qū)加熱后淬火，淬火溫度處于tKtK之間。,退火態(tài)鈦合金強(qiáng)度隨合金元素含量增加而線性增加 ； 相區(qū)淬火 將因馬氏體相變而強(qiáng)度提高（提高程度取決于合金成分） ； 對(duì)高合金的鈦合金，相區(qū)的快淬獲得的強(qiáng)度較低，但時(shí)效后將獲得最高強(qiáng)度； 對(duì)低合金鈦合金，相區(qū)的快淬獲得的最大強(qiáng)度在Mf點(diǎn)。,化學(xué)熱處理 鈦合金的摩擦系數(shù)較大，耐磨性比鋼約低40，還原性介質(zhì)中的抗腐蝕性差。 滲氮：密封爐中750950加熱，通入純氮?dú)?，保?040h，或在氮?dú)寤旌蠚庵羞M(jìn)行離子氮化。氮化后表面形成由氮化物和含氮的固溶體組成的氮化層，滲層厚度可達(dá)0.060.08mm，氮化物有(TiN)和(Ti2N)兩種，前者比后者脆性大，故氮化時(shí)要求獲得以相為主的氮化物。氮化層的硬度比未氮化時(shí)表層高約24倍，明顯提高合金的耐磨性，同時(shí)還改善在還原性介質(zhì)中的抗蝕性。 滲氧：在空氣或硼酸鹽浴中加熱，溫度為700850，保溫210h，表面形成富氧固溶體和一薄層氧化物，滲氧層厚度0.020.08mm，滲氧后需將氧化物薄層清除掉，以減少脆性。滲氧可將合金耐蝕性提高79倍，但使塑性和疲勞強(qiáng)度下降。,鈦合金的污染： 鈦合金在空氣中加熱，1000以下主要是氧滲入，由于氮在鈦中擴(kuò)散系數(shù)小，氮含量基本不增加。因此，污染層中主要是富氧的固溶體和 氧化鈦。氧化鈦容易清除，主要影響性能的是富氧的層。加熱溫度越高，保溫時(shí)間越長(zhǎng)，合金加熱最理想是在真空中或干燥純氬氣中加熱，但這樣將增加產(chǎn)品的成本。除薄板和重要產(chǎn)品外，半成品和一般產(chǎn)品均在空氣爐中加熱。為減輕污染，應(yīng)盡量降低加熱溫度和縮短加熱時(shí)間，或采用保護(hù)涂料加熱，爐膛氣氛保持中性或弱氧化性，不允許在還原氣氛中加熱，以免增氫，處理之后將材料表面的氧化層清除掉。,TA7合金： 為型鈦合金，屬Ti-Al-Sn系(Ti-5Al-2.5Sn) 合金元素作用：鋁和錫起穩(wěn)定和固溶強(qiáng)化作用。 性能特點(diǎn)： 具有中等強(qiáng)度和較高的耐熱性，可在400下長(zhǎng)期工作。 具有良好的低溫性能和焊接性能。 隨溫度降低，強(qiáng)度升高，塑性略有下降。間隙元素含量低的合金，在250時(shí)仍保持良好的塑性，用于超低溫高壓容器，多以管材供應(yīng)。 冷熱加工性較差。 軋制工藝對(duì)熱成型影響較大，軋制溫度為750左右，具有較好的熱成型性，高溫軋制塑性反而降低，原因是晶粒粗化，但通過(guò)交叉軋制改善組織，可提高熱塑性。,典型鈦合金,TC4(Ti-6Al-4V)： +型合金，國(guó)際上一種通用型鈦合金，其用量占鈦合金總消耗量50左右。在航空工業(yè)上多用于做壓氣機(jī)葉片，盤(pán)和緊固件等；當(dāng)間隙元素含量低時(shí)，具有良好的低溫性能，可制作在196下使用的低溫容器。 合金成分特點(diǎn)： 鋁：基本組元，用以保證合金在常溫及高溫下的性能。 釩：賦予合金熱處理強(qiáng)化能力，可改善塑性；同晶型元素，不存在共析反應(yīng)，故組織穩(wěn)定性較好，長(zhǎng)期使用溫度可達(dá)350；可減少Ti-Al系合金形成相的危險(xiǎn)以及減輕鋁的偏析。 TC4合金處于+相區(qū)，轉(zhuǎn)變溫度為996。在平衡條件下，相約占7l0。,組織與性能特點(diǎn) TC4合金平衡組織為+，其形態(tài)為魏氏+和等軸+。 熱加工后組織取決于變形溫度、變形量及隨后熱處理工藝。如在兩相區(qū)加工，變形量小于50，不能將粗大組織破碎，只有增大變形量才能將原晶界、和條破碎；熱軋溫度提高，組織由等軸狀變?yōu)榫W(wǎng)籃狀和粗大魏氏組織，同時(shí)屈服強(qiáng)度略有下降，斷裂韌性明顯提高。 950以下加熱，冷卻方式對(duì)性能的影響較小，合金具有較高的綜合性能；950以上加熱，合金強(qiáng)度隨冷卻速度增加而提高，但塑性、韌性下降，故TC4合金熱處理溫度不應(yīng)越過(guò)950。,熱處理：退火和淬火時(shí)效 普通退火：75080012 h空冷，得到不完全再結(jié)晶組織，故又稱(chēng)不完全退火。 再結(jié)晶退火： 930950加熱，以保證相發(fā)生充分再結(jié)晶，隨爐冷至540以下空冷。 淬火時(shí)效工藝：930950水冷54048 h。 性能特點(diǎn)： TC4合金綜合性能良好，使用溫度范圍寬(400-196)，合金組織和性能穩(wěn)定，合金化簡(jiǎn)單，工藝易掌握，適合大規(guī)模生產(chǎn)（棒料、鍛件和中厚板材）。 當(dāng)合金組織為細(xì)小等軸+組織，在 800925范圍內(nèi)，以一定變形速率進(jìn)行拉伸，合金呈現(xiàn)超塑性。據(jù)此可生產(chǎn)出精密的復(fù)雜鍛件和鈑金件，以減少工序，降低成本。 性能不足：如冷變形性能差，難于軋制成薄板和薄壁管材；淬透性低(小于25mm)，限制了時(shí)效強(qiáng)化的應(yīng)用。,TB2(Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al) 亞穩(wěn)定型合金，在固溶狀態(tài)下有良好的冷成型性，時(shí)效后抗拉強(qiáng)度為13231363MPa，延伸率保持在78。用它冷鐓成鉚釘和螺栓用于飛機(jī)上，用箔材(0.150.25mm)吹塑成型制成的高強(qiáng)度高剛度波紋殼體用于衛(wèi)星上。 TB2合金相變點(diǎn)750760，時(shí)效強(qiáng)化效果隨固溶溫度升高而增加；且水冷強(qiáng)化效果比空冷大，在接近T 點(diǎn)時(shí)強(qiáng)度達(dá)到最大值。故固溶溫度常選在稍高于T (800)，水淬后在5008h。 TB3(Ti-10Mo-8V-1Fe-3.5Al) 亞穩(wěn)定型合金，固溶態(tài)下有良好的塑性和冷成型性，尤其是冷鉚工藝性好，能進(jìn)行冷手鉚和冷壓鉚，可獲得1400MPa以上的強(qiáng)度。彈性極限e高和彈性模量E低，故有高的彈性(eE)和高的彈性比功(e22E)，且在20300范圍內(nèi)彈性穩(wěn)定，彈性后效值只有銅基、鐵基、鈹青銅的50，用來(lái)代替Cr 17Ni2制作YCB-10D應(yīng)變壓力傳感器膜片。,TB5（Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al） 高韌性合金，冷成型性能優(yōu)異，薄板、帶材和箔材。固溶時(shí)效處理后其強(qiáng)度可超過(guò)TC4合金約50，性能均勻。如在B1轟炸機(jī)上用它制作的零件達(dá)250個(gè)，用它取代強(qiáng)度較低的TA7和必須熱成型的TC4合金。合金的冷成型性能優(yōu)良、各向異性較小，適于鈑金成型。 TB5合金具有很好的超塑性，在680900下拉伸，當(dāng)變形速率=104 108s-1時(shí)，延伸率可達(dá)400490，應(yīng)變速率敏感系數(shù)m=0.350.40，適于航空部門(mén)制造形狀復(fù)雜的零件和蜂窩結(jié)構(gòu)。 TB5合金的T為7605。加熱到800水冷或空冷，得到最低的屈強(qiáng)比和較高的塑性，固溶處理后的組織為單相，這對(duì)于冷成型十分有利。固溶溫度過(guò)低(如700)或過(guò)高(如900)，因組織中存在較多的相或晶粒粗大，均會(huì)提高屈強(qiáng)比和降低塑性，對(duì)冷成型不利。,TB6（Ti-10V-2Fe-3Al） 近型高強(qiáng)高韌合金，具有高淬透性和優(yōu)良成型性，適用于做航空鍛件。b1105MPa時(shí)，K1c60MPa m-0.5。該合金已用于波音757客機(jī) 和F-18戰(zhàn)斗機(jī)等，用該合金代替TC4合金可以減重20，用它代替30CrMnSiA時(shí)，可減重40。 T800810，加熱到T以上淬火，相處于機(jī)械不穩(wěn)定狀態(tài)， Ms點(diǎn)低于室溫，但形變誘發(fā)馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)Ms高于室溫，在淬火應(yīng)力作用下，發(fā)生應(yīng)力誘發(fā)馬氏體轉(zhuǎn)變，形成少量，并且發(fā)生轉(zhuǎn)變，故淬火得到+m。 兩相區(qū)加熱淬火，組織中還存在初生相。該合金淬火時(shí)效工藝為7402h水淬5208h空冷。在區(qū)鍛造后直接進(jìn)行時(shí)效(5008h)可獲得更高的綜合性能： b=1184MPa，5=14.6，=48.5，K1c=101.8MPa m-0.5 ； 普通固溶時(shí)效后的性能： b =1125MPa，5=12.3，=39.1，K1c =68.8 MPa m-0.5 。,TB6在+區(qū)軋制或區(qū)軋制狀態(tài)下，具有優(yōu)良超塑性，在750、變形速率1.710-4S-1時(shí)，延伸率可達(dá)650。 合金中穩(wěn)定化元素含量高，特別是含有共析元素鐵，很容易形成鐵偏析。在富鐵區(qū)因轉(zhuǎn)變溫度下降而形成一種不含相或相稀少的區(qū)域，即所謂斑點(diǎn)。嚴(yán)重的斑點(diǎn)會(huì)降低合金的塑性和低周疲勞性能。常規(guī)鍛造或近鍛造對(duì)改