新型合金材料-鈦合金

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國家出版基金項目

十二五國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項目

“”

中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)———新材料

新型合金材料———鈦合金

中國材料研究學(xué)會組織編寫

叢書主編黃伯云

叢書副主編韓雅芳

編著趙永慶辛社偉陳永楠毛小南等

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內(nèi)容簡介

中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)新材料叢書是中國材料研究學(xué)會組織編寫的被新聞出版廣電

“———”,

總局批準(zhǔn)為十二五國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項目并獲年度國家出版基金資助叢書

“”,2016。

共分冊涵蓋了新型功能材料高性能結(jié)構(gòu)材料高性能纖維復(fù)合材料等種重點(diǎn)發(fā)展的材

16,、、16

料本分冊為新型合金材料鈦合金

?！丁?。

鈦及鈦合金因具有優(yōu)異的綜合性能得到世界各國的高度重視在各行各業(yè)獲得了廣泛的應(yīng)

,,

用本書主要論述鈦及鈦合金工藝組織與性能鈦合金半固態(tài)加工技術(shù)各類典型鈦合金的物

。、,,

理性能和力學(xué)性能中國自主研發(fā)鈦合金的現(xiàn)狀與進(jìn)展鈦合金的應(yīng)用

,,。

本書可供新材料科研院所高等院校新材料產(chǎn)業(yè)界政府相關(guān)部門新材料中介咨詢機(jī)構(gòu)

、、、、

等領(lǐng)域的人員參考也可以作為高等院校相關(guān)專業(yè)的大學(xué)生研究生的教材或參考書

,、。

圖書在版編目(CIP)數(shù)據(jù)

中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)新材料新型合金材料鈦合金趙永慶等

.·———/

編著北京中國鐵道出版社

.—:,2017.8

ISBN978--7--113--22967--2

中趙新興產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究中國稀土

Ⅰ.①…Ⅱ.①…Ⅲ.①------②

金屬有色金屬冶金產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究中國

--------Ⅳ.①F121.3②F426.32

中國版本圖書館數(shù)據(jù)核字第號

CIP(2017)067369

中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)新材料

書名:———

新型合金材料———鈦合金

作者:趙永慶辛社偉陳永楠毛小南等編著

策劃:李小軍讀者熱線:

(010)63550836

責(zé)任編輯:李小軍許璐

封面設(shè)計:

責(zé)任校對:張玉華

責(zé)任印制:郭向偉

出版發(fā)行:中國鐵道出版社北京市西城區(qū)右安門西街號

(100054,8)

網(wǎng)址:

htt:///51eds/

印刷:中煤p北京印p務(wù)有限公司

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版次:年月第版年月第次印刷

201781201781

開本:印張字?jǐn)?shù)千

787mm×1092mm1/16:14.25:303

書號:

ISBN978--7--113--22967--2

定價:元

68.00

版權(quán)所有侵權(quán)必究

凡購買鐵道版圖書如有印制質(zhì)量問題請與本社教材圖書營銷部聯(lián)系調(diào)換電話

,,。:(010)63550836

打擊盜版舉報電話

:(010)51873659

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中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)新材料叢書

“———”

編委會

主任:黃伯云(中國工程院院士、中國材料研究學(xué)會名譽(yù)理事長)

副主任:韓雅芳(教授、中國材料研究學(xué)會副理事長兼秘書長)

田京芬(中國鐵道出版社社長、全國新聞出版行業(yè)領(lǐng)軍人才)

編委:李元元(中國工程院院士、中國材料研究學(xué)會理事長)

魏炳波(中國科學(xué)院院士、中國材料研究學(xué)會副理事長)

周玉(中國工程院院士、中國材料研究學(xué)會副理事長)

謝建新(中國工程院院士、中國材料研究學(xué)會副理事長)

鄭有炓(中國科學(xué)院院士、南京大學(xué)教授)

李衛(wèi)(中國工程院院士、中國材料研究學(xué)會常務(wù)理事)

姚燕(教授、中國材料研究學(xué)會副理事長)

羅宏杰(教授、中國材料研究學(xué)會副理事長)

韓高榮(教授、中國材料研究學(xué)會副理事長)

唐見茂(教授、中國材料研究學(xué)會常務(wù)理事、咨詢專家)

張新明(教授、俄羅斯工程院院士、俄羅斯宇航科學(xué)院院士)

潘復(fù)生(教授、中國材料研究學(xué)會常務(wù)理事)

朱美芳(教授、中國材料研究學(xué)會常務(wù)理事)

張增志(教授、中國材料研究學(xué)會常務(wù)理事兼副秘書長)

武英(教授、中國材料研究學(xué)會常務(wù)理事兼副秘書長)

趙永慶(教授、中國材料研究學(xué)會理事)

李賀軍(教授、中國材料研究學(xué)會理事)

楊桂生(教授、中國材料研究學(xué)會理事)

吳曉東(清華大學(xué)材料學(xué)院教授)

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ⅳ新型合金材料———鈦合金

吳玲(教授、國家新材料行業(yè)生產(chǎn)力中心主任)

尚成嘉(北京科技大學(xué)教授、中國金屬學(xué)會第六屆理事會理事)

徐志康(浙江大學(xué)教授)

楊輝(浙江大學(xué)教授)

姜希猛(清華大學(xué)深圳研究院高級工程師)

趙靜(中國鐵道出版社總編辦主任)

責(zé)任編委:唐見茂

總主編:黃伯云

副總主編:韓雅芳

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序

新材料是高技術(shù)和現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和先導(dǎo),對培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)

業(yè)、國家重大工程項目的建設(shè)以及可持續(xù)發(fā)展都具有重要的支撐和保證作用。

在我國政府大力支持下,我國新材料在產(chǎn)業(yè)規(guī)模、技術(shù)進(jìn)步、創(chuàng)新能力、應(yīng)用

水平等方面均取得了重大進(jìn)展,自主的產(chǎn)業(yè)體系初步形成,具備了良好的發(fā)展

基礎(chǔ)。同時,從全球高新技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景看,新材料的基礎(chǔ)地位和

先導(dǎo)作用也越來越重要。

“中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)———新材料”叢書是為貫徹落實國務(wù)院年頒布的

2010

《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》(國發(fā)〔〕號)而組織編

201032

著出版的。在國發(fā)〔〕號文中,新材料被列為我國七種重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)

201032

之一,其總體目標(biāo)定位是:“大力發(fā)展稀土功能材料、高性能膜材料、特種玻

璃、功能陶瓷、半導(dǎo)體照明材料等新型功能材料。積極發(fā)展高品質(zhì)特殊鋼、新

型合金材料、工程塑料等先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料。提升碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙

烯纖維等高性能纖維及其復(fù)合材料發(fā)展水平。開展納米、超導(dǎo)、智能等共性基

礎(chǔ)材料研究?！北緟矔芍袊牧涎芯繉W(xué)會負(fù)責(zé)組織編著、中國鐵道出版社出

版,并成功入選“‘十二五’國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項目”,獲得年度國

2016

家出版基金資助。這是論述我國新材料發(fā)展戰(zhàn)略的第一部系統(tǒng)性科技系列著作,

代表了當(dāng)代新材料發(fā)展的主流,對推動我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和可持續(xù)發(fā)展都具

有重要的現(xiàn)實意義和深遠(yuǎn)的指導(dǎo)意義。

本叢書從發(fā)展國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的高度出發(fā),重點(diǎn)選擇了國發(fā)〔〕

2013

號文件鼓勵的高性能結(jié)構(gòu)材料、特種功能材料和高性能纖維及其復(fù)合材料,

32

全面系統(tǒng)闡述了發(fā)展這些重點(diǎn)新材料的產(chǎn)業(yè)背景及戰(zhàn)略意義,系統(tǒng)地論述了這

些新材料的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用技術(shù)、我國取得的最新研究成果、應(yīng)用方向及發(fā)展

前景,針對性地提出了我國發(fā)展這些新材料的主要方向和任務(wù),分析了存在的

主要問題,提出了相應(yīng)的對策和建議,是我國近年來在新材料領(lǐng)域內(nèi)具有領(lǐng)先

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ⅵ新型合金材料———鈦合金

水平的科技著作叢書。叢書最大的特點(diǎn)是體現(xiàn)了一個“新”字:介紹和論述了

我國材料領(lǐng)域取得的最新研究成果、開發(fā)的最先進(jìn)材料品種和最新制造技術(shù),

所著內(nèi)容代表當(dāng)代全球新材料發(fā)展方向和主流。叢書既具有較高的學(xué)術(shù)性和技

術(shù)先進(jìn)性,同時對我國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展也具有重要的參考價值。

中國材料研究學(xué)會是全國一級學(xué)術(shù)團(tuán)體,具有資源、信息和人才的綜合優(yōu)

勢,多年來在促進(jìn)材料科學(xué)進(jìn)步、開展國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流、承接政府職能轉(zhuǎn)移、

提供新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展決策咨詢、開展社會化服務(wù)等方面做了大量的、卓有成效

的工作,為推動我國新材料發(fā)展發(fā)揮了重要作用。參加本叢書編著的作者都是

我國從事相關(guān)材料研究和開發(fā)的一流的科研單位和院校、一流的專家學(xué)者,擁

有數(shù)十年的科研、教學(xué)和產(chǎn)業(yè)開發(fā)經(jīng)驗,并取得了國內(nèi)領(lǐng)先的科研成果,創(chuàng)作

態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn),從而保障了本套叢書的內(nèi)容質(zhì)量。

本叢書的編著和出版是近年來我國材料研究領(lǐng)域具有足夠影響的一件大事。

我們希望,本叢書的出版能對我國新材料技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生較大的助推作用,

也熱切希望廣大材料科技人員、產(chǎn)業(yè)精英、決策機(jī)構(gòu)積極投身到發(fā)展我國新材

料研發(fā)的行列中來,為推動我國新材料產(chǎn)業(yè)又好又快的發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)!

中國材料研究學(xué)會名譽(yù)理事長

中國工程院院士

年月

20166

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前言

前言

“中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)———新材料”叢書由中國材料研究學(xué)會組織編寫,被新聞出版

廣電總局批準(zhǔn)為“十二五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項目,經(jīng)國家出版基金管理委員會評

審,獲年度國家出版基金資助。

2016

根據(jù)國務(wù)院《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》,新材料被列為我國戰(zhàn)略

性新興產(chǎn)業(yè)之一。本叢書定位為:從戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的高度,著重論述該類新材料在國民

經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)重大工程和項目中的地位和作用、技術(shù)基礎(chǔ)、最新研究成果、應(yīng)用領(lǐng)域及

發(fā)展前景。其特點(diǎn)在于體現(xiàn)一個“新”字,即在遵守國家有關(guān)保密規(guī)定的前提下論述當(dāng)代

新材料的最先進(jìn)的工藝和最重要的性能。它代表當(dāng)代全球新材料發(fā)展主流,對實現(xiàn)可持

續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義和深遠(yuǎn)的指導(dǎo)意義。叢書共分冊,涵蓋了新型功能材料、

16

高性能結(jié)構(gòu)材料、高性能纖維復(fù)合材料等種重點(diǎn)發(fā)展材料。本分冊為《新型合金材

16

料———鈦合金》。

自世紀(jì)年代以來,鈦及鈦合金因具有優(yōu)異的綜合性能,得到了世界各國的高度

2050

重視,在各行各業(yè)獲得了廣泛的應(yīng)用。盡管如此,鈦及鈦合金方面的專著很少,尤其是專

門論述新型鈦合金研究進(jìn)展、鈦合金加工技術(shù)、微觀組織特征、半固態(tài)加工技術(shù)和應(yīng)用的

專著更少。本書編著的目的在于為從事鈦合金及相關(guān)材料專業(yè)的工作者提供一本較為系

統(tǒng)的有關(guān)鈦合金研究進(jìn)展、加工技術(shù)、微觀組織特征、半固態(tài)加工技術(shù)和應(yīng)用等方面知識

的著作,內(nèi)容既具學(xué)術(shù)性,也兼顧實用性。

本書第章和第章由西北有色金屬研究院趙永慶教授編著,第章由西北有色金

142

屬研究院辛社偉博士編著,第章由長安大學(xué)陳永楠博士編著,第章由西北有色金屬研

35

究院趙永慶、葛鵬教授編著,第章由西北有色金屬研究院毛小南教授、張鵬省高級工程

6

師、侯智敏高級工程師等編著,全書由趙永慶和辛社偉統(tǒng)稿和校正。

感謝國家創(chuàng)新人才推進(jìn)計劃重點(diǎn)領(lǐng)域“鈦合金研制創(chuàng)新團(tuán)隊”的支持!在本書撰寫過

程中,編者參考了大量文獻(xiàn)資料,而各章后面所附參考文獻(xiàn)僅為其中部分資料,在此對本

書引用的參考文獻(xiàn)的作者表示衷心感謝。

限于時間和資料收集等原因,疏漏之處在所難免,歡迎批評指正。

編著者

年月

201610

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目錄?

目錄

第1章鈦及鈦合金概述……………………

1

鈦的基本性能…………

1.11

鈦的原子構(gòu)造及晶體結(jié)構(gòu)………

1.1.11

鈦的電性能………………………

1.1.21

鈦的熱性能………………………

1.1.32

鈦的化學(xué)及腐蝕性能……………

1.1.42

鈦的力學(xué)性能……………………

1.1.52

常用鈦及鈦合金的分類牌號特點(diǎn)…………………

1.2、、3

鈦的合金元素……………………

1.2.18

鈦合金的分類…………………

1.2.210

鈦及鈦合金的生產(chǎn)及工藝流程……………………

1.315

鈦及鈦合金的應(yīng)用…………………

1.417

參考文獻(xiàn)……………………

18

第2章鈦合金工藝、組織與性能………

20

鈦合金組織結(jié)構(gòu)……………………

2.120

鈦合金組織結(jié)構(gòu)的理解………

2.1.120

鈦合金的組織形態(tài)……………

2.1.222

鈦合金中的相…………………

2.1.323

熱加工過程中的組織演化…………

2.224

鈦合金鍛造的一般過程………

2.2.124

鍛造……………

2.2.2β26

兩相區(qū)鍛造……………………

2.2.331

熱處理過程中的組織演化…………

2.334

熱處理過程中的相變…………

2.3.135

鈦合金中不同相的區(qū)別與聯(lián)系………………

2.3.239

鈦合金常見的顯微組織結(jié)構(gòu)檢測方法………

2.3.344

鈦合金熱處理的歸類…………

2.3.450

鈦合金常見的熱處理方式……………………

2.3.553

鈦合金顯微組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能關(guān)系……………

2.455

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ⅹ新型合金材料———鈦合金

不同顯微組織結(jié)構(gòu)對合金力學(xué)性能的影響…………………

2.4.156

鈦合金顯微組織結(jié)構(gòu)的設(shè)計…………………

2.4.258

參考文獻(xiàn)……………………

60

第3章鈦合金半固態(tài)加工技術(shù)…………

62

x合金不同條件下的流變行為及組織特征…………………

3.1Ti--Cu62

合金在不同條件下的流變行為及組織特征………

3.1.1Ti--2.5Cu63

合金在不同條件下的流變行為及組織特征…………

3.1.2Ti--7Cu67

合金在不同條件下的流變行為及組織演變特征…

3.1.3Ti--14Cu72

含量對x合金半固態(tài)流變行為的影響……………

3.1.4CuTi--Cu77

半固態(tài)變形過程中的宏觀偏析行為…………

3.1.581

x合金半固態(tài)合金變形機(jī)理……………

3.1.6Ti--Cu85

x合金半固態(tài)鍛造行為及力學(xué)性能…………

3.2Ti--Cu89

x合金可鍛性研究………

3.2.1Ti--Cu90

x合金半固態(tài)鍛造中的微觀組織演變特征……………

3.2.2Ti--Cu92

含量對x合金半固態(tài)組織演變的影響……………

3.2.3CuTi--Cu98

--x合金鍛件力學(xué)性能研究……………

3.2.4TiCu102

參考文獻(xiàn)…………………

112

第4章各類典型鈦合金介紹…………

115

及近型鈦合金…………………

4.1αα115

鈦合金……………………

4.1.1TA7115

鈦合金…………………

4.1.2TA11117

鈦合金…………………

4.1.3TA12119

鈦合金…………………

4.1.4TA19121

鈦合金…………………

4.1.5TA15122

鈦合金……………

4.1.6Ti53311S124

鈦合金……………………

4.1.7Ti75125

鈦合金……………………

4.1.8Ti31126

合金………………………

4.1.9Ti80128

鈦合金…………………

4.1.10TA16129

鈦合金…………………

4.1.11TA18130

型鈦合金………………………

4.2α--β132

鈦合金……………………

4.2.1TC4132

鈦合金……………………

4.2.2TC6137

鈦合金…………………

4.2.3TC11138

鈦合金…………………

4.2.4TC16140

雙頁

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目錄?

鈦合金…………………

4.2.5TC17142

鈦合金…………………

4.2.6TC21144

鈦合金…………………

4.2.7TC18145

鈦合金…………………

4.2.8TC19146

型鈦合金…………

4.3β147

鈦合金……………………

4.3.1TB2147

鈦合金……………………

4.3.2TB6148

鈦合金……………………

4.3.3TB8150

鈦合金……………………

4.3.4TB7152

參考文獻(xiàn)…………………

154

第5章中國自主研發(fā)鈦合金現(xiàn)狀與進(jìn)展……………

155

高強(qiáng)及損傷容限鈦合金……………

5.1155

損傷容限鈦合金………………

5.1.1155

超高強(qiáng)鈦合金………

5.1.2Ti1300156

超高強(qiáng)新型鈦合金成分定量設(shè)計……………

5.1.3158

高溫鈦合金…………

5.2158

鈦合金……………………

5.2.1Ti60159

鈦合金…………………

5.2.2Ti600160

阻燃鈦合金…………

5.3160

低溫鈦合金…………

5.4161

船用鈦合金…………

5.5162

鈦合金……………………

5.5.1Ti91162

鈦合金………………

5.5.2Ti--B19163

耐蝕鈦合金…………

5.6163

醫(yī)用鈦合金…………

5.7164

低成本鈦合金………………………

5.8165

鈦合金………………

5.8.1Ti12LC165

鈦合金…………………

5.8.2Ti5322165

鈦合金的發(fā)展趨勢…………………

5.9166

參考文獻(xiàn)…………………

166

第6章鈦合金的應(yīng)用……………………

169

鈦在航空領(lǐng)域的應(yīng)用………………

6.1169

航空領(lǐng)域的用鈦量……………

6.1.1169

鈦在航空飛機(jī)中的典型應(yīng)用…………………

6.1.2174

常用的航空用鈦合金類型……………………

6.1.3180

單頁

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?新型合金材料———鈦合金

鈦合金在航天領(lǐng)域中的應(yīng)用………

6.2187

運(yùn)載火箭………………………

6.2.1188

衛(wèi)星……………

6.2.2190