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哪里可以查到钛合金TC4的疲劳特性?

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发表于 2019-9-20 12:46:03 |显示全部楼层
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  钛合金一般是按其组织来命名的,即α钛合金(含近α钛合金)、β钛合金及(α+β)钛合金。中国国家标准中分别用TA、TB、TC作为字头表示钛合金的类型,然后跟着一个数字代表合金序号,如TA代表α型钛合金,TA7钛合金为Ti5Al-2.5Sn合金;TB代表β钛合金,TB2为Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al合金;TC代表α+β型合金,如TC4钛合金为Ti-6Al-4V合金。
  α钛合金,主要含有α稳定元素,在室温稳定状态下,基本为α相的钛合金,如工业纯钛(TA0、TA1、TA2、TA3)和TA7(Ti-5Al-5Sn)。α钛合金主要应用于化工、石化和加工工业,在这些工业中首要考虑的是合金的耐腐蚀性能和可加工变形能力,工业纯钛(TA0-TA3四种),TA9钛合金含钯合金(TA9钛钯合金)和含少量的钼和镍合金(TA10钛钼镍合金)为首选。
  近α钛合金,这类钛合金中加入少量β稳定元素,在室温稳定状态下,退火组织中包含少量β相或金属间化合物,一般不超过10%,如TA11(Ti-8Al-1Mo-1V),这是美国开发的钛合金,用于高温状态下使用,但铝含量高会导致热盐效应力腐蚀问题;TA15(Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr)是俄罗斯开发的BT20合金。TA11钛合金与TA15钛合金为相类似合金,后者降低了铝含量增加了锆,这样就保持耐热性并改善了热盐效应力腐蚀。α+化合物合金TA13(Ti-2.5CU)是英国开发的IMI230合金。
  α+β钛合金,含有较多的β稳定元素,在室温稳定状态下,由α及β相所组成的钛合金。β含量一般为10%-50%。α+β钛合金有中等强度,并可热处理强化,但焊接性能较差。根据钼当量不同,此类合金又可分成马氏体型和过渡型。其中典型合金Ti-6Al-4V,该合金是美国水城兵工厂与1954年研制成的,广泛用于宇航工业,该合金产品占钛合金产量的55%-65%,可用于生产各种大规格航空锻件和零件,Ti-6Al-4V合金由于他具有优良的综合性能,研究的最为深入,使用的时间最长,应用的领域最广泛,所以该合金诞生半个世纪以来一直保持旺盛的生命力。中国牌号为TC4,美国钛金属公司所属Timet分部牌号为Ti-6Al-4V,美国活性金属公司为RMI6Al4V,英国钛金属公司为IMI318,俄罗斯为BT6,日本住友为ST-Al40,法国为TA6V,德国为LT31.
  钛合金添加元素,利用钼当量[Mo1]ep和铝当量[Al]ep来表达:α与近α钛合金[Mo1]ep为12-13,[Al]ep为5-8;α+β钛合金[Mo1]ep为5-12,[Al]ep为6-30;β钛合金(亚稳合金)[Mo1]ep为12-25,[Al]ep为5-8。更适合设计者需要是按强度分类,可分为低强度、普通强度、中等强度、高强度、最高强度分类。
  工业纯钛是钛含量不低于99%,并含有少量铁、氧、碳、氮、氢等杂质的致密金属钛。杂质对纯钛的力学性能影响最明显的是氧、氮和铁,尤其是氧。氢与钛的反应是可逆的,氢对钛的性能影响主要表现为“氢脆”,通常规定氢含量不得超过0.03%-0.05%氢。工业纯钛在常温虽是密排六方晶格(α),但其轴比小(c/a=1.587),有较好的可加工性。纯钛的成型性能和焊接性能好,对热处理不敏感。
  工业纯钛作为外科植入物金属材料已经列入ISO5832-2-1999国际标准,满足长期植入物的材料应有下列基本要求:抗腐蚀、生物相容、优越的抗拉强度、耐疲劳和有良好的韧性、弹性磨具、抗磨损以及令人满意的价格。
  耐腐蚀钛合金适合于在强腐蚀性介质中应用,主要为低强合金。在非宇航领域中主要是利用耐腐蚀性能好这一优点。耐蚀钛合金提高了工业纯钛在还原性介质中(如盐酸、硫酸、磷酸、草酸和甲酸)的耐腐蚀能力,目前成熟的钛钼、钛钯、钛钼镍、钛镍、钛钽等合金。
  钛钼合金是研究最早(1952年)的,他在还原性的盐酸中具有优异的耐腐蚀性,Ti-30Mo合金在沸腾的5%碳酸、沸腾的5%硫酸、沸腾10%磷酸、沸腾的10%醋酸和沸腾50%甲酸中,一般最大的腐蚀率为0.0254-0.0508mm/a.而纯钛在93.3℃的10%硫酸溶液中腐蚀率达到38.1-50.8mm/a;Ti-30Mo合金在氧化性介质中耐腐蚀性较差。由于加入高密度的钼铪合金的熔炼、加工和焊接带来一定的空难。由钛钼合金又派生除出了钛钼铌、钛钼锆、钛钼钯等耐腐蚀钛合金。
  TA9钛钯合金在氧化性介质中具有优良的耐腐蚀性。对还原性介质也有一定的耐腐蚀能力,尤其能改善其在高氯离子浓度介质中的抗缝隙腐蚀能力。TA9钛合金含0.2%钯,TA9钛钯合金在5%沸腾硫酸中,可以使腐蚀率从48.26mm/a(工业纯钛)降低到0.508mm/a,耐腐蚀能力提高约95倍。该合金具有良好的加工、成型和焊接性能,但含有贵金属钯,成本高。
  β钛合金,这类钛合金中含有足够多的β稳定元素,在适当冷却速度下室温组织全部为β相,通常又可分为可热处理β钛合金(亚稳定β钛合金)和稳定β钛合金。可热处理β钛合金,在淬火状况下有非常好的工艺塑性,可以进行板材冷成型,并能通过时效处理获得高达1300-1400MPa的室温抗拉强度。
  TA10钛钼镍合金名义成分为Ti-0.3Mo-0.8Ni,是20实际70年代中期美国研究开发的Ti-12合金,是一种抗缝隙腐蚀的钛合金,该合金在300℃的抗拉强度比纯钛高一倍,抗还原性介质的腐蚀能力明显提高,在150-200℃的氯化物中不发生缝隙腐蚀。
  钛钽合金(Ti-5Ta)是俄罗斯以4204合金牌号、日本神户制钢以KS50Ta牌号生产的抗硝酸腐蚀的α型钛合金。该合金具有良好的工艺性能和焊接性能,在100-200℃流动的硝酸中腐蚀率低于0.1mm/a。已在硝酸回收装置和核燃料后处理工序得到了应用。
  按强度分类的低强度钛合金主要用于耐蚀环境,其他钛合金用于结构件,称结构钛合金。普通强度钛合金(约500MPa),主要包括工业纯钛、Ti-2Al-1.5Mn(TC1)、和Ti-3Al-2.5V(TA18),获得了广泛的应用。由于加工成型性能和可焊接性能好,合金用于制作各种航空板材零件和液压管等,以及自行车民用产品。中等强度钛合金(约900MPa)的典型合金是Ti-6Al-4V(TC4),广泛用于宇航钛合金工业。板材高强度钛合金是室温抗拉强度在1100MPa以上,由近β钛合金和亚稳定β钛合金组成,主要用来代替飞机结构中常用的高强度结构钢,其典型合金有了Ti-13V-11Cr-3Al、Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn和Ti-10V-2Fe-3Al合金等。
  耐热钛合金是适合于在较高温度下长期工作的钛合金。它在整个工作温度范围内具有较高的瞬时个持久强度。室温下有较好的塑性、较好的蠕变抗力和良好的热稳定性。在室温与高温下均有好的抗疲劳性能。主要用来制造压压气机中的盘、叶片、进气机匣以及飞机构件。已得到应用的耐热钛合金固溶强化α+β型和近α型钛合金。能在500℃以下长期工作的α+β型耐热钛合金,他们都含有较多的α稳定元素,铝当量都在6以上。加入适当的β稳定元素,使合金在高温下不仅显示高的瞬时强度,而且具有足够的塑性,典型的合金有TC4(Ti-6Al-4V),TC6(Ti-6Al-2.5Mo-2Cr-0.5Fe-0.3Si)和TC11(Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si)。在500℃以下长期工作的α型耐热钛合金,它们都含有少量α稳定元素。铝当量几乎都在7以上,在平衡状态下合金有更多的α相,因此这些合金在500℃以上具有更高的蠕变抗力和更好的抗疲劳性和断裂韧度。由于近α型合金具有这些优良的综合性能,而使其成为耐热合金的主要体系。典型的合金有Ti-8Al-1Mo-1V(美国Ti-811)、Ti6Al-2Zr-1Mo-1V(俄罗斯BT20)、Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo(美国Ti-6242)和Ti-5.5Al-3.5Sn-3Zr-1Nb-0.3Mo-0.3Si(英国IMI-829)。
  低温钛合金是适合于低温下使用的α和α+β钛合金。该类合金随温度的降低而增加、韧性随温度的降低而很少下降,可作低温结构件。低温钛合金发展趋势是将氧含量由0.2%(普通级)降至0.12%,形成极低间隙级钛合金(ELI)。能在超低温(<77K)下使用。典型的合金有Ti-5Al-2.5Sn(ELI)。美国上世纪60年代初研制的Ti-5Al-2.5Sn(ELI为美军标的MIL-9047),中国上世纪70年代末仿制成功该合金,称TA7钛合金,Ti-5Al-2.5Sn(ELI)合金特别适用于在-255℃的低温下工作的液体燃料储存容器。
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  ●TC4 钛合金热处理:mpa,TC4材料固溶强化处理后,强度增加不大,也就到1100MPa,退火状态下强度一般在900MPa
  TC4钛合金具有优良的耐蚀性、小的密度、高的比强度及较好的韧性和焊接性等一系列优点,在航空航天、石油化工、造船、汽车,医药等部门都得到成功的应用。
  机械(英文名称:machinery)是指机器与机构的总称。机械就是能帮人们降低工作难度或省力的工具装置,像筷子、扫帚以及镊子一类的物品都可以被称为机械,他们是简单机械。而复杂机械就是由两种或两种以上的简单机械构成。通常把这些比较复杂的机械叫做机器。从结构和运动的观点来看,机构和机器并无区别,泛称为机械。
  机械,源自于希腊语之Mechine及拉丁文Machina,原指巧妙的设计,作为一般性的机械概念,可以追溯到古罗马时期,主要是为了区别与手工工具。现代中文之机械一词为机构为英语之(Mechanism)和机器(Machine)的总称。机械的特征有:机械是一种人为的实物构件的组合。机械各部分之间具有确定的相对运动。故机器能转换机械能或完成有用的机械功,是现代机械原理中的最基本的概念,中文机械的现代概念多源自日语之机械一词,日本的机械应用品对机械概念做如下定义(即符合下面三个特征称为机械Machine)。
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