钛谷有色金属交易中心——钛合金的热处理

时间:2020-01-06 14:16:57

钛合金特点:
 
  钛金属的密度较小,为4.5g/cm3,仅为铁的60%,通常与铝、镁等被称为轻金属,其相应的钛合金、铝合金、镁合金则称为轻合金。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性,相继对钛合金材料进行研究开发,钛谷有色金属交易中心并且得到了实际应用。钛是二十世纪五十年代发展起来的一种重要的结构金属,钛合金因具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高、易焊接等特点而被广泛用于各个领域,尤其是强度高、易焊接性能有利于高尔夫杆头的制造。
 
  第一个实用的钛合金是1954年美国研制成功的Ti-6Al(铝)-4V(矾)合金。Ti-6Al-4V合金在耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性方面均达到较好水平。 Ti-6Al-4V合金使用量已占全部钛合金的75~85%。许多其它合金可以看作是Ti-6Al-4V合金的改型。目前,世界上已研制出的钛合金有数百种,最著名的合金有二十至三十种,例如,有Ti-6Al-4V、Ti-5Al- 2.5Sn、Ti-2Al-2.5Zr、Ti -32Mo、Ti-Mo-Ni、Ti-Pd、Ti-811、Ti-6242、Ti-1023、Ti-10-5-3、Ti-1100、BT9、BT20、 IMI829、IMI834等;用于球杆制造的有10-2-3,SP700,15-3-3-3(通常所说的β钛),22-4,DAT51。
 
钛合金应用:
 
  钛合金是一种新型结构材料,它具有优异的综合性能,如密度小(~4.5g�cm-3),比强度和比断裂韧性高,疲劳强度和抗裂纹扩展能力好,低温韧性良好,抗蚀性能优异,某些钛合金的最高工作温度为550ºC,预期可达700ºC。因此它在航空、航天、化工、造船等工业部门获得日益广泛的应用,发展迅猛。轻合金、钢等的(σ0.2/密度)与温度的关系,钛合金的比强高于其他轻金属、钢和镍合金,并且这一优势可以保持到500ºC左右,因此某些钛合金适于制造燃气轮机部件。钛产量中约80%用于航空和宇航工业。例如美国的B-1轰炸机的机体结构材料中,钛谷有色金属交易中心钛合金约占21%,主要用于制造机身、机翼、蒙皮和承力构件。F-15战斗机的机体结构材料,钛合金用量达7000kg ,约占结构重量的34%。波音757客机的结构件,钛合金约占5%,用量达3640 kg。麦克唐纳�道格拉斯(Mc-Donnell-Dounlas)公司生产的DC10飞机,钛合金用量达5500kg,占结构重量的10%以上。在化学和一般工程领域的钛用量:美国约占其产量的15%,欧洲约占40%。由于钛及其合金的优异抗蚀性能,良好的力学性能,以及合格的组织相容性,使它用于制作假体装置等生物材料。
 
钛合金知识
 
  钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属,钛合金因具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性,相继对其进行研究开发,并得到了实际应用。钛是周期表中第ⅣB类元素,外观似钢,熔点达1 672 ℃,属难熔金属。钛在地壳中含量较丰富,远高于Cu、Zn、Sn、Pb等常见金属。我国钛的资源极为丰富,仅四川攀枝花地区发现的特大型钒钛磁铁矿中,伴生钛金属储量约达4.2亿吨,接近国外探明钛储量的总和。
 
钛合金按用途可分为耐热合金、高强合金、耐蚀合金(钛-钼,钛-钯合金等)、低温合金以及特殊功能合金(钛-铁贮氢材料和钛-镍记忆合金)等。
 
From:钛合金的热处理
 
  常用的热处理方法有退火、固溶和时效处理。退火是为了消除内应力、提高塑性和组织稳定性,以获得较好的综合性能。通常α合金和(α+β)合金退火温度选在(α+β)─→β相转变点以下120~200℃;钛谷不存在亏损固溶和时效处理是从高温区快冷,以得到马氏体α′相和亚稳定的β相,然后在中温区保温使这些亚稳定相分解,得到α相或化合物等细小弥散的第二相质点,达到使合金强化的目的。通常(α+β)合金的淬火在(α+β)─→β相转变点以下40~100℃进行,亚稳定β合金淬火在(α+β)─→β相转变点以上40~80℃进行。时效处理温度一般为450~550℃。
 
  总结,钛合金的热处理工艺可以归纳为:
  (1)消除应力退火:目的是为消除或减少加工过程中产生的残余应力。防止在一些腐蚀环境中的化学侵蚀和减少变形。
  (2)完全退火:目的是为了获得好的韧性,改善加工性能,有利于再加工以及提高尺寸和组织的稳定性。
(3)固溶处理和时效:目的是为了提高其强度,α钛合金和稳定的β钛合金不能进行强化热处理,在生产中只进行退火。α+β钛合金和含有少量α相的亚稳β钛合金可以通过固溶处理和时效使合金进一步强化。
 
  此外,为了满足工件的特殊要求,工业上还采用双重退火、等温退火、β热处理、形变热处理等金属热处理工艺。