α型鈦合金

α型鈦合金中又分為全α合金及近α合金;工業(yè)純鈦屬于α合金，此外一般α合金含有6%左右的Al和少量中性元素，退火后幾乎全部是α相，典型合金包括TA1~TA7合金等；近α合金中除含有從和少量中性元素外，還有少量（不超過4%）的α穩(wěn)定元素，如TA16、TA17合金等。

1 工業(yè)純鈦

按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3602.1-2007的規(guī)定，工業(yè)純鈦按雜質(zhì)元素含量分為TA1、TA1ELI、TA1-1、TA2等9個(gè)牌號(hào)，相變點(diǎn)900℃。工業(yè)純鈦主要應(yīng)用于要求高塑性、適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度、良好的耐蝕性以及可焊性的場(chǎng)合。它們的冷熱加工性能好、可生產(chǎn)各種規(guī)格的板材、棒材、型材、帶材、管材和箔材。一般在退火狀態(tài)交貨使用。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3621-2007所規(guī)定的純鈦板材的力學(xué)性能如表1-1所示。TA1、TA2 和TA3的顯微組如圖1-1~圖1-5所示。

表1-1 純鈦板材力學(xué)性能（GB/T3621-2007）

圖1-1 TA1板材650℃/1h退火態(tài)組織：等軸α+少量晶間β（暗）

圖1-2 TA3板材800℃/1h退火態(tài)組織：等軸α+含有針狀α的轉(zhuǎn)變β

圖1-3 TA2 大規(guī)格棒材600℃/1h退火態(tài)組織：等軸α

圖1-4 TA2 精鍛棒材600℃/1h退火態(tài)組織：等軸α

圖1-5 TA3板材450℃/1h退火不完全再結(jié)晶組織：少量等軸α+拉長(zhǎng)條狀α

2 TA16鈦合金

TA16合金的名義成分為Ti-2Al-2.5Zr（俄羅斯牌號(hào)nT-7M），是前蘇聯(lián)研制的一種近α型鈦合金，相變點(diǎn)940℃。該合金冷加工工藝及焊接性能良好，在艦船動(dòng)力系統(tǒng)及航空管路系統(tǒng)廣泛應(yīng)用。表1-2列出了TA16合金絲材退火狀態(tài)下的力學(xué)性能。TA16合金顯微組織如圖1-6~圖1-14所示。

表1-2 TA16合金Φ4mm絲材經(jīng)700℃/1h退火后的拉伸性能

圖1-6~圖1-11為TA16合金經(jīng)熱拉拔加工直徑為4mm的絲材，經(jīng)不同溫度退火后的金相組織及不同變形量的加工態(tài)組織，圖1-12~圖1-14為TA16合金板材經(jīng)過加氫處理后的微觀組織。

圖1-6 TA16合金絲材加工態(tài)組織α相被拉長(zhǎng)

圖1-7 TA16合金絲材700℃，1h退火α等軸組織及少量晶間β（暗）

圖1-8 TA16合金絲材900℃，1h退火α等軸組織及少量晶間β（暗）

圖1-9 TA16合金絲材加工變形組織（600℃，總應(yīng)變5%），α相被拉長(zhǎng)

圖1-10 TA16合金絲材加工變形組織（600℃，總應(yīng)變30%），α相被拉長(zhǎng)

圖1-11 TA16合金絲材加工變形組織（800℃，總應(yīng)變30%），具有動(dòng)態(tài)回復(fù)的特性

圖1-12 TA16合金板材經(jīng)600℃加氫處理，氫含量570×10-6，黑色點(diǎn)狀物為TiH，樣品經(jīng)拉伸過程產(chǎn)生脆性裂紋

圖1-13 TA16合金板材經(jīng)600℃加氫處理，氫含量990×10-6，黑色點(diǎn)狀物為TiH，樣品經(jīng)拉伸過程產(chǎn)生脆性裂紋

圖1-14 TA16合金板材焊縫處經(jīng)600℃加氫處理，氫含量990×10-6，黑色點(diǎn)狀物為TiH，樣品經(jīng)拉伸過程產(chǎn)生脆性裂紋

3 TA7鈦合金

合金特性及應(yīng)用簡(jiǎn)介：TA7合金的名義成分為Ti5Al2.5Sn，相變點(diǎn)1040~1090℃，TA7ELI合金相變點(diǎn)1010℃。在退火狀態(tài)下具有中等強(qiáng)度和足夠的塑性，焊接性能良好。低間隙元素含量的TA7ELI合金，在超低溫(-253℃)條件下仍具有良好的韌性和綜合性能，是優(yōu)良的超低溫用鈦合金，表1-3給出了其室溫力學(xué)性能，TA7合金常見微觀組織如圖1-15~圖1-18所示。

表1-3 TA7合金室溫力學(xué)性能

圖1-15 TA7合金兩相區(qū)加工后的退火組織，白色拉長(zhǎng)的組織為初生α相

圖1-16 TA7合金α相區(qū)加工后的退火組織，白色α片具有彎曲變形的特征

圖1-17 TA7合金β相區(qū)（1170℃/30’空冷）固溶處理，晶間β+全片層β轉(zhuǎn)變組織

圖1-18 TA7合金α相區(qū)1170℃/30’水淬處理，快冷形成的馬氏體

4 Ti811鈦合金

Ti811合金是美國20世紀(jì)50年代研制的鈦合金，可在450℃條件下長(zhǎng)期使用。其名義成分是Ti8Al1Mo1V（中國牌號(hào)為TA11）。其相變點(diǎn)1040℃。該合金適于作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉片材料，TA11合金的力學(xué)性能如表1-4所示，TA11合金常見的微觀組織如圖1-19~圖1-30所示。

表1-4 TA11合金力學(xué)性能

圖1-19 Ti811合金經(jīng)兩相區(qū)加工并退火后形成的等軸組織：等軸α（白色）+少量晶間β（暗色）

圖1-20 Ti811合金在兩相區(qū)加工并1000℃退火形成的雙態(tài)組織：在轉(zhuǎn)變的β基體（暗色）上含有細(xì)針狀α，及等軸初生α晶粒（亮）

圖1-21 Ti811合金終鍛溫度在相變點(diǎn)以上形成的網(wǎng)籃組織：針狀α和β基體所構(gòu)成的全β轉(zhuǎn)變組織

圖1-22 Ti811合金板材經(jīng)760℃/8h爐冷+790℃/20’空冷處理，α基體上分布著少量晶間β（暗色）

圖1-23 Ti811合金經(jīng)1010℃/1h油淬+590℃/20’空冷處理所形成的雙態(tài)組織

圖1-24 Ti811合金經(jīng)1010℃/1h油淬+590℃/20’空冷處理所形成的雙態(tài)組織

圖1-25 Ti811合金經(jīng)1100℃/1h空冷處理所形成的針狀完全β轉(zhuǎn)變組織

圖1-26 Ti811合金棒經(jīng)兩相區(qū)精鍛加工態(tài)組織：拉長(zhǎng)的條狀α組織

圖1-27 Ti811合金棒經(jīng)910℃/1h空冷+580℃/16h空冷處理形成的等軸組織

圖1-28 Ti811合金棒980℃/1h空冷+580℃/8h空冷：等軸α及少量β轉(zhuǎn)變組織

圖1-29 Ti811合金棒1010℃/1h空冷+580℃/8h空冷：等軸α及少量β轉(zhuǎn)變組織

圖1-30 Ti811合金板材加熱至1010℃，表面白色α層是由于氧滲入而形成氧穩(wěn)定的α層，其余為全片層β轉(zhuǎn)變組織

5 Ti600高溫鈦合金

Ti-600合金（Ti-Al-Mo-Sn-Zr-Si-Y系，相變點(diǎn)1010℃）是西北有色金屬研究院研制的一種新型近α高溫鈦合金，該合金是在美國Ti1100合金的基礎(chǔ)上，通過添加少量稀土元素改進(jìn)而成，具有較好的綜合性能，尤其是蠕變性能非常優(yōu)異，可在600~650℃下長(zhǎng)期使用。Ti600合金典型性能見表1-5~表1-8，Ti600合金常見微觀組織如圖1-31~圖1-42所示。

更多內(nèi)容請(qǐng)查閱:  鈦及鈦合金金相圖譜