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钛合金TB3 力学性能浅析 王松茂， 许飞，张娟 西北有色金属研究院 材料分析中心 西安 710016 摘要：本文讨论了钛合金材料中的一种材料 TB3 钛合金 （经过处理）的力学性 能，根据其拉伸曲线对其力学性能进行简要的分析，讨论了其不同于一般材料力 学性能的性质：即相对于一般材料的拉伸曲线TB3 没有屈服阶段 II，也就是经 过处理后的 TB3 钛合金材料相对于一般材料而言没有屈服强度，仅有一个抗拉 强度。 关键字：TB3 ；拉伸曲线；屈服强度 一 前言 钛及钛合金由于比强度高、耐腐蚀性好、高弹性模量、低密度、耐高温等 特点，在航空工业等方面有着越来越重要的应用。钛工业中通常将钛合金划分为 α型、α+ β型、β型，在我国则将其牌号规定为TA、TC 和TB ［１］。作为钛合 金材料，型号不同其力学性能差异也比较大。β型钛合金经过强化后可以获得 1400Mpa 以上的极高强度水平，因此其重要性逐步提高。TB 型合金中有一种比 较特殊的合金材料TB3 ，其拉伸曲线明显不同于常规曲线。 二 试验 制备钛合金 TB3，使用 MTS 810 对其进行拉伸 （拉伸速度：第一速度 1 mm/min ；第二速度 5 mm /min ）得到拉伸曲线如图1 所示，并根据拉伸结果 计算得到其强度如表1 所示。 A B C 图1 TB ３拉伸曲线图 （A ：1 号试样 B ：2 号试样 C ：3 号试样） 表 1 TB3 拉伸结果 直径 计算长 断后 断后直 载荷在 载荷在 屈服强 抗拉强 伸长 断面 (mm) 度（mm ） 长度 径（mm ） 屈服 抗拉 度（MPa ） 度（Mpa ） 率（% ） 收缩 (mm) （KN ） （KN ） 率（% ） 1 3.009 15 18.94 2.03 5.815 5.845 817.75 821.97 26.5 54.5 2 5.008 25 30.02 3.24 15.8 16.03 802.03 813.71 20.0 58.0 3 4.992 25 30.4 3.19 16.24 16.28 829.84 830.89 21.5 59.0 （其中强度＝载荷／面积） 三 结果与讨论 ［２］ 对于一般的拉伸曲线 （如图2 所示），其可以分成四个阶段 ，弹性阶段、 屈服阶段，强化阶段以及局部变形阶段。阶段I，弹性阶段，试样的变形是完全 弹性的，主要特征是全部卸除载荷后，试样将恢复其原长；阶段II，试样伸长量 急剧增加，载荷读数微小波动，也就是试样发生不可回复的塑性变形，这一阶段， 试样变形将不能回复；阶段 III，强化阶段试样不断伸长，而试样的抗力不断增 加；阶段 IV ，局部变形，试样在某一段内面积不断收缩，而载荷也不断减小的 过程。对于一般材料而言，这四个阶段是顺序相接，直至试样断裂而形成一个比 较完整的拉伸过程。但是，这样的过程又并不是唯一的过程，对于一些特殊材料， 这个过程会有所不一样。 图2 一般材料拉伸曲线 相比较于图2 即可发现，图1 中各个曲线A 、B 、C 和图2 即一般的曲线相 比较明显不同：图1 各个曲线在过了弹性阶段后，没有出现如图2 中所示的阶段 II 的过程 （屈服阶段），也就是说TB3 在拉伸过程中过了弹性阶段I 以后，试样 伸长量继续不断增加，但是载荷并不是微小变化，也没有随着伸长量的增加，抗 力即载荷不断增加，而是随着伸长量的增加，载荷不断减小。这样的一个过程导 致了一个困难：该TB3 材料到底有没有屈服，屈服应该怎样去取