材料学概论-2010课件.ppt

* * 2.3.4 钛及钛合金 热模拟在Gleeble-1500型热模拟试验机进行 压缩热模拟实验方案 试验方案 2.3.4 钛及钛合金 连续冷却转变曲线 2.3.4 钛及钛合金 连续冷却转变显微组织 0.5℃ /s 1℃ /s 2℃ /s 5℃ /s 7℃ /s 10℃ /s 15℃ /s 20℃ /s 较高的冷却速率下，纯钛材料的微观组织主要为变形α相晶粒，晶粒较细，冷却速度变慢，TA2的晶粒长大。 2.3.4 钛及钛合金 0.5℃ /s冷却速度显微组织 冷至890℃水淬组织明场像 冷至890℃水淬组织暗场像 0.5℃/s冷至室温 0.5℃/s冷至室温 0.5℃/s冷至室温的显微组织主要以片状形式α相出现,片状α相内的条状分布很少。 890℃水淬组织含有较多条状组织的α片状，内有大量未转变的残余点状β相。 明场像 暗场像 2.3.4 钛及钛合金 连续冷却转变显微组织 5℃ /s冷却速度下TA2的微观结构 20℃ /s冷却速度下TA2的微观结构 较低的冷却速率下，α相以集束片状形式沿β晶界和晶内有规则的析出。冷却速度加快，少量β相以细小点状断续排列的形式残留在α片间。 暗场像 明场像 3.纯钛的牌号 工业纯钛按其杂质含量及机械性能不同，分为TA1、TA2、TA3三个牌号。牌号顺序数字增大，杂质含量增加，钛的强度增加，塑性降低。 2.3.4 钛及钛合金 4.纯钛的用途 工业纯钛由于其比强度高、耐热性好、抗腐蚀性能优异等优点，是航空、船舶、化工等工业中常用的一种α-Ti合金，其板材和棒材可以制造350℃以及下工作的零件，如飞机蒙皮、隔热板、热交换器等。 2.3.4 钛及钛合金 5.钛的合金化 钛有α-Ti（密排六方）和β- Ti（体心立方）两种晶体结构。钛合金化的主要目的就是利用合金元素对α-Ti或β- Ti的稳定作用，改变α和β相的组成，从而控制钛合金的性能。工业钛合金的主要合金元素有Al、Sn、Zr、V、Mo、Mn、Fe、Cr、Cu及Si等。 Al是典型的α稳定元素，Al在Ti中主要溶入α固溶体，少量溶于β相。在室温下Al在α-Ti中的溶解度达7%，故有明显的固溶强化效果。Al还能提高钛合金的热稳定性和弹性模量，Ti-Al合金的密度小，所以Al是钛合金中重要的合金元素。 2.3.4 钛及钛合金 2.3.4 钛及钛合金 Zr和Sn同属中性元素，Zr在α-Ti和β- Ti中均能形成无限固溶体。Sn在α-Ti和β- Ti中的溶解度也较大，因此Zr和Sn不仅能强化α相，也能提高合金的抗蠕变能力，也是钛合金中的主要合金元素之一。 V、Mo都是β- Ti的同晶元素，钛中加入V、Mo都能起固溶强化作用，并能提高合金的热稳定性和蠕变抗力。这类元素越多，钛合金中的β相越多、越稳定。 Mn、Fe、Cr、Cu、Si等β稳定元素能形成共析反应，其临界浓度比β同晶元素都低，故其稳定β相能力比β同晶元素还大。 6.工业用钛合金 工业用钛合金按其退火组织可分为α、β和 α+β三大类，分别称之为α钛合金、β钛合金和α+β钛合金。牌号分别以“钛”字汉语拼音字首“T”后跟A、B、C和顺序数字表示。例如TA4?TA8表示α钛合金；TB1?TB2表示β钛合金，TC1?TC10表示α+β钛合金。 2.3.4 钛及钛合金 α钛合金 钛中加入铝、硼等α稳定化元素获得 α 钛合金。α 钛合金的室温强度低于 β 钛合金和（α＋β）钛合金，但高温(500～600℃)强度比它们的高，并且组织稳定，抗氧化性和抗蠕变性好，焊接性能也很好。α 钛合金不能淬火强化，主要依靠固溶强化，热处理只进行退火(变形后的消除应力退火或消除加工硬化的再结晶退火)。 典型牌号 TA7, 成分为Ti-5Al-2.5Sn。其使用温度不超过500℃，主要用于制造导弹的燃料罐、超音速飞机的涡轮机匣和各种模锻件等，也可用于制造超低温用的容器。 2.3.4 钛及钛合金 β钛合金 钛中加入钼、铬、钒等 β 稳定化元素得到 β 钛合金。?钛合金有较高的强度、优良的冲压性能，并可通过淬火和时效进行强化。在时效状态下，合金的组织为 β 相和弥散分布的细小 α 相粒子。 ??? 典型牌号 TB1, 成分为Ti-3Al-8Mo-11Cr, 一般在350℃以下使用, 适于制造压气机叶片、轴、轮盘等重载的回转件，以及飞机构件等。 2.3.4 钛及钛合金 α+β钛合金 钛中同