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国内外亚稳定β型钛合金的研究概况

2015-11-23 12:13:32

     β型钛合金是一类应用极其广泛的钛合金材料,根据其中所含的β稳定元素量的不同,β型钛合金可分为近β、亚稳定β和稳定β型钛合金。所谓亚稳定β型钛合金,是指其中所包含的β稳定元素(Mo 当量)超过10.5,但还仍存在有少量的α稳定元素Al(约3%)时,合金经淬火后得到不稳定的全β相,该相在随后加热过程中又会析出少量α相。国内外亚稳定β型钛合金的研究现状与发展概况是:
1、国外
1)美国
20世纪50年代中期,由美国坩埚钢公司成功研制开发出了世界上第一个亚稳定β型钛合金B-120VCA。目前,该合金已成功用于制造SR-71“黑鸟”侦察机的关键结构零部件。
20世纪70年代以后美国开发出了多种亚稳定β型钛合金,例如:Ti-1-8-5,Ti-8823和β-Ⅲ等。在70年代和80年代期间,逐渐形成3种比较重要的商业化亚稳定β型钛合金,它们是βc、Ti-1023和Ti-15-3。
20世纪90年代,又依次研制开发出β-21S、TIMETALLCB、β-CEZ以及Ti-13Nb-13Zr等一系列新型亚稳定β型钛合金。
2)俄罗斯
20世纪50年代末,俄罗斯研制开发出了第一个亚稳定β型钛合金BT15。该合金与同时期美国研制开发的B-120VCA主要区别是采用Mo元素来替代V元素。此外,还研制开发TC6。
20世纪70年代,俄罗斯在BT15的基础上研制开发出一系列新型的高强亚稳定β型钛合金,如BT32、BT22、BT22U。
近几年,基于BT22钛合金,研究者通过合金成分的设计与优化,研制开发了Ti-55531和Ti-5553高强钛合金。
3)日本
近些年,日本在亚稳定β型钛合金的研究方面也取得了一定的研究进展。例如,日本TOYOTA材料研发中心实验室成功研制开发出了一种弹性模量低而强度高的新型超弹性β型GUM合金:该合金具有很高的弹性,在室温条件下可以进行变形量高达99%的塑性变形。
2、国内
自20世纪60 年代初,中国逐渐开始了对亚稳定β型钛合金的研制与开发。首先,北京有色金属研究总院研制开发出了一种与BT15 和B-120VCA合金类似的Ti-5583钛合金。
20世纪70年代,宝鸡有色金属研究所研制了TB3和上海钢铁研究所研制了TB4亚稳定β型钛合金。20世纪80年代,北京航空材料研究研发了TB6、TB5。
近年来,国内相关科研单位基于在钛合金成分设计中常用的“钼当量和多元强化”方法,研制开发了一批新型的高强高韧钛合金,其牌号分别为TB10,Ti-B19、Ti-B20 等钛合金。
亚稳定β型钛合金通常被用来制作飞机蒙皮、外板、结构主框架、连接器件以及特种紧固件等关键结构零部件,是重要的负载承重结构件的理想候选材料之一。相信在不久的将来,随着各国材料科学家对亚稳定β型钛合金合金化理论和强韧化技术的深入研究和应用,该类型钛合金会具有很好的应用前景。(成王摘编自《热加工工艺》2015.18)




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