金属材料及热处理08有色金属材料篇(3)

1、1.1 1.1 钛及钛合金特点钛及钛合金特点1.2 1.2 工业纯钛工业纯钛1.3 1.3 钛合金化钛合金化1.4 1.4 工业钛合金工业钛合金1.5 1.5 钛合金中的相变与热处理特点钛合金中的相变与热处理特点第三节第三节 钛及钛合金钛及钛合金1.1 钛及钛合金的特点钛及钛合金的特点储量多，仅次于储量多，仅次于Al、Fe、Mg，在航空、化工应用广。，在航空、化工应用广。（1）性能优良力学性能强度与调质钢相当，但密度小，4.5103kg/m3，即比强度高，航空、航天不可少；400-500高温性能优于Al、Mg合金；抗蚀性可与不锈钢媲美，用于化工，有生物相容性（人造骨、心脏起搏器等）（2）工艺难

2、度大化学性能活泼，冶金熔炼难度，因此生产成本、价格低。1.2 工业纯钛工业纯钛Ti99.0%，为工业纯钛，可直接作结构件（1）牌号TA+xxTA0、 TA1、TA2、TA3 （碘法钛） （工业纯钛）（2）物理化学性能 多型性转变，885 ，（HCP）（BCC）； 高熔点，1672 ； 低密度，4.5 g/cm3； 导电导热性低，只有Fe的1/6，Al的1/16；化学性质活泼，但可以形成致密氧化膜（600以下稳定）；多数介质中，抗蚀性比不锈钢好，但在HF、H2SO4，正磷酸、或热有机酸、HCl等中，Ti易蚀；高温除了不与惰性气体反应外，几乎与所有的气体反应；熔体除了不与ThO2反应外，与所有炉衬

3、反应，生产难。（3）显微组织与力学性能关系显微组织显微组织显微组织与加工热处理有关，通常， 在区加热退火，得到等轴晶粒； 在区淬火，得到针状马氏体,强度高，但不稳定，少用； 在区缓冷，得到魏氏组织，自晶界向晶内生长出针状组织；力学性能力学性能 工业纯钛强度随杂质量而，TA3已与调质钢强度相当； 高温强度随温度而急剧下降，变脆，尤其不宜超过600 ； 弹性模量小，只有Fe的一半，但冷加工时反弹严重，难加工；（4）用途多以板材、棒材制造350以下工作的零件，如飞机蒙皮、隔热板等1.3 钛的合金化钛的合金化钛的合金化元素分为三类：钛的合金化元素分为三类：（1）稳定元素稳定元素提高转变温度，扩大相区，

4、在相中有较大溶解度的元素，主要包括：Al、O、N、C等（2）稳定元素稳定元素降低转变温度，扩大相区，在相中有较大溶解度的元素，有两种情况：与-Ti同晶型的元素V、Nb、Ta、Mo、RE等 与-Ti异晶型的元素H、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Si等（3）中性元素）中性元素对转变温度影响不大，既溶于相又溶于相的元素，主要包括：Zr、Hf、Sn等1.4 工业钛合金工业钛合金1）按组织分类，钛合金分为三类：）按组织分类，钛合金分为三类：（1）钛合金钛合金牌号同纯钛一样，TA+xx ，在室温条件下，全或近相（相小于10%，稳定元素不超过2%），热处理不可强化，典型合金包括：TA7Ti-5Al-2.5S

5、n（2）钛合金钛合金牌号TB+xx ， 在室温条件下，淬火或空冷， 为单一的相，时效后有少量的相，典型合金包括：TB2Ti-3Al-8Cr-5Mo-5V（3）+钛合金钛合金牌号TC+xx ， 稳定元素超过2%，在室温条件下，相为10-50% ，热处理可强化典型合金包括：TC4Ti-6Al-4V2）钛合金组织与性能的变化关系）钛合金组织与性能的变化关系近+近稳定元素稳定元素密度热处理强化效应短时强度蠕变强度应变速率敏感性焊接性成型性MfMs+I II III IV V Ti含稳定元素的合金的淬火合金亚稳相图淬火组织-合金成分-淬火温度之间的关系1.5 钛合金中的相变特点钛合金中的相变特点1）钛合

6、金淬火时形成亚稳相）钛合金淬火时形成亚稳相相区淬火相区淬火I区、区、 （六方马氏体）（六方马氏体）II区、区、 （斜方马氏体）（斜方马氏体）III区、区、 ， （为为以无扩散方式形成的六方相，以无扩散方式形成的六方相， 通通 常与常与 （的淬火相）共存）的淬火相）共存）IV区、区、 ，V区、区、 不同成分的合金由相区淬火到室温，可得到不同的组织。另外，同一成分自不同温度淬火到室温，所得组织亦不尽相同。2）钛合金淬火时形成亚稳相）钛合金淬火时形成亚稳相相区淬火相区淬火、均为亚稳相，再分解，形成+（可强化），这就是热处理强化的机理。1.5 钛合金的热加工与热处理特点钛合金的热加工与热处理特点、相脆，加热以不超过/+相界为界、导热性差，易开裂，淬火能力不好。最要引人注意的是，i、热应力