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近α型钛合金及应用

来源:互联网发表时间:2025-03-25 15:05:17浏览量:353

这类合金主要含 Al、Sn 和 Zr 以及少量(不超过重量 2%)低扩散率 β 稳定元素,如 Mo 或 Nb、V 及 Si( 不超过 0.5%)。加入 Mo 或 Nb 可在室温下稳定少量被保留的 β 相, 以起到某种强化作用。


近 α 型钛合金在室温下强度不如 α+β 或 β 合金,但具有优越的抗高温蠕变性能,由于在高温下仍可保持足够强度,这一点对于高温应用尤为重要。 


航空业最常见的近 α 型钛合金主要牌号包括 Ti-3- 2.5、Ti-6-2-4-2S、Ti-1100、IMI834 以及 BT-36。 


(1)Ti-3Al-2.5V(Ti-3-2.5)。Ti-3Al-2.5V 是美国开发的一种近 α 型钛合金,在室温和高温下强度比纯钛高出 20%~50%, 适用于飞机和发动机液压和燃油等管路系统。在波音,除驱动主起落架的起落架舱液压管道外,飞机的所有液压管道均采用 Ti-3-2.5。航天飞机上的大量油压管路采用 Ti-3Al-2.5V 合金无缝管做配管,能使管路减重 40%。 


(2)Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.08Si(Ti-6-2-4-2S)。由于近 α 型钛合金抗高温蠕变强度优于 α+β 合金,在现代发动机中,压气机叶片使用两种材质,前级叶片燃气温度低于 300℃,材质为 Ti-6-4,其余末级材质采用高蠕变强度合金 Ti-6-2-4-2S,可以在高达 540℃下使用。70 年代 , 美国 RMI(Reactive Metals Inc)通过添加 Si 元素 , 开发了使用温度超过 500℃的 Ti-6242S 合金,采用细化 β 晶粒控制针状组织的方法,实现了合金疲劳强度和蠕变强度兼顾,使之在 565℃下具有高强度、高刚度、抗蠕变和好的热稳定性 , 广泛应用于涡轮发动机部件。图 2 为 3-9 级钛合金压气机转子。


(3)Ti-1100 (Ti-6Al-2.75Sn-4Zr-0.4Mo-0.45Si- 0.7O2-0.2Fe)。Ti-1100近α高温钛合金是Timet为满足新 型航空发动机对高温钛合金高抗蠕变性能和高断裂韧性的需求 , 而在 20 世纪 80 年代研制的 , 该合金实际上是 Ti-6242Si 的发展型 , 其使用温度达可 593℃ , 目前已用于美国莱康明发动机公司 (LYCOMING) 的 T55-712 型发动机。 


(4)Ti-5.8Al-4Sn-3.5Zr-0.5Mo-0.7Nb-0.35Si- 0.06C(IMI834)。IMI834 是英国劳斯莱斯公司 (RollsRoyce,欧洲最大的航空发动机企业 ) 研制的发动机用高温合金,工作温度可达 600℃。目前,一般认为它是已投入工业生产的最高温近 α 钛合金。834 合金主要用于航空发动机环件、压气机轮盘及叶片。 


(5)Ti-6.2Al-2Sn-3.6Zr-0.7 Mo-0.1Y-5.0W- 0.15Si(BT36)。BT36 是俄罗斯于 1992 年研制成功的一种使用温度在 600-650℃的钛合金 , 该合金在 BT18Y 的基础上用 5% 的高熔点 W 代替 1%Nb,W 的加入对合金的室温强度、蠕变和持久性有明显的改善,提高了合金的热稳定性。



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