氧含量對TC4鈦合金棒力學性能的影響

2021-05-15 09:18:41

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TC4(美國牌號Ti_6Al一4V)鈦合金最初由美國在1954年首先研制成功，目前已經發(fā)展成為一種國際性的鈦合金，在航空、航天、民用等工業(yè)中得到了廣泛應用。目前，該合金已經廣泛用于制造飛機結構中的梁、框、起落架、緊固件，航空發(fā)動機風扇、壓氣機盤、機匣、葉片等，同時也大量用于其它各工業(yè)行業(yè)中，目前占鈦合金產量的一半以上。該合金具有良好的工藝塑性和超塑性，合金α+β／β轉變溫度980℃～1010℃，長期工作溫度可達400℃。1973年開始，為配合渦扇一8航空發(fā)動機TC4鈦合金葉片的研制工作。我國開始了該合金的研究與工程應用。

鈦合金棒

眾所周知，在鈦合金中氧、氮、碳是間隙固溶元素，擴大α相區(qū)，是α穩(wěn)定元素，在鈦合金中他們大多是作為雜質元素存在。氧作為鈦及鈦合金的主要間隙元素之一，多年來，有很多學者研究了氧對合金的作用，有研究證明對于純鈦來說每增加0．05％的氧含量可使其強度增加近60MPa。由于氧含量的高低對鈦合金強度的影響極為敏感，氧能提高鈦合金的硬度、強度，但是超過一定含量時將劇烈地降低合金的塑性、斷裂韌性、冷成型性以及焊接性能，因此要得到綜合性能良好的合金，在合金主元素含量一定的情況下，必須把氧含量控制在適當的范圍內。

所以TC4鈦合金棒中的氧元素多數情況都是按照合金元素控制、而其它碳、氮等元素則是按雜質元素嚴格控制上限的，為了使鈦合金鑄錠的氧含量控制在適當的范圍內，在合金鑄錠熔煉生產過程中一般要刻意加入一定量的TiO2，依據需以此以控制合金的力學性能。