钛合金牌号特性及其主要应用中外牌号对照.docx

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钛合金牌号特性及其主要应用中外牌号对照

钛及钛合金牌号、特性及应用

Ti-6Al-4V

属于热处理强化的钛合金，它具有较好的焊接性薄板成型性和锻造性能。

用于制造喷气发动机压缩机叶片，叶轮等。

其他如起落架轮和结构件，紧固件，支架，飞机附件，框架、桁条结构、管道，应用非常广泛。

Ti-5Al-2.5Sn

锻造时抗裂纹的能力较好，成型性尚可，焊接性良好，热处理不能强化。

用于传动齿轮箱外壳，喷气发动机外壳装置及导向叶片罩，管道结构等。

Ti-8Al-1Mo-1V

成型性及锻造时抗裂纹的能力尚可，焊接性好，但不可热处理强化。

用地制作喷气发动机叶片，叶轮和外壳，陀螺仪万向导向叶片罩，喷管装置的内蒙皮和框架等。

Ti-6Al-6V-2Sn

属于可热处理强化的钛合金，锻造时抗裂纹的能力好，但焊接性差。

用于制造紧固件，入风口控制导向装置，试验结构件。

Ti-13V-11Cr-3Al

属于可热处理强化的钛合金，成型性良好，锻造时有一定抗裂纹能力，焊接性尚可，用作结构锻件，板状桁条结构，蒙皮，框架、支架、飞机附件，紧固件。

Ti-2.25Al-11Sn-5Zr-1Mo-0.2Si

属于可热处理强化的钛合金，锻造时抗裂纹的能力好，用于制造喷气发动机叶片，叶轮，起落架滚轮，飞机骨架、紧固件等。

Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo

成型性焊接性好，锻造时有良好的抗裂纹能力，但不热处理强化。

用于制造压缩机叶片，叶轮，起落架滚轮，隔圈压气机箱组合件，飞机骨架，蒙皮构件等。

Ti-4Al-3Mo-1V

属于可热处理强化的钛合金，锻造性、成型性好。

用于制造飞机骨架构件。

IMI125

IMI130

IMI160

工业纯钛，抗蚀性优异，比强度较高，疲劳极限较好，锻造性好，可用普通方法锻造、成形和焊接。

可制成板、棒、丝材。

应用于航空、医疗、化工等方面，如排气管，防火墙、受热蒙皮以及要求塑性好、能抗蚀的零件

IMI317

属于α型钛合金，可焊接，在315~593℃具有良好的抗氧化性、强度和高温稳定性，可制造锻件及板材零件，如航空发动机压气机叶片、壳体、支架。

IMI315

属于α+β型钛合金，可热处理强化，用于航空发动机压气机盘和叶片、导弹部件等。

IMI318

α+β型合金，锻造性及综合性能良好，是各国普遍使用的钛合金，用于航空发动机压气机盘和叶片等部件。

IMI550

α+β型钛合金，易锻造，室温强度好，蠕变抗力较高（400℃以下），持久强度高，广泛用于制造发动机及机翼滑轨，动力控制装置外壳等。

IMI551

属于α+β型钛合金高强度钛合金，它具有强度高、蠕变极限高（400℃以下），锻造性良好等特性，用于制造飞机构件如起落架、安装座、燃气涡轮部件，亦可用于一般工程和化工、汽轮机叶片，压气机零件及其他高速旋转的部件。

IMI685

是一种属于α+β型钛合金，在室温及中温的比强度高，在高温（520℃）抗蠕变性能良好，高温稳定性好，可焊接，容易加工，其使用温度较高。

用于制作航空发动机零部件。

IMI684

属于α+β型钛合金，可焊接、抗蠕变性能（535℃以下）好，热稳定性优良。

该合金与IMI685性能相近，用途相同。

用于制作高压压气机盘及叶片等。

IMI679

是一种复杂的α型钛合金，在450~500℃具有较好的强度、高的蠕变极限以及高温稳定性和良好的抗氧化性，它的缸口疲劳强度高。

用于制造航空发动机压气机盘、叶片，飞机骨架等。

IMI230

α型钛合金，中等强度，塑性好，可焊接，能时效强化，易成形，合金在退火状态下使用，具有较高的力学性能。

用于制作350℃以下工作的发动机导管，飞机结构等。

T-A5E

在-253℃下具有好的塑性和韧性。

T-A6V

综合性能好，是宇航工业用的优质材料。

T-A7D

可焊性中等，力学性能高，用作锻件。

T-A6V6E2

主要用于制作燃气涡轮发动机和飞机导弹结构件。

T-TU2

淬火状态下具有可焊性和成形性，在350℃以下使用。

T-T6Zr4DE

可焊接，用于喷气发动机叶片和盘

Ti-6246

可制作燃气涡轮盘、风扇叶片及飞机和导弹的结构件。

T-V13CA

用于制作250℃以下的框架、蜂窝结构件等。

T-A6Z5W

可焊接的高强度钛合金，在520℃有良好的抗蠕变性能。

T-A6ZD

用于制作喷气发动机的零件（如叶片、盘等）。

T-A4DE2

合金在400℃以下具有高强度和抗蠕变性能。

3.7114

可焊接，成型性合格，强度中等。

3.7124

塑性、焊接性和高温强度与工业纯钛相似，用于350℃以下的零件及抗蚀件。

3.7134

密度小，弹性模量高，用于制作在450℃以下工作的压气机盘、叶片等，是航空工业的重要材料。

3.7144

用于制作在450℃以下工作的航空发动机转子和叶片。

3.7154

合金的强度高、抗蠕变性能好，可焊接。

用于500℃以下长期工作的零件，如航空发动机压气机部件等。

3.7164

综合性能好，用于350℃以下工作的高应力机械零件。

3.7174

属于高强度钛合金，可热处理强化，锻造性能良好。

3.7184

用于制作在400℃以下工作的航空发动机部件，如压气机盘、叶片等。

LT32

合金的强度高、淬透性好，用于制作427℃以下工作的飞机骨架，导弹锻件等。

LT41

是一种可热处理化的钛合金，它的成形性优异，用于制作飞机的骨架、蒙皮、蜂窝结构、压力容器以及高强度紧固件等。

钛牌号对照表

2007-06-0711:

25

中国                                                       美国                                      俄罗斯

TAD碘化钛                                     Grade11号纯钛                           BT1-00工业纯钛

TA1工业纯钛                                 Grade22号纯钛                           BT1-0工业纯钛

TA2工业纯钛                                  Grade33号纯钛                           OT4-0Ti-0.8Al-0.7Sn

TA3工业纯钛                                  Grade44号纯钛                           OT4-1Ti-2Al-1.5Mn

TA4Ti-3Al                                       Grade5Ti-6Al-4V                         OT4Ti-3Al-1.5Mn

TA5Ti-4Al-0.005B                          Grade6Ti-5Al-2.5V                      BT5Ti-5Al

TA6Ti-5Al                                      Grade7Ti-0.2Pd                           BT5-1Ti-5Al-2.5Sn

TA7Ti-5Al-2.5Sn                            Grade9Ti-3Al-2.5V                      BT6Ti-6Al-4V

TA8Ti-5Al-2.5Sn-3Cu-1.5Zr           Grade10Ti-11.5Mo-4.5Sn-6Zr      BT6cTi-6Al-4V

TC1Ti-2Al-1.5Mn                           Grade11Ti-0.2Pd          BT3-1Ti-6Al-1.5Cr-2.5Mo-0.5Fe-0.3Si

TC2Ti-3Al-1.5Mn                              Grade12Ti-0.3Mo-0.75Ni            BT9Ti-6.5Al-3.5Mo-0.3Si

TC3Ti-4Al-4V                                    A-1Ti-5Al-2.5Sn                          BT/4Ti-5Al-3Mo-1.5V

TC4Ti-6Al-4V                                    A-3Ti-6Al-2Nb-1Ta                     BT16Ti-2.8Al-5Mo-5V

TC6Ti-6Al-1.5Cr-2.5Mo-0.5Fe-0.3SiA-4Ti-8Al-1Mo-1V                      BT18Ti-8Al-0.6Mo-11Zr-1Nb

TC7Ti-6Al-0.6Cr-0.4Fe-0.4Si-0.01BAB-1Ti-6Al-4V                     BT19Ti-3Al-5.5Mo-3.5V-5.5Cr-1Zr

TC9Ti-6.5Al-3.5Mo-2.5Sn-0.3Si          AB-3Ti-6Al-6V-2Sn               BT20Ti-6Al-1.5Mo-1.5V

TC10Ti-6Al-6V-2Sn-0.5Cu-0.5Fe    AB-4Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo     BT22Ti-5.5Al-5V-5Mo-1.5Cr-1.0Fe

TC11Ti-6Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si               AB-5Ti-3Al-2.5V                   ПT-3BTi-4Al-2V

TB2Ti-5Mo-5V-3Cr-3Al                           B-1Ti-3Al-13V-11Cr             ПT-7MTi-2Al

1

钛合金

 以钛为基加入其他合金元素组成的合金称作钛合金。

钛合金具有密度低、比强度高、抗腐蚀性能好、工艺性能好等优点,是较为理想的航天工程结构材料。

研究范围：

     钛合金可分为结构钛合金和耐热钛合金,或α型钛合金、β型钛合金和α＋β型钛合金。

研究范围还包括钛合金的成形技术、粉末冶金技术、快速凝固技术、钛合金的军用和民用等。

应用：

     钛合金是一种新型结构材料，它具有优异的综合性能，如密度小（~4.5gcm-3），比强度和比断裂韧性高，疲劳强度和抗裂纹扩展能力好，低温韧性良好，抗蚀性能优异，某些钛合金的最高工作温度为550ºC，预期可达700ºC。

因此它在航空、航天、化工、造船等工业部门获得日益广泛的应用，发展迅猛。

轻合金、钢等的（σ0.2/密度）与温度的关系，钛合金的比强高于其他轻金属、钢和镍合金，并且这一优势可以保持到500ºC左右，因此某些钛合金适于制造燃气轮机部件。

钛产量中约80%用于航空和宇航工业。

例如美国的B-1轰炸机的机体结构材料中，钛合金约占21%，主要用于制造机身、机翼、蒙皮和承力构件。

F-15战斗机的机体结构材料，钛合金用量达7000kg ，约占结构重量的34%。

波音757客机的结构件，钛合金约占5%，用量达3640 kg。

麦克唐纳道格拉斯（Mc-Donnell-Dounlas）公司生产的DC10飞机，钛合金用量达5500kg，占结构重量的10%以上。

在化学和一般工程领域的钛用量：

美国约占其产量的15%，欧洲约占40%。

由于钛及其合金的优异抗蚀性能，良好的力学性能，以及合格的组织相容性，使它用于制作假体装置等生物材料。

特点：

    钛金属的密度较小，为4.5g/cm3，仅为铁的60%，通常与铝、镁等被称为轻金属，其相应的钛合金、铝合金、镁合金则称为轻合金。

世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对钛合金材料进行研究开发，并且得到了实际应用。

　　钛是二十世纪五十年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高、易焊接等特点而被广泛用于各个领域，尤其是强度高、易焊接性能有利于高尔夫杆头的制造。

　  第一个实用的钛合金是1954年美国研制成功的Ti-6Al（铝）-4V（矾）合金。

Ti-6Al-4V合金在耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性方面均达到较好水平。

Ti-6Al-4V合金使用量已占全部钛合金的75~85%。

许多其它合金可以看作是Ti-6Al-4V合金的改型。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　目前，世界上已研制出的钛合金有数百种，最著名的合金有二十至三十种，例如，有Ti-6Al-4V、Ti-5Al-2.5Sn、Ti-2Al-2.5Zr、Ti-32Mo、Ti-Mo-Ni、Ti-Pd、Ti-811、Ti-6242、Ti-1023、Ti-10-5-3、Ti-1100、BT9、BT20、IMI829、IMI834等；用于球杆制造的有10-2-3,SP700,15-3-3-3（通常所说的β钛）,22-4,DAT51。

　钛合金可以分为α、α+β、β型合金及钛铝金属间化合物（TixAl，此处x=1或3）四类

钛合金按组织可分三类.（1钛中加入铝和锡元素.2钛中加入铝铬钼钒等合金元素.3钛中加入铝和钒等元素.）钛合金具有强度高而密度又小,机械性能好,韧性和抗蚀性能很好.另外:

钛合金的工艺性能差,切削加工困难.在热加工中,非常容易吸收氢氧氮碳等杂质.还有抗磨性差,生产工艺复杂.

titanium alloys 

　　以钛为基加入其他元素组成的合金。

钛的工业化生产是1948年开始的。

航空工业发展的需要，使钛工业以平均每年约 8％的增长速度发展。

目前世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合金牌号近30种。

使用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V（TC4）,Ti-5Al-2.5Sn（TA7）和工业纯钛（TA1、TA2和TA3）。

　　钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。

60年代中期，钛及其合金已在一般工业中应用，用于制作电解工业的电极，发电站的冷凝器，石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等。

钛及其合金已成为一种耐蚀结构材料。

此外还用于生产贮氢材料和形状记忆合金等。

　　中国于1956年开始钛和钛合金研究；60年代中期开始钛材的工业化生产并研制成TB2合金。

　　特点 钛合金与其他金属材料相比,有下列优点:

①比强度（抗拉强度／密度）高（见图）,抗拉强度可达100～140kgf/mm2，而密度仅为钢的60％。

②中温强度好,使用温度比铝合金高几XX，在中等温度下仍能保持所要求的强度,可在450～500℃的温度下长期工作。

③耐蚀性好,在大气中钛表面立即形成一层均匀致密的氧化膜，有抵抗多种介质侵蚀的能力。

通常钛在氧化性和中性介质中具有良好的耐蚀性，在海水、湿氯气和氯化物溶液中的耐蚀性能更为优异。

但在还原性介质，如盐酸等溶液中，钛的耐蚀性能较差。

④低温性能好,间隙元素极低的钛合金,如TA7,在-253℃下还能保持一定的塑性。

⑤弹性模量低,热导率小，无铁磁性。

合金元素 钛有两种同质异晶体:

882℃以下为密排六方结构α钛，882℃以上为体心立方的β钛。

合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类:

①稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。

其中铝是钛合金主要合金元素，它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。

②稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素，又可分同晶型和共析型二种。

前者有钼、铌、钒等；后者有铬、锰、铜、铁、硅等。

③对相变温度影响不大的元素为中性元素，有锆、锡等。

　　氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。

氧和氮在α相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,但却使塑性下降。

通常规定钛中氧和氮的含量分别在0.15～0.2％和0.04～0.05％以下。

氢在α相中溶解度很小,钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物，使合金变脆。

通常钛合金中氢含量控制在 0.015％以下。

氢在钛中的溶解是可逆的，可以用真空退火除去。

　　类别 钛合金根据相的组成可分为三类:

α合金,（α+β）合金和β合金,中国分别以TA、TC、TB表示。

　　① α合金含一定量的稳定α相的元素，平衡状态下主要由α相组成。

α合金比重小，热强性好、具有良好的焊接性和优异的耐蚀性,缺点是室温强度低,通常用作耐热材料和耐蚀材料。

α合金通常又可分为全α合金（TA7）、近α合金 （Ti-8Al-1Mo-1V）和有少量化合物的α合金（Ti-2.5Cu）。

 　　② （α+β）合金含一定量的稳定α相和β相的元素，平衡状态下合金的组织为α相和β相。

（α＋β）合金有中等强度、并可热处理强化，但焊接性能较差。

（α＋β）合金应用广泛,其中Ti-6Al-4V合金的产量在全部钛材中占一半以上。

　　③ β合金含大量稳定β相的元素，可将高温β相全部保留到室温。

β合金通常又可分为可热处理β合金（亚稳定β合金和近亚稳定β合金）和热稳定β合金。

可热处理β合金在淬火状态下有优异的塑性，并能通过时效处理使抗拉强度达到130～140kgf/mm2。

β合金通常作高强度高韧性材料使用。

缺点是比重大，成本高，焊接性能差，切削加工困难。

　　钛合金按用途可分为耐热合金、高强合金、耐蚀合金（钛-钼，钛-钯合金等）、低温合金以及特殊功能合金（钛-铁贮氢材料和钛-镍记忆合金）等。

典型合金的成分和性能见表。

热处理 钛合金通过调整热处理工艺可以获得不同的相组成和组织。

一般认为细小等轴组织具有较好的塑性、热稳定性和疲劳强度；针状组织具有较高的持久强度、蠕变强度和断裂韧性；等轴和针状混合组织具有较好的综合性能。

　　常用的热处理方法有退火、固溶和时效处理。

退火是为了消除内应力、提高塑性和组织稳定性，以获得较好的综合性能。

通常α合金和（α＋β）合金退火温度选在（α＋β）—→β相转变点以下120～200℃；固溶和时效处理是从高温区快冷,以得到马氏体α′相和亚稳定的β相,然后在中温区保温使这些亚稳定相分解，得到α相或化合物等细小弥散的第二相质点，达到使合金强化的目的。

通常（α＋β）合金的淬火在（α＋β）—→β相转变点以下40～100℃进行，亚稳定β合金淬火在（α＋β）—→β相转变点以上40～80℃进行。

时效处理温度一般为450～550℃。

此外,为了满足工件的特殊要求，工业上还采用双重退火、等温退火、β热处理、形变热处理等金属热处理工艺。

有色金属材料性能及应用简介

一、 钛及钛合金

1、常用的钛及钛合金牌号及化学成分

①  工业纯钛

中国牌号：

FeCNHOSi

TA1ELI0.100.030.0120.0080.10

TA10.200.080.030.0150.18

TA1-1≤0.150.050.030.0030.12≤0.08

TA2ELI0.200.050.030.0080.10

TA20.300.080.030.0150.25

TA3ELI0.250.050.040.0080.18

TA30.300.080.050.0150.35

TA4ELI0.300.050.050.0080.25

TA40.500.080.050.0150.40

美国牌号：

Gr10.200.100.030.0150.18

Gr20.300.100.030.0150.25

Gr30.300.100.050.0150.35

Gr40.500.100.050.0150.40

前苏联牌号：

BT1-000.150.050.040.0080.10

除焊丝外，允许Al≤0.30℅

BT1-00.250.070.040.0100.20

允许Al≤0.70℅

②  工业钛合金

TC4（Gr.5Ti-6Al-4VTA6V）Ti-6Al-4V

TA7（Gr.7,BT5-1）Ti-5Al-2.5Sn（Al:

4.0-6.0%）

TA7ELITi-5Al-2.5Sn（Al:

4.5-5.75%,适用于-155—-255℃）

TA9（Gr.7）Ti-0.2Pa

TA10（Gr.12）Ti-0.3Mo-0.8Ni

TA15（BT20）Ti-6.5Al-1.5Zr-1Mo-1V

TA16（ПT-7M）Ti-2Al-2.5Zr

TA17（ПT-3B）Ti-4Al-2V

TA18（Gr.9）Ti-3Al-2.5V

TA19（Ti-6242S）Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si

TB5（Ti-15-3-3-3）Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al

TB6（Ti-1023）Ti-10V-2Fe-3Al

2、钛及钛合金应用简介

钛之所以是继铁、铝之后成为正在崛起的第三金属，主要是由于其密度（4.5g/cm3）小，比强度高、有良好的中温强度和低温韧性（良好的力学性能）、耐腐蚀、无磁性、较易成型加工等特点。

作为主要的结构材料和耐腐蚀材料，在航空、航天、舰船、兵器、化工、氯碱、PHE（板式换热器）、石化、冶金、电力、轻工建筑、医药、海洋工程、汽车、体育用品和日常生活器具等领域获得了广泛的应用。

数据表明，在日本和欧洲，传统的应用领域，如化工、石油、医疗等呈现逐年增长的态势。

欧洲近年来PHE（板式换热器）用钛量一直占最大的份额。

近几年来氯碱工业用钛量增长也比较快。

钛在汽车工业中的应用也越来越受到欧洲汽车制造商的青睐。

当前，降低燃油消耗、减少有害废弃物排放已经成为汽车行业技术进步的主要动力和方向之一。

研究表明，轻量化是实现节省燃料、减少污染的有效措施。

汽车的质量每降低10％，燃料消耗可节省8％－10％，废气排放可减少10％。

为此，世界各国都在研究汽车轻量化问题。

汽车轻量化的首选途径就是用高比强度的轻质材料（如铝、镁、钛等）替代传统的汽车材料（如钢铁）。

汽车用钛的优缺点

钛在汽车上的应用始于20世纪50年代，即钛工业刚刚诞生不久。

由于技术和价格方面的原因，钛在汽车上的应用一直没有引起产业界的重视。

随着汽车节能和环保标准的提高，近年才逐渐成为国际材料界与汽车界共同关注的热门话题。

钛材具有多种优异性能，是多种不同类型的汽车部件的首选用材，其主要优势和应用如下：

1，                  密度低仅为钢的60％，不仅可以减轻整车重量，对高速的运动部件，可减少运动惯量；

2，                  比强度高在各种金属材料中，钛的比强度几乎是最高的，可作承重部件；

3，                  弹性模量小仅为钢的50%，且抗疲劳强度大，适合做弹簧；

4，                  耐热性好可在200～650℃下长时间工作，适合做高温部件；

5，