Ti-Al相图(工程材料科学与设计).ppt

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Ti-Al相图,一、钛的基本性质与合金化,有同素异构转变。

，hcp|882|，bcc,比强度高。

=4.51g/cm3，可保持到550600,耐蚀性好。

形成保护膜,耐海水腐蚀性是最好的,低温性能好。

在77K下仍有良好的力学性能,导热系数低。

比铁低4.5倍，易产生热应力,主要合金元素有A1、Zr、V、Mo、Mn、Cr等,合金元素的质量分数（%）（a）Ti-Sn（Al等）（b）Ti-V（Mo等）（c）Ti-Mn（Cr等）（d）Ti-Zr图钛与常见合金元素间的四种典型二元相图,二、钛合金的相变特点1、马氏体转变,基本概念,相（bcc）六方马氏体（hcp）；斜方马氏体。

tc：

当T淬到一定温度，相浓度到Ck时，淬火到室温相也不发生M转变的临界淬火温度。

Ck和tc是非常重要的两个参数。

Ck：

Ms室温时相不发生M转变的合金浓度,钛合金M是置换型过饱和固溶体，与钢间隙式M不同,2、相的形成稳定型钛合金的成分位于临界浓度Ck附近时，淬火时除形成或r外，还能形成淬火相，用q表示。

特点,性质,q是六方晶格，与相有共格关系。

相形状与Me原子半径r有关，r与钛相差较小的合金，相是椭圆形，r相差较大时为立方体形,相硬而脆，虽强度、硬度和弹性模量，但塑性急剧。

一般情况下,相是有害组织，在热处理时都要避开它的形成区间。

加A1能抑制相的形成大多数工业用钛合金都含有A1,3、亚稳定相的分解,淬火形成的、和r相都是不稳定的,最终产物都是平衡+相,共析型的,分解产物是+TixMy化合物,各种亚稳相分解过程,

（1）过冷r相分解;

（2）马氏体分解,钛合金、在300400发生快速分解，在400500回火时弥散度高的+相混合物，弥散强化。

（3）相的分解.,三、常用钛合金Ti合金按退火组织可以分为:

分类,钛合金,以TA表示；钛合金,以TB表示；+钛合金，以TC表示.符号后面的数字表示顺序号。

各类合金特点,钛合金高温性能好，组织稳定，焊接性好，是常用耐热钛合金，但常温强度低，塑性不高,+钛合金可热处理强化，常温强度高，中温的耐热性也不错，但组织不够稳定，焊接性差,合金塑性加工性好，合金浓度适当时，通过热处理可获得高的常温力学性能，是发展高强度钛合金的基础，但组织不够稳定，冶炼工艺复杂,应用程度:

+合金合金钛合金,1、钛合金,主要Me是Al和Sn，固溶强化:

+1%Me，强度3570MPa,Al作用特点,A1在相中固溶度很大,耐热性（500）但Al6后与共格有序相2（Ti3Al）2是硬而脆中间相，对合金塑韧性不利。

Al大于25%后，则出现相（TiAl）,应用特点,一般工业用钛合金Al含量很少超过6。

钛合金使用温度500。

钛合金不能热处理强化，退火或热轧态下使用。

TA7是应用最多的一种。

TA4TA6是Ti-Al系二元合金,2、+钛合金,合金化特点,含46%的稳定元素和都有较多量。

+元素和同时强化。

+合金性能主要由相元素来决定。

相元素主要是铝，67%以免生成2而韧性。

另补加少量中性元素锡和锆。

元素选择较复杂。

+Mo和V等，再适当+少量Mn和Cr或微量Si。

性能特点,+钛合金力学性能变化范围较宽，可适应各种用途，约占航空工业使用的钛合金70以上。

目前国内外应用最广泛的+钛合金是Ti-A1-V系的Ti-6A1-4V，即TC4合金。

3、钛合金钛合金是发展高强度钛合金潜力最大的合金。

热处理特点,合金化特点：

加入大量稳定元素。

热处理特点:

室温为单相组织，经时效可强度。

淬火态下能冷成型进行时效处理。

性能特点与应用,强韧性优于+合金，具有良好的焊接性和压力加工性。

缺点是元素浓度高，密度，易偏析，性能波动大。

相元素多是稀有金属，价格，200使用，应用受限制.目前应用仅TB2，主要用于制造各种整体热处理的冲压件和焊接件；如轮盘、轴类等重载荷旋转件，以及飞机的构件等,四、钛及钛合金的发展与应用,1、钛合金生产工艺冶炼技术：

电子束重熔技术，真空冶炼等2、钛合金的新发展宇航工业：

AlloyC是一个新型高温钛合金，使用温度高达650，用于制造发动机的排气管；船舶工业：

深海潜水调查船的耐压壳体。

近钛合金Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo和+钛合金TC4；民品工业:

电磁烹调器具、网球球拍、高尔夫球头；汽车工业:

进、排气阀，目前仅用于赛车和运动汽车；化学工业:

反应器、热交换器、吸收塔、冷却器等；医疗领域:

骨骼整补等嵌入材料。

钛合金是20世纪出现的一种新型结构材料。

它具有密度小、强度高、耐高温和耐腐蚀等特点，且资源丰富，已成为航天、化工等部门广泛应用的材料,钛合金塑性差，且不能热处理强化.钛合金主加元素是Cr、Mo、V等元素及少量铝。

主要是时效硬化，因其明显的缺点,应用受到一定的限制,+钛合金是目前最重要的钛合金。

同时加入稳定元素和稳定元素，使和同时得到强化。

力学性能变化范围较宽，可以适应各种用途，约占航空工业使用的钛合金70以上。

小结,TiAl3liquid（63wt%Al）+-Ti.,ThephaseTi3Altransformsthea-Tiofthesamecompositionatapproximately1200Candacompositionofapproximately21wt%Al（33atomic%Al）.,