化学主要成份 | 杂质不大于 | ||||||||||||||||||||||
牌号 | 成分组 | Ti | AI | Sn | Mo | V | Cr | Fe | Mn | Zr | Pd | Ni | Cu | Nb | Si | B | Fe | C | N | H | O | 其它元素单一 | 总和 |
TC2 | Ti-4AI- | 余量 | 3.5- | - | - | - | - | - | 0.8- | - | - | - | - | - | - | - | 0.3 | 0.1 | 0.1 | 0 | 0.2 | 0.1 | 0.4 |
1.5Mn | 5 | 2 |
纯钛的塑性高,但强度低,因而限制了它在工业上的应用。为了获得要求的性能,扩大钛的使用范围,在钛中添加不同的合金元素,得到各种不同牌号的钛合金。工业钛合金的化学成分见表1。
1.钛合金的分类
按退火后的组织,钛合金可以分为三大类:
(1)α合金及近α合金。
(2)(α+β)合金。
(3)β合金及近β合金。
国家标准用TA代替α合金;TB代表β合金;TC代表(α+β)合金。例如TA1为工业纯钛;TB1为β钛合金;TC4为(α+β)钛合金。新试制的合金多直接沿用美国标准,用合金元素及含量来表示。例如Ti-1023合金是以钛为基,含10%钒、2%铁和3%铝的合金。
2.钛合金中的合金元素
根据对钛的同素异晶转变温度的影响,钛合金中的合金元素可以分为四类:
(1)α稳定元素 能提高钛的同素异晶转变温度,扩大α相区,亦即增大α相稳定性的元素称α稳定元素。铝以及作为杂质存在氧、碳、氮属于α稳定元素(图2(a))。
图2 钛合金状态图类型及各种元素的作用
表1 工业纯钛及钛合金的化学成分和性能
牌号 | 合金元素含量/(%)(质量) | 杂质元素含量不大于/(%)(质量) | 状态 | 室温性能 | 高温性能 | 备注 | |||||||||||||||||
Ti | Al | Cr | Mo | V | Si | 其他 | Fe | Si | C | N | H | O | σb MPa | σ0.2 MPa | δ % | ψ % | αk kJ/m2 | 温度 ℃ | σb MPa | σ100 MPa | |||
TA0 | 基 | 0.03 | 0.03 | 0.03 | 0.01 | 0.015 | 0.05 | 退火 | |||||||||||||||
TA1 | 基 | 0.15 | 0.10 | 0.05 | 0.03 | 0.015 | 0.10 | 退火 | 345 | 25 | 50 | 800 | 棒材 | ||||||||||
TA2 | 基 | 0.30 | 0.15 | 0.10 | 0.05 | 0.015 | 0.15 | 退火 | 440 | 20 | 45 | 700 | 棒材 | ||||||||||
TA7 | 基 | 4.0~5.5 | 2.0~3.0Sn | 0.30 | 0.15 | 0.10 | 0.05 | 0.015 | 0.20 | 退火 | 785 | 10 | 27 | 300 | 350 | 490 | 440 | 棒材 | |||||
Ti-55 | 基 | 5.0 | 1.0 | 0.2 | 4.0Sn 1.0Nb | 980 | 900 | 10 | 25 | 550 | 610 | 430 | |||||||||||
Ti-811* | 基 | 8.0 | 1.0 | 1.0 | 0.04 | 0.0080~0.100 | 968 | 924 | 19 | 38 | |||||||||||||
TB1 | 基 | 3.0~4.0 | 10.0~11.5 | 7.0~8.0 | 0.30 | 0.15 | 0.10 | 0.04 | 0.015 | 0.15 | 淬火 时效 | ≤980 1270 | 18 5 | 30 10 | 300 150 | 棒材 | |||||||
TB2 | 基 | 2.5~3.5 | 7.5~8.5 | 4.7~5.7 | 4.7~57 | 0.30 | 0.05 | 0.05 | 0.04 | 0.015 | 0.15 | 退火 | ≤980 | 18 | 40 | 300 | 棒材 | ||||||
Ti-22 | 基 | 3.2~3.7 | 9.5~10.5 | 7.5~8.5 | 0.8~1.2Fe | 0.10 | 0.05 | 0.04 | 0.015 | 0.18 | 固溶 | 835~930 | 65 | 丝材 | |||||||||
Ti-15-3 | 基 | 3.0 | 3.0 | 15.0 | 3.0Sn | 时效 | ≥1000 | ≥965 | 7 | ||||||||||||||
Ti-1023* | 基 | 2.96 | 9.94 | 1.85Fe | 0.037 | 0.012 | 0.001 | 0.095 | 双重退火 | 1150 | 1120 | 8 | 27 | 棒材 | |||||||||
Ti-17 | 基 | 5.0 | 4.0 | 4.0 | 2.0Zr 2.0Sn | 1120 | 1030 | 7 | 15 | ||||||||||||||
TC1 | 基 | 1.0~2.5 | 0.8~2.5Mn | 0.40 | 0.15 | 0.10 | 0.05 | 0.015 | 0.15 | 退火 | 590 | 15 | 30 | 450 | 350 | 345 | 325 | 棒材 | |||||
TC2 | 基 | 2.0~3.5 | 0.8~2.0Mn | 0.40 | 0.15 | 0.10 | 0.05 | 0.015 | 0.15 | 退火 | 685 | 12 | 30 | 400 | 350 | 420 | 390 | 棒材 | |||||
TC3 | 基 | 4.5~6.0 | 3.5~4.5 | 0.30 | 0.15 | 0.10 | 0.05 | 0.015 | 0.15 | 退火 | 885 | 10 | 400 | 590 | 540 | 板材 | |||||||
TC4 | 基 | 5.5~6.8 | 3.5~4.5 | 0.30 | 0.15 | 0.10 | 0.05 | 0.015 | 0.15 | 退火 | 890 | 825 | 10 | 30 | 400 | 400 | 620 | 570 | 棒材 | ||||
TC6 | 基 | 6.5~7.0 | 0.8~2.3 | 2.0~3.0 | 0.15~0.40 | 0.2~0.7Fe | 0.10 | 0.05 | 0.015 | 0.20 | 退火 | 930 | 10 | 23 | 295 | 400 | 735 | 665 | 棒材 | ||||
TC9 | 基 | 5.8~6.8 | 2.8~3.8 | 0.20~0.40 | 0.35~1.0Fe 0.35~1.0Cu | 0.10 | 0.05 | 0.015 | 0.15 | 退火 | 1120 | 9 | 25 | 300 | 500 | 835 | 610 | 棒材 | |||||
TC10 | 基 | 5.5~6.5 | 5.6~6.5 | 0.35~1.0Fe 0.35~1.0Cu | 0.15 | 0.10 | 0.04 | 0.015 | 0.20 | 退火 | 1030 1030 | 12 12 | 25 40 | 350 400 | 400 | 835 | 785 | ||||||
TC11 | 基 | 5.8~7.0 | 2.8~3.8 | 7.5~8.5 | 0.20~0.35 | 0.25 | 0.10 | 0.05 | 0.12 | 0.015 | 双重退 |