一、TC21钛合金棒材料简介 TC21钛合金棒力学性能稳定，具有良好的强度、塑性、断裂韧性、裂纹扩展速率的匹配，是一种非常有应用前景的高强高韧损伤容限型结构钛合金。TC21钛合金棒凭借其优异的综合性能，成为先进装备制造中的关键材料，尤其在高载荷、高温工况下表现突出。 1. 材料类型与化学成分 TC21钛合金是一种α-β型两相钛合金，由中国研发，属于高强度结构材料。其典型化学成分包括： 铝（Al）：约6% 钼（Mo）：约2% 锆（Zr）：约2% 锡（Sn）：约2% 铌（Nb）：约1% 硅（Si）：微量 钛（Ti）：余量 2. 物理与机械性能 密度：约4.5 g/cm³，轻于钢，与常见钛合金相当 抗拉强度：≥1100 MPa，优于TC4（Ti-6Al-4V），接近高强钢水平 延伸率：8%-10%，兼具高强度和适度塑性 热稳定性：可在400-500℃下长期使用，适合高温环境 断裂韧性：优异，抗裂纹扩展能力强，适用于关键承力部件 3. 应用领域 航空航天：飞机起落架、发动机风扇盘、机身框架等高强度部件 军工：导弹壳体、装甲车辆结构件 高端工业：石油勘探设备、赛车连杆等耐高温、轻量化需求场景 4. 对比其他钛合金 TC4（Ti-6Al-4V）：TC21强度更高，耐温性更佳，但加工难度较大 TA15（近α型）：TC21的β相稳定性更好，适合复杂热加工成型 5. 标准与规范 中国国标GB/T 2965《钛及钛合金棒材》 6. 应用情况 焊接：需采用氩弧焊等保护措施，避免氧化。 腐蚀环境：虽耐蚀性良好，但长期暴露于酸性或盐雾环境需表面处理（如阳极氧化）。 二、TC21钛合金棒材料参数 1. 化学成分 元素 Al Mo Zr Sn Nb Si Ti 含量范围 5.8-6.5 1.8-2.2 1.8-2.2 1.8-2.2 0.8-1.2 ≤0.15 余量 2. 物理性能 参数 数值/特性 密度 4.5 g/cm³ 熔点 约 1600-1660℃ 弹性模量 110-115 GPa 热膨胀系数 9.0×10⁻⁶/℃（20-400℃） 导热系数 6.7 W/(m·K)（室温） 电阻率 1.7 μΩ·m 3. 机械性能 参数 典型值 抗拉强度（σ₆） 1100-1300 MPa 屈服强度（σ₀.₂） 1000-1150 MPa 延伸率（δ₅） ≥8% 断面收缩率（ψ） ≥20% 断裂韧性（KIC） ≥70 MPa·m¹/² 硬度（HV） 350-400 疲劳极限 500-600 MPa（10⁷次循环） 4. 热处理工艺参数 工艺阶段 参数范围 固溶处理 850-900℃ × 30-60min → 水冷/空冷 时效处理 500-600℃ × 4-8h → 空冷 5. 加工性能参数 锻造温度：β相区 900-950℃，终锻温度≥800℃ 机加工：推荐切削速度 20-50 m/min，低进给量，硬质合金刀具 焊接：氩弧焊（TIG），预热温度 150-200℃，焊后需去应力退火 6. 对比其他钛合金 合金 抗拉强度 (MPa) 极限使用温度 (℃) 断裂韧性 (MPa·m¹/²) TC21 1100-1300 500 ≥70 TC4 900-1100 400 50-60 TA15 950-1050 550 40-50 7. 应用限制与注意事项 耐蚀性：耐海水及大气腐蚀，但需避免长期接触浓酸或卤素环境。 表面处理：建议阳极氧化或喷涂陶瓷涂层以提高耐磨性。 低温性能：-50℃以下韧性下降，需谨慎用于超低温环境。 TC21钛合金棒凭借其高强韧比、耐高温及良好的工艺适应性，是航空航天与高端装备领域的理想选择，尤其适用于高应力、轻量化、高温工况的关键部件设计。 三、TC21钛合金棒性能特点 1. 高强度与高韧性的结合 超高强度：抗拉强度 1100-1300 MPa，显著高于传统TC4钛合金（900-1100 MPa），接近高强度钢水平，同时保持轻量化（密度 4.5
g/cm³）。 优异断裂韧性：断裂韧性≥70MPa·m¹/²，抗裂纹扩展能力突出，适用于承受冲击或交变载荷的关键部件（如飞机起落架等）。 2. 优异的高温稳定性 耐温性能：可在400-500℃下长期稳定服役，高温抗拉强度保持率高于TC4，短时使用温度可达600℃。 高温持久强度：500℃下100小时持久强度 ≥450
MPa，适用于发动机热端部件等高温环境。 3. 良好的热加工与成型性 近β合金特性：β相稳定性高，可在 β相区（900-950℃） 进行热锻、轧制等塑性加工，适合复杂结构件成型。 焊接性能：支持氩弧焊（TIG），焊后经去应力退火可恢复性能，但需严格控制氧化保护。 4. 轻量化与耐疲劳特性 低密度高比强度：密度仅为钢的 57%，但比强度（强度/密度）远超钢和铝合金，显著减轻结构重量。 高疲劳极限：疲劳强度 500-600 MPa（10⁷次循环），适合航空发动机叶片、赛车连杆等高频循环载荷场景。 5. 耐腐蚀与环境适应性 耐蚀性：在海水、潮湿大气及弱酸环境中耐蚀性优异，但需避免长期暴露于浓酸或高浓度卤素介质。 表面处理兼容性：可通过阳极氧化、喷涂陶瓷涂层进一步提升耐磨性和耐腐蚀性。 6. 对比同类材料的优势 特性 TC21优势 vs TC4（Ti-6Al-4V） 强度提升20%，耐温性提高100℃，断裂韧性更优，但加工难度略高。 vs TA15（近α型） β相加工窗口更宽，适合复杂热成型；强度相当，但韧性更优。 7. 局限性及注意事项 加工难度： 切削时易粘刀，需低速大进给配合专用刀具，成本较高 低温脆性：-50℃以下韧性下降，需谨慎用于极寒环境 成本：因含Mo、Nb等贵金属，价格高于常规钛合金（如TC4） 典型应用场景 航空航天：飞机机身框架、发动机风扇盘、火箭燃料贮箱 军工装备：导弹壳体、装甲车传动轴 高端工业：深海钻探设备、赛车悬架连杆等 TC21钛合金棒凭借“高强韧、耐高温、轻量化”三位一体的特性，成为先进装备制造中不可替代的战略材料，尤其适用于极端工况下的高性能需求，但其成本与工艺复杂性需在设计中综合权衡。 四、公司简介 宝鸡辰源昌金属材料有限公司位于"中国钛谷"陕西宝鸡核心产业区，深耕钛材料产业链服务。产品涉及TA1/TA2(工业纯钛)、TA10/9(耐蚀钛合金)、TA15/TA18(中强钛合金)、TC4/TC6/TC11(α-β型合金)及TC16/TC18/TC21(高强合金)等牌号，产品涵盖钛板、钛棒、钛管、钛丝等基础材料及钛环、钛法兰、钛锻件等精密部件，并可承接钛设备整体制造与加工服务。依托区域产业集群优势，公司亦可根据客户需求提供定制化加工，确保产品满足各类特殊应用要求。TEL/VX：13399173070，期待与您携手共进，共创美好未来。 五、产品实拍
