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宝鸡钛锻件厂家介绍高温钛合金在航空航天领域的应用

发布时间:2020-08-02 22:47:04 浏览次数 :

高温钛合金是随着航空工业的发展而发展起来的,其使用温度从20世纪50年代以Ti-6Al-4V合金为代表的350℃,经过IMI 679和IMI 829提高到了以IMI 834合金为代表的600℃。目前,代表国际先进的高温钛合金有美国的Ti-6242S,Ti-1100,英国的IMI 834, 俄罗斯的BT 36以及中国的Ti 60。下表为高温钛合金的使用温度及化学成分。

高温钛合金

Ti-6242S(Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si,S代表加人的Si元素)钛合金是美国于20世纪60年代为了满足改善钛合金高温性能的需要,特别是为了满足喷气发动机使用要求而研制的一种近α型钛合金。该合金的最高使用温度为540℃,特点是具有强度、蠕变强度、韧性和热稳定性的良好结合,并具有良好的焊接性能,主要应用于燃气涡轮发动机零件,发动机结构板材零件,飞机机体热端零件。

Ti-1100(Ti-6Al-2.75Sn-4Zr-0.4Mo-0.45Si)合金是美国于1988年研制成功的高热强性近α型钛合金。该合金在Ti-6242S合金成分的基础上,通过调整Al,Sn,Mo和Si元素的含量,使其使用温度达到600℃。合金对杂质元素O和Fc含量的控制十分严格,要求O含量低于0.07%,Fe含量低于0.02%,其特点是具有较低的韧性和较大的疲劳裂纹扩展速率。据了解,Ti-1100合金已用于制造莱康明公司T55-712改型发动机的高压压气机轮盘和低压涡轮叶片等零件。

钛合金螺丝

IMI 834(Ti-5.8Al-4Sn-3.5Zr-0.7Nb-0.5Mo-0.35Si)合金是英国在1984年研制成功的一种近α型钛合金,合金中加人的0.5Mo%和0.7%的Nb可以保证热稳定性的同时,最大限度地提高合金的强度。为了扩大两相区的加工窗口,在1MI834合金中加人了0.06%C。通过热处理后双态组织中的初生α相含量在5%~50%范围内。合金在β两相区固溶时效处理后,室温的0, ≥930MPa, 具有高蠕变强度和良好的疲劳强度和变形能力, 可适用于钛的各种方式进行焊接。现已用于波音777飞机的大型发动机Trent 700上, 其工作温度可达600℃, 重量比镍基超合金同等部件减轻了50kg。在Trent 800高压压气机中, 前3级使用的也是IMI 834钛合金。

BT36(Ti-6.2A1-2Sn-3.6Zr-0.7Mo-0.1Y-5.0W-0.5Si)合金是俄罗斯于1992年研制成功的一种使用温度在600℃~650℃的钛合金。合金中加入了5%W和约0.1%Y。加人W对提高合金的热强性有明显作用。加人微量Y可以明显地细化合金的晶粒,改善了合金的塑性和热稳定性。

钛螺栓

Ti60(Ti-5.8Al-4.8Sn-2.0Zr-1.0Mo-0.35Si-0.85Nd)合金由中国科学院金属研究所在Ti55合金基础上改型设计、宝鸡有色金属加工厂参与研制的一种600℃高温钛合金。Ti60合金的特点之一是合金中加人了1%Nd(质量分数),通过内氧化方式形成富含Nd、Sn和O的稀土相,降低基体中的氧含量,从而起到净化基体,改善合金热稳定性的作用。

目前,已在航空发动机上应用的传统高温钛合金的最高使用温度仍为600℃。在600℃以上,蠕变抗力和高温抗氧化性的急剧下降是限制钛合金向更高温度发展的两大主要障碍,研制600℃以上的新型高性能的高温钛合金迫在眉睫。

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