鈦合金4-鈦合金應(yīng)用

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1、鈦與鈦合金應(yīng)用篇在前三篇當(dāng)中，我們討論了鈦與鈦合金的基本情況以及加工工藝。研究材料和工藝的最終口的，都是為了應(yīng)用。這第四篇，就是應(yīng)用篇。此篇屮的絕大多數(shù)技術(shù)概念，前文已有詳述。再次強(qiáng)調(diào)，文中涉及的所有國內(nèi)外案例和數(shù)據(jù)，都來自互聯(lián)網(wǎng)報(bào)道和公開岀版物。歡迎大家的批評指正。第一部分、工業(yè)純鈦的應(yīng)用：第一篇提到過，工業(yè)純鈦按照國標(biāo)分為TA1-TA4不同牌號，加工成板、管、棒、絲、帶等各種半成品。工業(yè)上比較常用的純鈦是TA3,因?yàn)樗哪透g性和綜合力學(xué)性能比較適中，抗腐蝕能力比常用的不銹鋼強(qiáng)15倍，使用壽命長10倍。因此廣泛用于石油化

2、工設(shè)備、濱海發(fā)電裝置、海水淡化裝置和艦艇零部件。如果需要高強(qiáng)度和耐磨性，就需要采用TA4。而對成形性要求高時(shí)，就需要采用TA1或者TA2。工業(yè)純鈦對核輻射的耐受比不銹鋼要高的多，長期使用也不會變脆，因此還可以用于核反應(yīng)堆的零件。這是鈦的工業(yè)應(yīng)用。鈦完全無毒，具有良好的生物相容性，可以與骨組織緊密牢固的結(jié)合，是理想的生物材料，因此在醫(yī)療領(lǐng)域大顯身手。高爾夫球桿和網(wǎng)球拍的外框、自行車的骨架也會用到金屬鈦。近年來，眼鏡、珠寶行業(yè)，用鈦量（主要是純鈦，也有部分鈦合金）也在急劇上升。這是鈦的生活應(yīng)用。純鈦應(yīng)用，在鈦工業(yè)中占到的比例不到

3、10%o90%以上，都用在了形形色色的鈦合金上，我們就來細(xì)細(xì)一品：第二部分、鈦合金的應(yīng)用:中國鈦合金的應(yīng)用領(lǐng)域，主要集中在石油、化工等工業(yè)領(lǐng)域，并逐步向航空航天、海洋化工和口常生活擴(kuò)展。根據(jù)《輕合金叢書》等介紹，我們可以對近年來中國鈦合金的應(yīng)用發(fā)展管窺一斑。表1:部分鈦合金在中國的應(yīng)用合金牌號9特征應(yīng)用領(lǐng)域卩Ti-B18p高強(qiáng)度1250MPa抗沖擊相航空航天PTi?H22高強(qiáng)度BOONlPa抗沖擊心航空航天3TP-650^粒子強(qiáng)化鈦基復(fù)合材料a航空航天3CT?22扌冗超咼溫2航空4TMC?ZaT13A1P航空3Ti?63耐咼

4、溫Q航空航天Q?TC-21P咼溫和咼強(qiáng)度a航空航天卩Ti2AlNt^鈦隸E.咼溫a航空航天3TC4?LCq中等強(qiáng)度咼韌性心航空航天Q?Ti?40w抗撓性，耐熱性心航空機(jī)械卩HE132高強(qiáng)度模數(shù)2航空航天3Ti?32抗咼溫和海水腐蝕海洋化工QTi-75P中等強(qiáng)度，抗海水腐蝕，焊接性a海洋化工3Ti?72低強(qiáng)度，冷成形性心海洋化工3Ti?B］如高強(qiáng)度1250Pa抗腐蝕a海洋化工卩TAMZa生物適應(yīng)性a移植摻雜QTZNTq機(jī)械適應(yīng)性和生物適應(yīng)性Q移植摻雜「ejihRh^an）該圖片吐主蠱迷￡的夫空上傳到club,china,co

5、m和碳纖維復(fù)合材料i樣，本文對鈦合金重點(diǎn)關(guān)注的，仍然是航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。下面我們就來聊聊這方面的情況。一航空領(lǐng)域重點(diǎn)看兩個(gè)領(lǐng)域:1高溫及阻燃鈦合金（用于航空發(fā)動機(jī)）2承力及強(qiáng)韌鈦合金（用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)）。其實(shí)，這二者有很多交叉如發(fā)動機(jī)支撐結(jié)構(gòu)件，既是耐溫合金也是承力合金。咱們試著分別討論。1航發(fā)用高溫鈦合金發(fā)動機(jī)型號Q鈦合金用量占結(jié)構(gòu)重量卩A320的V250331%pF15的FIOOp36%pF22的F11341%p中國:WP-6和WP-73極少a中國：WP13a13%p中國：昆侖a15%p表2：發(fā)動機(jī)鈦合金用量中國某型渦扇發(fā)

6、動機(jī)20滄club.chma*（兵器迷推測為WS-10）數(shù)據(jù)說話。進(jìn)步，那是看得見的；差距，那是明擺著的。結(jié)合中國的應(yīng)用情況，我們重點(diǎn)介紹幾種鈦合金牌號如下：TC4：即鈦鋁銳合金Ti-6Al-4V及其各種發(fā)展型號，中國國標(biāo)牌號TC-4,屈于a+卩合金。這是一個(gè)大家族，既有結(jié)構(gòu)合金，也有耐溫合金。自美國1954年作為結(jié)構(gòu)合金采用以來，占美國鈦合金消費(fèi)量的60%（其他有25%為耐蝕合金，15%為其他結(jié)構(gòu)合金）。TC?4應(yīng)用歷史悠久，性能數(shù)據(jù)最全、用量最大，在全球鈦合金中占有最重要的基礎(chǔ)地位。國內(nèi)應(yīng)用:在中國，TC4同樣是鈦合金應(yīng)

7、用的基礎(chǔ)。而它的奠基人，乃至整個(gè)中國航發(fā)耐溫鈦合金的奠基人，就是中國鈦合金領(lǐng)域當(dāng)仁不讓的人腕，航空報(bào)國金獎的得主——曹春曉院士。圖1：曹春曉院士根據(jù)中國航空報(bào)、航空材料學(xué)報(bào)報(bào)道：1964年底，航材院鈦合金研究室的領(lǐng)導(dǎo)和專業(yè)組長曹春曉釆用TC4取代鋼制成渦噴6發(fā)動機(jī)的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片和盤。1966年，試車達(dá)到244小時(shí)，圓滿達(dá)標(biāo)。1969年制成裝有TC4葉片和盤件的兩臺渦噴6A型發(fā)動機(jī)安裝在同一架飛機(jī)上，完成了我國第一架有發(fā)動機(jī)用鈦合金盤、葉片的飛機(jī)試飛任務(wù)。1970年開始，渦噴6B型發(fā)動機(jī)在制造中選用TC4,并進(jìn)行了小批量生產(chǎn)

8、。之后，五六種航空發(fā)動機(jī)先后應(yīng)用了TC4合金壓氣機(jī)葉片、盤。結(jié)構(gòu)件方面：21世紀(jì)初，航天材料及工藝研究所進(jìn)行粉末TC4合金骨架（如下圖）的研制，并提供了小批量的試驗(yàn)件進(jìn)行全面的試驗(yàn)圖2TC4合金骨架（圖1）TC4工作溫度在400°C以下，既是我國結(jié)構(gòu)用鈦合金四大牌號（TCI,TC4,TA7