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鈦合金的研究及材料應用

來源:鈦板,鈦棒,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金,鈦材 發布時間:2015-6-8 10:20:13

在國內,由于鈦合金的研究起步較晚,鈦合金的應用也很有限,大大限制了鈦合金技術的發展。目前,關于鈦合金的研究深度和廣度都不夠,更沒有規模應用。目前還只局限于兩相鈦合金,還有廣闊的研究空間。隨著鈦工業的不斷發展,鈦合金也將越來越受到重視,相信不久的將來,鈦合金就能成功地應用于鈦合金重要零件的生產中。

民用鈦材的應用前景。目前粉末冶金鈦合金已經開始應用于新型高性能汽車上,主要用在發動機系統和底盤上,如在發動機系統中用鈦合金代替合金鋼和不銹鋼制成閥門、閥簧和連桿等零部件;在底盤上主要用作彈簧、排氣系統、半軸和各種緊固件等。日本豐田汽車公司開發出一種能有效降低成本的粉末冶金鍛造方法。用該方法制造汽車發動機鈦氣門可減重40%。進氣門是用Ti-6Al-4V合金通過粉末冶金鍛造工藝制取的,排氣門由復合材料制造,該復合材料采用一種新的合金粉末以硼化物為強化劑加工而成,其中TiB強化粉末的體積分數約為5%;基體成分為Ti-6Al-4Sn-4Zn-1Mo-0.2Si-0.3O,這種復合材料具有優異的抗蠕變性能。

汽車應用鈦材的好處是不言而喻的,可大大減輕質量,降低燃耗,提高工作效率,改善環境和降低噪音,關鍵是怎樣才能夠把鈦及其合金零件的成本降低到可以接受的水平。經研究,如采用傳統的生產技術,其軋制鈦產品的成本是4.4USD/kg,根據一般的經驗,每一個加工步驟都要使其成本翻一番,所以材料費用至少達到17.6USD/kg。軋制產品在制作成最終的機械加工零件之后,其成本要高達44USD/kg。顯然,要用這樣的鈦材來取代常用的相應鋼制零件是不可能的。然而,采用粉末冶金鈦材則大不一樣。如果目前可以獲得的海綿鈦細粉或者殘料的價格為4.4~8.8USD/kg,那么凈形或者近凈形壓制坯料的成本就會低于4.4USD/kg;在最小數量的切削加工之后,連桿等零件的成本就是8.8~11USD/kg。粉末冶金不僅能采用低成本的原材料,而且可以降低機械加工費用,特別是凈形或者近凈形方法是生產尺寸較大、價格較低的汽車零件的有效途徑。可見,粉末冶金鈦材具有很強的競爭力。

鈦合金TC5: 在350以下穩定,在更高的溫度下塑性下降。在熱狀態下可進行鍛造、沖壓等變形 在350℃以下工作的零件。鈦合金TC9: 熱塑性尚好。機加工性與TC4合金相同。抗蝕性高。www.dtjoud.co熱穩定性尚好400℃以下長期工作的零件。可制造壓氣機盤和葉片。鈦合金TC10: 沖壓性差,熱塑性良好。可進行各種形式的焊接,焊接接頭強度可達基體金屬強度90%。機械加工性能與TC4合金相同 。耐蝕性能好。熱穩定性較好,熱處理效果顯著,淬透性好 做450℃以下長期工作的零件。

與傳統工藝試錯法相比,采取模擬技術作為研發手段可縮短研制周期、降低生產成本、優化生產工藝,從而達到提高生產效率和增長經濟效益的目的。而鈦合金因價格昂貴、生產周期長,其生產工藝的研究迫切需要模擬技術來為之開辟捷徑,攻克熱加工溫度范圍窄、工藝—組織—性能關系復雜多樣等難題。國內外已采用熱模擬技術和數值模擬技術對鈦合金熱變形機制與微觀組織演變開展了大量的研究工作,獲得了力能參數與工藝參數、微觀組織關系等結果,可起到優化生產工藝、提高產品質量的作用和效果。但是由于材料性能數據不準確、邊界條件和摩擦參數難貼近實際、宏觀變量研究未涉及微觀組織變化等因素,因此模擬結果跟實際生產相比存在一定的誤差。未來鈦合金熱變形機制及微觀組織演變規律的研究須將物理模擬技術和數值模擬技術有機結合,建立更加符合實際生產過程的宏觀有限元模型,并將其與微觀組織演變模型耦合,力求模擬結果不僅能為現場生產提供理論依據,而且能夠定量地指導現場工藝,最終達到實時跟蹤變形過程、控制產品質量的目的。

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