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鋁和鎵對鈦棒及鈦板的性能影響

來源:鈦棒,鈦板,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金 發布時間:2014-10-9 10:36:22
鈦合金中加入鋁,可以通過與高熔點金屬形成中間合金,防止難容金屬夾雜,使鑄錠成分均勻。如78%Mo的鉬-鋁中間合金可將鉬的熔點降低到1900℃左右。目前有人正研制以Ti3AL和TiAL為基的新型高溫鈦合金,但離實際工業生產還有一定距離。鋁和鎵均與a鈦板和β鈦形成替代式固溶體,主要起固溶強化作用。在可熱處理β合金中,為了防止由于亞穩定β相分解時產生ω相而引起脆性,需要加入一定量的鋁,一般在3%左右。冶標中的鈦合金,除工業純鈦外,幾乎都含有一定量的鋁。
 
為了控制因出現a2相引起的脆化,考慮了鋁和其它元素對a2相析出的影響,提出了鋁當量的概念。在a鈦合金中,鋁當量有如下關系:
 
AL`=AL+1/3Sn+1/6Zr+10O`≤8
 
式中,AL`為鋁的當量,AL、Sn、Zr皆為這些元素在鈦合金中的重量百分含量。O`為間隙元素的影響,也稱為氧當量。氧當量為:
 
O`=O+C+2N
 
式中O、C及N均為這些元素在鈦合金中的重量百分含量。當鈦合金添加硅時,鋁當量應為:
 
AL`=AL+1/3Sn+1/6Zr+4Si≤8
 
這些公式在實際應用時都有一定的效果。
 
鋁和鎵都可以提高鈦棒的a+β/β相變點。10%的鋁可將相變點提高到1080℃左右。鎵的能力要弱一些。鋁提高鈦的開始再結晶溫度對鈦合金中馬氏體轉變開始點(MS)影響不大。過量的鋁和鎵會在使用溫度下生成以Ti3M為基的a2有序相。此外,存在于亞穩定β相中的鋁,可促進ω相往a相的轉變,從而減少合金中時效ω相的體積百分數。
 
鋁和鎵對性能的影響,鋁和鎵都能提高鈦的室溫及高溫抗拉強度,對高溫塑性影響不大。隨著鋁含量的增加,鈦-鋁合金的密度和泊松系數呈線性下降。在固溶度范圍內,鋁能有效地提高鈦的彈性模量、剪切模量、比電阻及線膨脹系數。當出現a2相時,這些性能出現一個峰值。在鈦-鋁系合金中出現以Ti3AL為基的a2有序相時,鈦合金的抗拉強度升高,塑性和韌性變壞。這個有序相往往在耐熱鈦合金于高溫Ti3Ga相的作用與Ti3AL相類似。
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