鈦合金4-鈦合金應用

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1、鈦與鈦合金應用篇在前三篇當中，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，都是為了應用。這第四篇，就是應用篇。此篇屮的絕大多數技術概念，前文已有詳述。再次強調，文中涉及的所有國內外案例和數據，都來自互聯網報道和公開岀版物。歡迎大家的批評指正。第一部分、工業(yè)純鈦的應用：第一篇提到過，工業(yè)純鈦按照國標分為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,因為它的耐腐蝕性和綜合力學性能比較適中，抗腐蝕能力比常用的不銹鋼強15倍，使用壽命長10倍。因此廣泛用于石油化

2、工設備、濱海發(fā)電裝置、海水淡化裝置和艦艇零部件。如果需要高強度和耐磨性，就需要采用TA4。而對成形性要求高時，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堆的零件。這是鈦的工業(yè)應用。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合，是理想的生物材料，因此在醫(yī)療領域大顯身手。高爾夫球桿和網球拍的外框、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。這是鈦的生活應用。純鈦應用，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，我們就來細細一品：第二部分、鈦合金的應用:中國鈦合金的應用領域，主要集中在石油、化工等工業(yè)領域，并逐步向航空航天、海洋化工和口常生活擴展。根據《輕合金叢書》等介紹，我們可以對近年來中國鈦合金的應用發(fā)展管窺一斑。表1:部分鈦合金在中國的應用合金牌號9特征應用領域卩Ti-B18p高強度1250MPa抗沖擊相航空航天PTi?H22高強度BOONlPa抗沖擊心航空航天3TP-650^粒子強化鈦基復合材料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咼溫和咼強度a航空航天卩Ti2AlNt^鈦隸E.咼溫a航空航天3TC4?LCq中等強度咼韌性心航空航天Q?Ti?40w抗撓性，耐熱性心航空機械卩HE132高強度模數2航空航天3Ti?32抗咼溫和海水腐蝕海洋化工QTi-75P中等強度，抗海水腐蝕，焊接性a海洋化工3Ti?72低強度，冷成形性心海洋化工3Ti?B］如高強度1250Pa抗腐蝕a海洋化工卩TAMZa生物適應性a移植摻雜QTZNTq機械適應性和生物適應性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和碳纖維復合材料i樣，本文對鈦合金重點關注的，仍然是航空航天領域的應用。下面我們就來聊聊這方面的情況。一航空領域重點看兩個領域:1高溫及阻燃鈦合金（用于航空發(fā)動機）2承力及強韌鈦合金（用于飛機結構）。其實，這二者有很多交叉如發(fā)動機支撐結構件，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)動機型號Q鈦合金用量占結構重量卩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)動機鈦合金用量中國某型渦扇發(fā)

6、動機20滄club.chma*（兵器迷推測為WS-10）數據說話。進步，那是看得見的；差距，那是明擺著的。結合中國的應用情況，我們重點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，中國國標牌號TC-4,屈于a+卩合金。這是一個大家族，既有結構合金，也有耐溫合金。自美國1954年作為結構合金采用以來，占美國鈦合金消費量的60%（其他有25%為耐蝕合金，15%為其他結構合金）。TC?4應用歷史悠久，性能數據最全、用量最大，在全球鈦合金中占有最重要的基礎地位。國內應用:在中國，TC4同樣是鈦合金應

7、用的基礎。而它的奠基人，乃至整個中國航發(fā)耐溫鈦合金的奠基人，就是中國鈦合金領域當仁不讓的人腕，航空報國金獎的得主——曹春曉院士。圖1：曹春曉院士根據中國航空報、航空材料學報報道：1964年底，航材院鈦合金研究室的領導和專業(yè)組長曹春曉釆用TC4取代鋼制成渦噴6發(fā)動機的壓氣機轉子葉片和盤。1966年，試車達到244小時，圓滿達標。1969年制成裝有TC4葉片和盤件的兩臺渦噴6A型發(fā)動機安裝在同一架飛機上，完成了我國第一架有發(fā)動機用鈦合金盤、葉片的飛機試飛任務。1970年開始，渦噴6B型發(fā)動機在制造中選用TC4,并進行了小批量生產

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