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專注于鈦及鈦合金、鎳材、鋯材產(chǎn)品的生產(chǎn)與銷售

主營產(chǎn)品:鈦材、鎳材、鋯材(管道、管件、法蘭、管、板、棒、鍛件)等

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鈦及鈦合金鍛造化學(xué)成分對(duì)性能的影響及其與組織的關(guān)系

化學(xué)成分對(duì)鈦合金性能影響規(guī)律性的系統(tǒng)研究從研制鈦合金時(shí)就開始了,大量的研究工作討論了具體合金的合金化理論。在合金中,通常規(guī)定足夠?qū)挼暮辖鹪刈畹秃妥罡吆恐g的范圍(從0.5%到1.5%),這樣增加了性能的分散性,但與此同時(shí)卻保證了將成分控制在合格范圍內(nèi)的可能性,以便提高從使用條件考慮最重要的性能指標(biāo)。在不考慮氧和氮的情況下,合金中元素最低含量和最高含量之和的差值是:TC6-4.5%,TC4-2.5%,TC11-3.9%,TC18-6.3%,C18-6.3%,BT25y-5.3%%。因而,必然帶來性能有一個(gè)變化的范圍,例如在相同的組織情況下,TC6合金力學(xué)性能的變化可能達(dá)到:b-260MPa,K1c-53MPa·m2,σ-1-170MPa,0400-130MPa
由此得出,為了對(duì)具體使用條件的合金預(yù)測(cè)其最佳的成分,必須以掌握性能與成分的多因素定量關(guān)系式作為基礎(chǔ)。對(duì)于TC6、TC11、BT8和其他合金采用數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法獲得了相似的關(guān)系式。其中某些適用于具有球狀組織的TC6(式(4-1)~式(4-5))和TC11(式(4-6))合金的關(guān)系式如下(其中CA為A1元素的含量,CM.為Mo元素的含量,C.為雜質(zhì)0元素的含量,其余類推)。

拉伸強(qiáng)度:
σb=58+3.0CA+3.5Cм+3.5Cc+7.0CF.+17Csi+83C.(4-1)
斷面收縮率:
4=114-4.2CA-5.0CMo-5.0Cc-10CFe-24Csi-120Co(4-2)
沖擊韌性:
Kcu=12-0.4CA1-0.5Cмo-0.5Cc-。0CFe-3.4Csi-15C.(4-3)
斷裂韌性:
K1c=546-21CA-25CMo-25Cc-4.9CFe-128Csi-596(4-4)
450℃持久強(qiáng)度:
4100=21+4.5CA1+1.5CMo+1.9Cc+2.2CF+1.8Csi+43C.(4-5)
500℃持久強(qiáng)度:
0500=26+4.9CA1+1.3CM.+0.5Cz+2.1Csi-7.4C.(4-6)
對(duì)這些關(guān)系式的分析表明,所研究合金的拉伸強(qiáng)度、持久強(qiáng)度和疲勞極限隨著所有元素含量的增加而提高(氧除外),而塑性、沖擊韌性(Kcu)和斷裂韌性則相應(yīng)降低。按照對(duì)強(qiáng)度性能、塑性和韌性指標(biāo)影響的降低程度,合金元素和氧可以按以下次序排列:氧、硅、鐵、鉻、鉬、鋁、鋯。而按照對(duì)持久強(qiáng)度的影響,在氧之后鋁占據(jù)第二的位置。
在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上對(duì)獲得的關(guān)系式的驗(yàn)證表明,性能的計(jì)算、值和實(shí)驗(yàn)值有很好的相似性。這樣就有可能在必要情況下利用這些關(guān)系式將合金成分控制在合格范圍內(nèi)。
根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)能夠作出一個(gè)基本的結(jié)論是:用鋁、鋯和錫合金化與用β穩(wěn)定元素合金化相比,在較小程度上影響性能對(duì)組織的敏感性。當(dāng)上述α穩(wěn)定元素含量每增加1%時(shí),性能對(duì)組織的敏感系數(shù)K的提高為0.03~0.05,而β穩(wěn)定元素每增加1%時(shí),K提高0.1~0.15.此外,合金化程度的不同也直接影響合金的組織參數(shù)與性能的關(guān)系,例如,α型TA7合金未曾發(fā)現(xiàn)厚度小于3.5μm的片層,在β穩(wěn)定系數(shù)
Kg=0.18的近α型OT4合金中未曾發(fā)現(xiàn)厚度小于1.5μm的片層,而KB=0.33~0.54的(α+β)型TC11和TC6合金最小α片厚度為0.11~0.2μmm,可見,隨著系數(shù)KB的提高,α片可能更精細(xì)。這正是為什么(α+β)合金比α和近α合金具有眾所周知的更高的力學(xué)性能對(duì)組織類型的敏感性的原因。



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