钛的塑性高,但强度低,因而限制了它在工业上的应用。为了获得要求的性能,扩大钛的使用范围,在钛中添加不同的合金元素,得到各种不同牌号的钛合金。工业钛合金的化学成分见表1。 1.钛合金的分类 按退火后的组织,钛合金可以分为三大类: (1)α合金及近α合金。 (2)(α β)合金。 (3)β合金及近β合金。 国家标准用TA代替α合金;TB代表β合金;TC代表(α β)合金。例如TA1为工业钛;TB1为β钛合金;TC4为(α β)钛合金。新试制的合金多直接沿用美国标准,用合金元素及含量来表示。例如Ti-1023合金是以钛为基,含10%钒、2%铁和3%铝的合金。 2.钛合金中的合金元素 根据对钛的同素异晶转变温度的影响,钛合金中的合金元素可以分为四类: (1)α稳定元素 能提高钛的同素异晶转变温度,扩大α相区,亦即增大α相稳定性的元素称α稳定元素。铝以及作为杂质存在氧、碳、氮属于α稳定元素(图2(a))。 图2 钛合金状态图类型及各种元素的作用 表1 工业钛及钛合金的化学成分和性能 牌号 合金元素含量/(%)(质量) 杂质元素含量不大于/(%)(质量) 状态 室温性能 高温性能 备注 Ti Al Cr Mo V Si 其他 Fe Si C N H O σb MPa σ0.2 MPa δ % ψ % αk kJ/m2 温度 ℃ σb MPa σ100 MPa TA0 基 0.03 0.03 0.03 0.01 0.015 0.05 退火 TA1 基 0.15 0.10 0.05 0.03 0.015 0.10 退火 345 25 50 800 棒材 TA2 基 0.30 0.15 0.10 0.05 0.015 0.15 退火 440 20 45 700 棒材 TA7 基 4.0~5.5 2.0~3.0Sn 0.30 0.15 0.10 0.05 0.015 0.20 退火 785 10 27 300 350 490 440 棒材 Ti-55 基 5.0 1.0 0.2 4.0Sn 1.0Nb 980 900 10 25 550 610 430 Ti-811* 基 8.0 1.0 1.0 0.04 0.0080~0.100 968 924 19 38 TB1 基 3.0~4.0 10.0~11.5 7.0~8.0 0.30 0.15 0.10 0.04 0.015 0.15 淬火 时效 ≤980 1270 18 5 30 10 300 150 棒材 TB2 基 2.5~3.5 7.5~8.5 4.7~5.7 4.7~57 0.30 0.05 0.05 0.04 0.015 0.15 退火 ≤980 18 40 300 棒材 Ti-22 基 3.2~3.7 9.5~10.5 7.5~8.5 0.8~1.2Fe 0.10 0.05 0.04 0.015 0.18 固溶 835~930 65 丝材 Ti-15-3 基 3.0 3.0 15.0 3.0Sn 时效 ≥1000 ≥965 7 Ti-1023* 基 2.96 9.94 1.85Fe 0.037 0.012 0.001 0.095 双重退火 1150 1120 8 27 棒材 Ti-17 基 5.0 4.0 4.0 2.0Zr 2.0Sn 1120 1030 7 15 TC1 基 1.0~2.5 0.8~2.5Mn 0.40 0.15 0.10 0.05 0.015 0.15 退火 590 15 30 450 350 345 325 棒材 TC2 基 2.0~3.5 0.8~2.0Mn 0.40 0.15 0.10 0.05 0.015 0.15 退火 685 12 30 400 350 420 390 棒材 TC3 基 4.5~6.0 3.5~4.5 0.30 0.15 0.10 0.05 0.015 0.15 退火 885 10 400 590 540 板材 TC4 基 5.5~6.8 3.5~4.5 0.30 0.15 0.10 0.05 0.015 0.15 退火 890 825 10 30 400 400 620 570 棒材 TC6 基 6.5~7.0 0.8~2.3 2.0~3.0 0.15~0.40 0.2~0.7Fe 0.10 0.05 0.015 0.20 退火 930 10 23 295 400 735 665 棒材 TC9 基 5.8~6.8 2.8~3.8 0.20~0.40 0.35~1.0Fe 0.35~1.0Cu 0.10 0.05 0.015 0.15 退火 1120 9 25 300 500 835 610 棒材 TC10 基 5.5~6.5 5.6~6.5 0.35~1.0Fe 0.35~1.0Cu 0.15 0.10 0.04 0.015 0.20 退火 1030 1030 12 12 25 40 350 400 400 835 785 TC11 基 5.8~7.0 2.8~3.8 7.5~8.5 0.20~0.35 0.25 0.10 0.05 0.12 0.015 双重退火 1030~1225 930 9 30 295 500 685 590 棒材 * 为某炉批实测数据平均值。