高溫鈦合金使用溫度高,高溫下的強度、抗氧化性能、抗蠕變性能以及抗疲勞性能優(yōu)異,是先進航空航天發(fā)動機和火箭推進系統(tǒng)中所用高溫結(jié)構(gòu)材料的主要研究方向和發(fā)展趨勢之一。高溫鈦合金的使用溫度從最初的300℃提高到現(xiàn)在的600℃經(jīng)歷了近40年的時間。高溫鈦合金的發(fā)展極為緩慢和艱難,平均每10年才提高70℃左右,到目前為止使用溫度仍然沒有突破600℃。我國對高溫鈦合金的研究和應(yīng)用相對國外來說比較晚,開始主要走仿制和創(chuàng)制相結(jié)合的路線。在上世紀(jì)六七十年代,先后研制了使用溫度為450℃的TC6和Ti-679合金,以及使用溫度為500℃的TC9和TC11等合金。進入八十年代,高溫鈦合金的研究取得進一步進展,使用溫度達到550℃。西北有色金屬研究院研制的Ti633G和Ti53311S合金,以及由中科院金屬研究所、寶雞有色金屬加工廠和北京航空材料研究院聯(lián)合研制的Ti55合金都是我國550℃使用的高溫鈦合金典型代表。我國600℃高溫鈦合金主要有中科院金屬研究所在Ti55合金基礎(chǔ)上改進的Ti60合金和西北有色院研制的Ti600合金,這兩種國產(chǎn)高溫鈦合金的性能指標(biāo)與國外高溫鈦合金性能相當(dāng),有些指標(biāo)甚至超過國外成熟高溫鈦合金。目前,國內(nèi)的研究重點多集中在500℃以上使用的高溫鈦合金材料及其塑性成形技術(shù)(擠壓、鍛造、軋制等)方面,并已經(jīng)開發(fā)出相關(guān)產(chǎn)品,而對高溫鈦合金的鑄造性能、凝固組織控制、界面反應(yīng)以及其他熔模鑄造方面的研究較少。哈爾濱工業(yè)大學(xué)針對Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系高溫鈦合金成分多元化、成分復(fù)雜的特點,評價了其凝固組織、鑄造性能及力學(xué)性能,并探討了界面反應(yīng)、型殼制備等相關(guān)技術(shù)及理論問題,探索了該合金系薄壁復(fù)雜鑄件工程化應(yīng)用的途徑。
近幾年來,隨著我國新型高性能飛行器的發(fā)展,更高使用溫度的高溫鈦合金成為重要的發(fā)展趨勢之一。越來越高的飛行速度對殼體及發(fā)動機材料提出了更苛刻的條件,要求短時間使用溫度高(約為>600℃)、工藝性能優(yōu)良等,現(xiàn)有的高溫鈦合金已不能滿足技術(shù)指標(biāo)要求。中科院金屬所研制了一種兩相高溫鈦合金Ti650,該合金在650℃下的屈服強度可達到510MPa以上,可用于生產(chǎn)薄板、厚板、鍛件及棒材等。寶鈦集團通過高合金化和多元復(fù)合強化的方式,在600℃高溫鈦合金基礎(chǔ)上添加高熔點W、Nb元素,研發(fā)了一種可短時用于650-700℃的變形高溫鈦合金B(yǎng)Ti-6431S。哈爾濱工業(yè)大學(xué)也研制了一種650-700℃短時工作的高溫鈦合金,并軋制出了薄板材,并通過成分調(diào)整,改善了合金的鑄造性能,研制出薄壁鑄件。但總體上看,短時高溫鈦合金從材料制備到成形與連接技術(shù)還有待于進一步發(fā)展,并缺乏相關(guān)應(yīng)用研究。









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