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α-β型钛合金

相变点：955±15℃。

TC21钛合金的性能见表7-4-28。α-β型钛合金

宝鸡西部锆材金属材料有限公司主营；锆及锆合金 钽铌材料 钛及钛合金锻件 加工件 锆棒 锆板 锆箔 锆锻件 锆丝材等等

TC1钛合金

一、概述

TC1钛合金是低合金化的Ti-Al-Mn系近a型钛合金，含有2%的a稳定元素Al，对a相起固溶强化的作用。还含有1.5%的共析型b稳定元素Mn，起到强化b相并改善工艺塑性的功能。TC1钛合金名义成分的铝当量为3.0，钼当量为2.5，其主要性能特点是比工业纯钛略高的使用强度和很好的工艺塑性。该合金还具有良好的焊接性能和热稳定性，长时间工作温度350℃。

TC1钛合金最适合于制造形状复杂的板材冲压并焊接的零部件，在航空航天工业和民用行业中获得了广泛应用。该合金只在退火状态下使用，不能采用固溶时效处理进行强化，其主要半成品是板材、棒材、管材、锻件、型材和丝材等。

在飞机和航空发动机结构中，TC1合金主要用于制造形状较复杂、强度要求不高的板材冲压成形并焊接的零部件。350℃下的工作寿命为2000h，300℃下的工作寿命可达30000h。某型号战斗机上TC1合金板材的单机用量达到230Kg，主要用于制造后机身的机尾整流罩、蒙皮和外侧壁板等。航空发动机中，TC1合金主要用于制造各种壳体和隔热罩。

TC1钛合金在民用行业中也获得广泛应用，例如汽车工业中的消音器、车架和吊挂件等。

二、化学成分

GB/T 3620.1-2007《钛及钛合金牌号和化学成分》所规定的化学成分见表7-4-1。

                  表7-4-1 TC1钛合金化学成分          质量分数/%

主要成分

杂质，不大于

Al

Mn

Ti

Fe

C

N

H

O

其他元素

单个

总和

1.0～2.5

0.7～2.0

余量

0.30

0.08

0.05

0.012

0.15

0.10

0.40

 

三、合金性能

密度4.55g/cm3，室温弹性模量127GPa，相变点920±20℃，硬度HBS210-250。

技术标准规定的性能见表7-4-2

表7-4-2  技术标准规定的TC1钛合金性能

技术标准

品种

状态

规格

mm

取样

方向

室温性能

高温性能

Rm

Mpa

Rp0.2

MPa

A

%

Z

%

a

(°)

350℃

400℃

Rm

Mpa

σ100h

Mpa

Rm

Mpa

σ100h

Mpa

不小于


GB/T 3621-

2007

板材

M

0.5～1.0

＞1.0～2.0

＞2.0～5.0

＞5.0～10.0

LT

590～735

-

25

25

20

20

-

100

70

60

-

340

320

310

295

GJB 2505A-

2008

板材

(带材)

M

0.5～1.0

＞1.0～2.0

＞2.0～5.0

＞6.0～10.0

LT

(L)

590～735

460

25

25

20

20

-

100

70

60

-

340

320

310

295

GB/T 3623-

2007

丝材

M

0.1～7.0

L

实测

-

实测

-

-

-

-

-

-

GB/T 2965-

2007

棒材

M

横截面积不大于1612.5px2且矩形棒的截面厚度不大于76mm

L

585

460

15

30

-

345

325

-

-

GJB 2218A-

2008

棒材

M

12～100

L

585

460

15

30

-

345

325

-

-

GJB 2744A-

2007

锻件a

M

≤150

C

595

实测

15

30

-

345

325

-

-

a: aKU不小于44J/cm2

 

TC4钛合金

一、  概述

TC4（Ti-6Al-4V）钛合金是世界上开发最早、应用最广的钛合金。它的产量约占全世界各种钛合金半成品总产量的一半以上，在航空航天工业中超过80%。Al通过固溶强化α相提高合金的室温强度和热强性能，而V既提高强度又改善塑性。V还能抑制α2超结构相的形成，避免在长时间使用过程中出现合金脆化。

TC4钛合金的主要特点是优异的综合性能和良好的工艺特性。还具有优良超塑性，适合于用各种压力加工方法进行成形，并采用各种方式进行焊接。

TC4钛合金的主要半成品形式是棒材、锻件、薄板、厚板、型材和丝材等。该合金主要在退火状态下使用，也可以采用固溶时效强化，然而淬透截面不超过25～30mm，固溶时效强化不适合厚大工件。目前，针对不同的使用条件和工艺要求，各国都出现了许多Ti-6Al-4V钛合金的改型，其主要区别是不同的Al、V含量和较低的间隙元素杂质含量，还有添加微量Ru的Ti-6Al-4V合金。

TC4钛合金在航空航天中主要用于制造飞机结构中的各种梁、隔框、滑轨、起落架梁，航空发动机的风扇和压气机盘、叶片，航天火箭的壳体、压力容器以及各种类型的紧固件。用TC4钛合金代替30CrMnSiA结构钢，可以减轻零件重量约30%。

TC4钛合金在民用行业中也获得了广泛应用。例如电力工业中的燃气轮机叶片，造船工业中的船舶推进器，海洋工程中的近海油田钻井平台，化学工业中的各种耐蚀泵，医学中的人工植入物，各种运动器材等。

TC4钛合金可用于制造汽车车架、曲柄轴、连杆、螺栓、进油阀和悬挂弹簧等。

相近牌号  有：

Ti-6Al-4V，Ti-6Al-4V ELI， Ti-6Al-4V SP，Ti-6Al-4V ELI SP(美国)；

BT-6，BT-6C，BT-6Ч，BT-6Γ，BT-6К，BT-6КТ（俄罗斯）；

IMI-318，IMI-318ELI（英国）;

TiAl6V4（德国）;T-A6V（法国）；SAT-64（日本）。

二、化学成分

GB/T 3620.1-2007《钛及钛合金牌号和化学成分》所规定的化学成分见表7-4-3。

                  表7-4-3 TC4钛合金化学成分          质量分数/%

主要成分

杂质，不大于

Al

V

Ti

Fe

C

N

H

O

其他元素

单个

总和

5.5～6.75

3.5～4.5

余量

0.30

0.08

0.05

0.015

0.20

0.10

0.40

三 、合金性能

密度ρ=4.44g/cm3，室温弹性模量112GPa，泊松比0.34，硬度HB293-361，相变点995-997±5℃。

技术标准规定的性能见表7-4-4。

表7-4-4  技术标准规定的TC4钛合金性能

技术标准

品种

状态

规格

mm

取样

方向

室温性能

高温性能

Rm

Mpa

Rp0.2

MPa

A

%

Z

%

a

(°)

ak

J/cm2

400℃

500℃

Rm

Mpa

σ100h

Mpa

Rm

Mpa

σ100h

Mpa

不小于

GB/T 3621-

2007

板材

M

0.8～2.0

＞2.0～5.0

＞5.0～10.0

＞10.0～25.0

LT

895

830

12

10

10

8

-

105a

-

590b

540b

440b

195b

GJB 2505A-

2008

板材

带材

M

0.8～4.0

＞4.0～5.0

＞5.0～10.0

＞10.0～30.0

LT

925～1150

925～1150

895～1100

895～1100

870

870

825

825

12

10

10

9

-

105a

-

590

540

440

195

GB/T 6613-

1986

板材

M

0.8～4.0

≥4.0～10.0

≥10.0～25.0

LT

925

900

880

870

825

815

12

10

9


35

30

-


590

540

440

195

GB/T 2965-

2007

棒材

M

横截面积不大于1612.5px2且矩形棒的截面厚度不大于76mm

L

895

830

10

25

-

-

620

570

-

-

GB/T16598-

1996

饼环材

M

截面积不大于2500px2

C

895

825

10

25

-

-

-

-

-

-

GJB 2218A-

2008

棒材

M

12～100

＞100～150

＞150～220

L

895

825

10

9

8

25

20

15

-

-

620

-

-

570

-

-

-

-

-

-

-

-

锻坯

M

38～110

C

895

825

10

25

-

-

-

-

-

-

GJB 2219-

1994

棒材

线材

STA

4.0～14.0

L

1100

1000

10

20C

-

-

-

-

-

-

GJB 2220-

1994

饼环材

M

外径：340～620

内径：250～400

高度：60～270

m≤80kg

C

895

825

10

-

-

-

615d

570



GJB 2744A-

2007

锻件

M

≤200

L

LT

ST

C

895

895

895

895

825

825

825

825

10

10

8

10

30

25

20

25

-

35

-

-

34.5

600d

-

-

600d

560

-

-

570



GJB 1538A-

2008

棒材

M

12～50

＞50～75

＞75～100

＞100～150

＞150～220

L

930

895

895

895

895

860

825

825

825

825

10

25

25

25

25

20

-

-

615d

615d

615d

600d

-

570

570

570

560

-

-

-

GJB 391-

1987

饼材

M

-

C

873

-

12

33

-

39.2





GJB 494A-

2008

棒材

M

≤50

＞50～70

L

930

895

860

825

10

25

-

31f

615d

570



HB 7238-

1995

锻件

M

m≤60kg

C

895

825

10

25

-

345e

615d

570



GJB 2896A-

2007

精密

铸件

M,HIP

-

附铸

试样

885

785

5

12

-

-

-

-

-

-

a:适用于厚度不大于4.75mm的板材。

b:适用于厚度不大于10.00mm的板材。

c:直径小于7mm产品的伸长率和断面收缩率报实测。

d:伸长率不小于12%,断面收缩率不小于40%。

e:单位为KJ/m2。

f:单位为J。

应力集中敏感性见表7-4-5。

表7-4-5 TC4钛合金应力集中敏感性

品种

规格

mm

状态

取样

方向

q

℃

s bH，

MPa

s bH

/s b

Kt=2

Kt=3

Kt=4

Kt=5

Kt=2

Kt=3

Kt=4

Kt=5

棒材

20

退火

L

－70

—

1815

—

—

—

1.53

—

—

－40

—

1722

—

—

—

1.52

—

—

－20

—

1663

—

—

—

1.50

—

—

20

1548

1599

1619

1545

1.55

1.60

1.62

1.54

150

—

1306

—

—

—

1.51

—

—

250

—

1146

—

—

—

1.47

—

—

350

—

1063

—

—

—

1.50

—

—

450

—

976

—

—

—

1.50

—

—

热稳定性，试样热暴露后的室温拉伸性能  见表7-4-6。

表7-4-6 TC4钛合金试样热暴露后的室温拉伸性能

品种

规格

mm

状态

取样

方向

热暴露

q，℃

条件

t，h

Rm

MPa

sR p0.2

MPa

A

%

jZ

%

棒材

20

退火

L

未暴露

1000

—

16.8

41.5

350

100

1029

948

14.8

39.5

500

1021

944

15.9

42.4

1000

1029

941

14.9

42.9

400

100

999

911

14.7

42.0

500

989

918

15.1

42.2

1000

988

916

15.4

39.9

450

100

987

917

16.4

42.6

高温持久性能见表7-4-7。

表7-4-7 TC4钛合金高温持久性能

品种

规格

mm

状态

取样

方向

q

℃

sσ100h

MPa

s σ100h

MPa

棒材

22

退火

L

250

735

—

300

686

686

350

657

657

400

588

608

 

高温蠕变性能见表7-4-8。

表7-4-8 TC4钛合金高温蠕变性能

品种

规格

 mm

状 态

取样

方向

q

℃

s 0.1/100

MPa

s 0.2/100

MPa

棒材

20

退 火

L

300

530

579

350

392

471

400

177

235

    高周疲劳旋转弯曲疲劳极限见表7-4-9。

表7-4-9 TC4钛合金旋转弯曲疲劳极限

品种

规格

mm

状 态

取样

方向

q

℃

Kt

R

N

周

s D

MPa

棒材

24

退 火

L

20

1

1.72

-1      -1

2×107

2×107

481

275

200

1

1.72

-1      -1

2×107

2×107

432

265

300

1

1.72

-1      -1

2×107

2×107

422

235

400

1

1.72

-1      -1

2×107

2×107

412    206

 

TC6钛合金

一、 概述

TC6钛合金的名义成分为Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-0.3Si，是一种良好的马氏体型a-b两相钛合金，含有a稳定元素Al、同晶型b稳定元素Mo和共析型b稳定元素Cr、Fe和Si，b稳定系数Kb=0.6。该合金的使用状态一般为退火状态，也可进行适当的强化热处理。TC6合金的室温强度和在450℃下热强性能高于TC4合金。该合金还具有较好的热加工工艺性能，可以进行焊接和各种方式的机械加工。

TC6钛合金主要用来制造航空发动机的压气机盘和叶片等零件，能在400℃以下长时间工作6000h以上和在450℃工作2000h以下。该合金还可作为中强合金用来制造飞机的隔框、接头等承力结构件及不同用途的紧固件。生产的半成品主要有棒材、锻件及模锻件等

相近牌号 有 BT3-1(俄罗斯)。

二、化学成分 

GB/T3620.1－2007《钛及钛合金牌号和化学成分》规定的化学成分见表7-4-10。

表7-4-10 TC6钛合金的化学成分          质量分数/%

主要成分

杂质，不大于

Al

Mo

Cr

Fe

Si

Ti

C

N

H

O

其他元素①

5.5～7.0

2.0～3.0

0.8～2.3

0.2～0.7

0.15～0.40

余量

0.08

0.05

0.015

0.18

单个

总和

0.10

0.40

三、合金性能

密度4.50g/cm3，室温弹性模量125GPa，泊松比0.30，相变点970±20℃，硬度HB285-340℃。

技术标准规定的性能见表7-4-11。

表7-4-11　技术标准规定的TC6钛合金性能

技术标准

品种

状态

规格

mm

取样

方向

室温性能

高温性能


Rm

Mpa

Rp0.2

MPa

A

%

Z

%

ak

J/cm2

400℃

Rm

Mpa

σ100h

Mpa

不小于



GB/T 2965-

2007

棒材

M

横截面积不大于1612.5px2且矩形棒的截面厚度不大于76mm

L

980

840

10

25

-

735

665

GJB 2218A-

2008

棒材

M

12～100

＞100～150

L

980

840

10

25

-

735

-

665

-

锻坯

M

38～110

C

895

825

10

25

-

-

-

GJB 2744A-

2007

锻件

M

≤200

L

LT

980～1180

980～1180

880

880

10

8

25

20

29.5

29.5

705a

665

STA

≤60

L

1180

-

6

20

29.5



a:伸长率不小于14%,断面收缩率不小于40%。


    高温持久性能见表7-4-12。

表7-4-12 TC6钛合金的高温持久性能

品 种

规格

mm

状 态

取 样

方 向

q

℃

s100h

s500h

s2000h

MPa

锻  棒

(网篮组织)

≤60

等温退火

L

300

804

794

765

400

765

745

706

450

598

578

520

500

392

-

-

固溶时效

L

300

1020

1010

1000

400

932

902

863

450

657

618

510

500

353

-

-

模锻件

(网篮组织)

95

普通退火

L

400

800

-

-

    高温蠕变性能见表7-4-13。

表7-4-13 TC6钛合金的高温蠕变性能

品 种

规格

mm

状 态

取 样

方 向

q

℃

s0.2/25

s0.2/50

s0.2/100

s0.2/500

s0.2/1000

MPa

锻 棒

(网篮组织)

≤60

等 温

退 火

L

300

－

－

637

608

588

400

510

500

490

441

363

450

289

284

275

226

196

500

98

88

78

－

－

固 溶

时 效

L

300

－

－

784

765

735

400

－

－

588

510

431

450

392

－

245

196

－

500

－

－

－

－

－

模锻件

(网篮组织)

d 95

普通退火

L

400

－

－

410

－

－

 

TC11钛合金

一、  概述

TC11钛合金的名义成分为Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si，是一种α-β型钛合金耐热钛合金，铝当量为3.5，钼当量为7.3。该合金还具有良好的热加工工艺性(包括常规工艺性能和超塑性)，可以进行焊接和各种方式的机加工。该合金的β热处理及等温锻已获得迅速的发展。

该合金对热盐应力腐蚀也存在着一定的敏感性。

该合金主要用于制造航空发动机的压气机盘、叶片、鼓筒等零件，也可用于制造飞机结构件。通过α-β区的热变形和热处理，该合金的最高长期工作温度为500℃。生产的半成品有棒材、锻件和模锻件等。

TC11钛合金是我囯空应用较广的高温钛合金，最高使用温度500℃，主要应用在航空发动机压气机的零部件，如叶片、盘件、鼓筒和轴类等。也可以制成异形铸件，制件的使用工作条件为，在退火状态可用于500℃以下500小时和550℃以下100小时以及450℃以下1000小时，在强化处理状态可用于500℃以下100小时工作的零件和在700℃以下一次性工作的零件。

相近牌号 有 BT9 (俄罗斯)。

二、化学成分

GB/T 3620.1-2007《钛及钛合金牌号和化学成分》所规定的化学成分见表7-4-14。

表7-4-14 TC11钛合金的化学成分          质量分数/%

主要成分

杂质，不大于

Al

Mo

Zr

Si

Ti

Fe

C

N

H

O

其他元素

单一

总和

5.8～7.0

2.8～3.8

0.8～2.0

0.20～0.35

余量

0.25

0.08

0.05

0.012

0.15

0.10                   

0.40

三、合金性能

密度4.48g/cm3，室温弹性模量123GPa，泊松比0.33，相变点1000±20℃，硬度HB331-343℃。

技术标准规定的性能  见表7-4-15。

表7-4-15  TC11钛合金技术标准规定的性能

技术标准

品种

状态

规格

mm

取样

方向

室温性能

高温性能

Rm

Mpa

Rp0.2

MPa

A

%

Z

%

ak

J/cm2

500℃

Rm

Mpa

Rp0.2

MPa

A

%

Z

%

σ35h

Mpa

σ100h

Mpa

不小于

GB/T 2965-

2007

棒材

M

a

L

1030

900

10

30

-

685

-

-

-

640

-

GJB 2218A-

2008

棒材

M

12～100

＞100～150

L

1030

1030

910

910

9

8

30

23

-

685

-

-

-

-

640

-

-

锻坯

M

38～110

L

1030

910

8

23

-

-

-

-

-

-

-

GJB 2220-

1994

饼环坯

M

38～110

m≤60kg

C

1060～1230

910

8

23

295b

-

-

-

-

-

-

GJB 2744A-

2007

锻件

M

≤100

L

C

1030

1030

910

885

9

8

25

23

29.5

29.5

685

-

12

40

640

590

GJB 494A-

2008

棒材

M

≤70

L

1030～1230

930

9

30

24

685

-

12

45

640

-

HB 7238-

1995

锻件

M

m≤60kg

C

1030～1225

885

8

23

295b

-

-

-

-

-

-

HB 5263-

1995

盘模

锻件

M

-

C

1030～1230

885

8

23

295b

-

-

-

-

-

-

a:横截面积不大于1612.5px2且矩形棒的截面厚度不大于76mm。

b:单位为J。

   棒材的高温持久性能见表7-4-16。

表7-4-16  TC11钛合金棒材的高温持久性能

品种

d,mm

状态

取样方向

θ, ℃

σ100h, MPa

σ300h, MPa

σ100h, MPa

棒材

20

双重退火

L

300

350

400

450

500

550

912

912

902

834

647

373

-

-

1285

1275

1177

981

539

22

L

450

500

550

856

672

406

811

578

310

-

 

TC16钛合金

一、概述

TC16钛合金的名义成分为Ti-3Al-5Mo-4.5V，含有a稳定元素Al和同晶型b稳定元素Mo和V。该合金的b稳定系数稍高，Kb＝0.8，是一种马氏体型a-b两相钛合金。它的主耍特点是退火状态塑性则非常好，可以像b合金一样用来冷镦制造铆钉及螺栓。TC16合金属高强度，经固溶时效处理后的强度可达1030MPa以上。真空固溶处理的温度仅为800℃，比TC4合金要低150℃。而且对于缺口、偏斜等的应力集中敏感性较小。TC16合金主要用于制造紧固件，和最高工作温度是350℃。该合金的半成品主要有热轧棒材和冷镦用磨光棒(线)材。

相近牌号 有 BT16（俄罗斯）。

二、化学成分

根据GB/T 3620.1-2007《钛及钛合金牌号和化学成分》，规定的化学成分见表7-4-17。

表7-4-17 TC16 钛合金的化学成分          质量分数/%

主要成分

杂质，不大于

Al

Mo

V

Si

Ti

Fe

C

N

H

O

其他元素

单一

总和

2.2～3.8

4.5～5.5

4.0～5.0

≤0.15

余量

0.25

0.08

0.05

0.012

0.05

0.10

0.30

三、合金性能

密度4.68g/cm3，室温弹性模量103-109GPa，泊松比0.23，硬度230-280(退火态)，340-370(时效态)。

高温持久性能见表7-4-18。

表7-4-18　TC16钛合金的高温持久性能

品 种

d

mm

状 态

q

℃

s100

MPa

棒 材

4～20

固溶时效

300

686

350

588

 

 

TC17钛合金

一、概述

TC17钛合金是一种富β相的α-β型钛合金，名义成分为Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr。。TC17钛合金的铝当量为7.0(其中O含量按0.1%计算)，钼当量为10.4。该合金具有强度高、断裂韧度好、淬透性高和锻造温度范围宽等一系列优点，能够满足损伤容限设计的需要和高结构效益、高可靠性及低制造成本的要求。TC17钛合金的最高工作温度可达427℃。

TC17钛合金的主要半成品是棒材和锻件。广泛应用于航空发动机风扇盘、压气机盘大截面的锻件。该合金既可以在β区加工，也可以在α＋β区变形，并随后进行相应的热处理。

该合金对β偏析敏感，在真空熔炼时要特别注意防止β偏析。

相近牌号 有 Ti-17 (美国)。

二、化学成分

GB/T 3620.1-2007《钛及钛合金牌号和化学成分》规定的化学成分见表7-4-19。

表7-4-19 TC17 钛合金的化学成分          质量分数/%

主要成分

杂质，不大于

Al

Sn

Zr

Mo

Cr

Ti

Fe

C

N

H

O

其他元素

4.5～5.5

1.5～2.5

1.5～2.5

3.5～4.5

3.5～4.5

余量

0.25

0.05

0.05

0.012

0.08～0.13

单个

总和

0.10

0.30

三、合金性能

密度4.65g/cm3，室温弹性模量112GPa，相变点890±15℃，硬度HBS 373-357。

技术标准规定的性能见表7-4-20。

表7-4-20 TC17钛合金技术标准规定的性能

技术标准

品种

状态

规格

mm

取样

方向

室温性能

高温性能

Rm

Mpa

Rp0.2

MPa

A

%

Z

%

370℃

Rm

Mpa

σ100h

Mpa

不小于

GJB 2218A-

2008

棒材

M

12～90

L

1120

1030

7

15

907

685

锻坯

M

38～110

C

1120

1030

7

15

-

-

持久和蠕变性能见表7-4-21。

表7-4-21 TC17钛合金的持久和蠕变性能

品种

状态

温度, ℃

持久性能

蠕变性能

应力

时间，h

应力

塑性应变至0.2%的时间，h

自由   锻件

840℃/1h,AC

+800℃/4h,WQ

+630℃/8h,AC

204

965

800

793

2200

983

600

814

400

1000

0.01

827

0.01

316

896

＞1000

690

1000

917

0.01

724

500

931

0.01

745

125

427

690

＞500

241

150

758

25

345

75

793

10

414

30

 

TC18钛合金

一、 概述

TC18钛合金的其名义成分为Ti-5Al-4.75Mo-4.75V-1Cr-1Fe,是一种近β型结构钛合金.该合金具有高强、高韧、高淬透性，故称为“三高”钛合金。其在退火状态下强度极限可达1080MPa，在强化热处理状态下强度可以达到1200MPa或更高，具有较满意的延伸率、断面收缩率和冲击韧性等。该合金的半成品主要有锻件、棒材、型材、厚板和管材等。

该合金可以用来制作重达数吨的大型锻件及模锻件，主要用于制造在350℃以下长期（≤10000h）工作的受力零件和焊接组合件，如飞机承力框架、起落架等，也可用于大型紧固件。

二、化学成分

GB/T 3620.1-2007《钛及钛合金牌号和化学成分》所规定的化学成分见表7-4-22。

表7-4-22 TC18 钛合金的化学成分          质量分数/%

主要成分

杂质，不大于

Al

Mo

V

Cr

Fe

Zr

Si

Ti

C

N

H

O

其他元素

4.4～5.7

4.0～5.5

4.0～5.5

0.5～1.5

0.5～1.5

≤0.30

≤0.15

0.15

0.08

0.05

0.015

0.18

单个

总和

0.10

0.30

三、 合金性能

室温弹性模量116GPa，硬度HBS310-360。

技术标准规定的性能见表7-4-23。

表7-4-23 TC18钛合金技术标准规定的性能

技术标准

品种

状态

规格

mm

取样

方向

室温性能

Rm

Mpa

Rp0.2

MPa

A

%

Z

%

ak

J/cm2

不小于

GJB 2744A-

2007

锻件

M

≤250

L

LT

ST

1080～1230

1080～1230

1080～1230

1010

1010

1010

8

7

7

20

16

16

25

-

-

TC19钛合金

一、概述

TC19钛合金的名义成分为Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo，属马氏体α+β型热强钛合金，是在Ti-6242钛合金基础上发展起来的，可以进行热处理强化。该合金保持了Ti-6242合金的高温蠕变强度，并具有更高的室温和高温拉伸强度。该合金的长时使用温度可达到400℃，短时、大载荷使用温度可达540℃。

TC19钛合金用来制作涡轮发动机中温段的零部件，如压气机盘、风扇和叶片等重要构件。该合金可加工成锻件、棒材和板材等多种形式的产品。

二、化学成分

GB/T 3620.1-2007《钛及钛合金牌号和化学成分》所规定的化学成分见表7-4-24。

表7-4-24 TC19 钛合金的化学成分          质量分数/%

主要成分

杂质，不大于

Al

Sn

Zr

Mo

Ti

Fe

C

N

H

O

其他元素

单一

总和

5.5～6.5 

1.75～2.25

3.5～4.5

5.5～6.5

余量

0.15

0.04

0.04

0.012

0.15

0.10

0.40

三、 合金性能

室温弹性模量116GPa，硬度HBS 373-357。

TC19钛合金的性能见表7-4-25。

表7-4-25 TC19合金的性能

品种

规格/mm

状态

取样

方向

室温性能

Rm /MPa

Rp0.2/MPa

A/%

Z/%

不小于

棒材

12～60

815～910℃/1h/AC

+595℃/4～8h/AC

L

1170

1100

10

20

61～75

L

1140

1070

8

15

76～100

LT

1100

1030

6

12

L

1100

1030

8

15

品种

规格/mm

状态

取样

方向

470℃性能

Rm /MPa

Rp0.2/MPa

A/%

Z/%

不小于

棒材

12～60

815～910℃/1h/AC

+595℃/4～8h/AC

L

930

725

10

30

61～75

L

930

725

10

30

76～100

LT

-

-

-

-

L

-

-

-

-

断裂韧性见表7-4-26。

表7-4-26 TC19合金的断裂韧性

品种

规格/mm

状态

取样部位

试样类型

取样方向

KIC/MPam

盘模

锻件

510×92

固溶时效

幅板

CT

R-C

65.9

CT

C-R

59.7

轮缘

CT

R-C

57.2

TC21钛合金

一、 概述

TC21钛合金是Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Cr-Nb系多元钛合金，是我国近年开发的 a+b型两相结构钛合金，具有自主知识产权。它的其主要性能特点是高强、高韧、高损伤容限、可焊。可在5000C以下长期工作。

TC21钛合金最适合于制造各类结构锻件及零部件，在航空航天工业和民用行业中可望获得广泛应用。其主要半成品是棒材、锻件、厚板等。    

二、化学成分

GB/T 3620.1-2007《钛及钛合金牌号和化学成分》规定的化学成分见表7-4-27。

表7-4-27 TC21 钛合金的化学成分          质量分数/%

主要成分

杂质，不大于

Al

Mo

Nb

Sn

Zr

Cr

Ti

Fe

C

N

H

O

其他元素

5.2～6.8

2.2～3.3

1.7～2.3

1.6～2.5

1.6～2.5

0.9～2.0

余量

0.15

0.08

0.05

0.015

0.15

单个

总和

0.10

0.40

三、合金性能

 

表7-4-28 TC21钛合金性能

直径

mm

取样方向

状态

Rm

Mpa

Rp0.2

MPa

A

%

Z

%

K1C

Mpa•m1/2

da/dN

mm/周

10～75

纵向

M

³1100

³1000

³8

³15

-

-

75～100

纵向

横向

C-R

³1100

³1100

-

³1000

³1000

-

³8

³6

-

³15

³10

-

-

-

³70

-

-

与TC4相当

100～180

横向

C-R

³1100

-

³1000

-

³6

-

³10

-

-

³70

-

与TC4相当

各种温度下的拉伸性能见表7-4-29。

表7-4-29  TC21钛合金直径为20mm的棒材各种温度下的拉伸性能

q

℃

Rm

Mpa

Rp0.2

MPa

A

%

Z

%

室温

1220

1100

18

58

400

950

810

20

60

450

920

800

22

72

500

860

770

21

70

550

820

720

27

85

600

690

560

40

95

TC25钛合金

一、 概述

TC25钛合金的名义成分为Ti-6.5Al-2Mo-1Zr-1Sn-1W-0.2Si.它属于马氏体α+β型变形热强钛合金。在500℃下，TC25合金兼有BT9合金的高热强性和BT8合金的热稳定性. 在500℃下工作寿命可达6000小时，550℃下可达3000小时(而BT9合金分别为500小时及100小时)。因此，TC25合金被推荐用于制造500～550℃工作温度下长时工作的航空发动机压气机零件。该合金可加工成锻件、棒材等多种形式的产品。

二、化学成分

GB/T 3620.1-2007《钛及钛合金牌号和化学成分》规定的化学成分见表7-4-30。

表7-4-30 TC25 钛合金的化学成分          质量分数/%

主要成分

杂质，不大于

Al

Sn

Zr

Mo

W

Si

Ti

Fe

C

N

H

O

其他元素

6.2～7.2

0.8～2.5

0.8～2.5

1.5～2.5

0.5～1.5

0.10～0..25

余量

0.15

0.10

0.04

0.012

0.15

单个

总和

0.10

0.30

三、 合金性能

密度4.50g/cm3，室温弹性模量117.6GPa，相转变温度：990~1030℃。

TC25钛合金室温力学性能见表7-4-31。

表7-4-31 TC25合金的室温力学性能

品种,规格

Rm

Mpa

Rp0.2

MPa

A

%

Z

%

ak

J/cm2

棒材，Φ25mm

1030～1225

930～1125

10～115

20～30

30～60

盘件，b锻

1000～1100

940～1040

8～112

10～23

33～44

板材 d10mm

1100～1135

1040～1080

10～112

22～25

23～40

持久、蠕变和疲劳性能见表7-4-32

表7-4-32   TC25合金棒材的持久、蠕变和疲劳性能

T，℃

s100

s500

s0.2/100

s0.2/500

s-1,n=2´107

sH-1,n=2´107

Mpa

20

-

-

-

-

490～510

235～275

450

835

-

550

-

-


500

665

590

355

275

390～410

215

550

430

390

165

-

-


600

235

-

70

-

-


Ti-451钛合金

一、概述

Ti-451钛合金的名义成分Ti-4.5Al-5Mo-1.5Cr，属一种富β相的α-β两相钛合金。该合金的主要特点是断裂韧性高，KIC可达350-450Kg/mm3/2。而Ti-6Al-4V合金在相同强度下，KIC只有200～250 Kg/mm3/2。作为结构件使用，其最佳的综合性能匹配为：Rm≥1200MPa， Rp0.2≥1140MPa，A≥8%，Z≥20%，KIC≥220 Kg/mm3/2。该合金还具有良好的超塑成形性。它已有多种应用。

Ti-451钛合金已在飞行数据事故记录仪（黑匣子）、防弹装甲、轻型喷火器及轻型战车上应用，在航空航天部门有良好推广应用前景。

二、化学成分

    Ti-451钛合金的化学成分见表7-4-33

表7-4-33  Ti-451钛合金的化学成分

Al

Mo

Cr

Fe

N

C

H

O

2.0～5.5

4．0～6.0

0.5～2.0

0.25

0.035

0.05

0.0125

0.13

三、合金性能

密度：4.56g/cm3，室温弹性模量122.4GPa，泊松比：0.35，相变点：920℃～935℃。

室温拉伸性能见表7-4-34

表7-4-41   Ti-451钛合金的室温拉伸性能

Rm

Mpa

Rp0.2

MPa

A5

%

A10

%

Z

%

≥1200

≥1100

≥8

≥6

≥20

高温拉伸性能见表7-4-35

表7-4-35 Ti-451钛合金的高温拉伸性能

温度

（οC）

Rm

Mpa

Rp0.2

MPa

A5

%

Z

%

100

1100

967

9.1

35.5

200

1030

889

10

41.4

300

960

783

10.3

43.7

350

918

728

10.8

48.3

 


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