2.V(Mo、Nb、Ta) 釩屬于 β-Ti 同晶元素,具有 β穩(wěn)定化作用,在 β-Ti 中無(wú)限固溶,在 α-Ti 中也有一定的固溶度。釩具有顯著的固溶強(qiáng)化作用,在提高合金強(qiáng)化的同時(shí)能保持良好的塑性。釩還能提高鈦合金的熱穩(wěn)定性。
3.Cu 銅屬于 β穩(wěn)定化元素,鈦合金中的銅一部分以固溶狀態(tài)存在,另一部分形成 Ti2Cu 或 TiCu2化合物, TiCu2 具有熱穩(wěn)定性,起到提高合金熱強(qiáng)化性的作用。由于銅在 α相中的固溶度隨溫度的降低而顯著減少, 故可以通過(guò)時(shí)效沉淀強(qiáng)化來(lái)提高合金的強(qiáng)度。
4.Si 硅的共析轉(zhuǎn)變溫度較高 (860℃),可改善合金的耐熱性能。 在耐熱合金中加入的硅量以不超過(guò) α相最大固溶度為宜,一般為 0.25%左右。由于硅和鈦的原子尺寸差別較大,在固溶體中容易在位錯(cuò)處偏聚, 阻止位錯(cuò)運(yùn)動(dòng),從而提高耐熱性。硅除了作為固溶元素固溶于基體, 還有一部分形成第二相沉淀析出, 擴(kuò)大了馬氏體穩(wěn)定存在溫度區(qū)間, 提高了合金硬度。 對(duì)于鈦鋁合金的定向凝固生長(zhǎng), 少量硅的加入可改善凝固組織的抗蠕變和氧化性能,但降低斷裂韌性。
5.Zr、Sn 中性元素,在 α-Ti 和 β-Ti 中均有較大的溶解度,起補(bǔ)充強(qiáng)化作用。在耐熱合金中, 為保證合金組織以 α相為基,除鋁以外還需加鋯和錫來(lái)進(jìn)一步提高耐熱性,同時(shí)對(duì)塑性的不利影響比鋁小, 使合金具有良好的壓力加工性和焊接性能。鋁、鋯、錫都能抑制 ω 相的形成,并且錫能減少對(duì)氫脆的敏感性。在鈦錫系合金系中,當(dāng)錫 >18.5%時(shí),會(huì)形成有序相 Ti3Sn,降低了塑性和熱穩(wěn)定性。
6.Mn、Fe、Cr 強(qiáng)化效果大,穩(wěn)定 β相能力強(qiáng),密度比鉬、鎢小,故應(yīng)用較多,是高強(qiáng)亞穩(wěn)定 β型鈦合金的主要添加劑。 但它們與鈦形成慢共析反應(yīng), 在高溫長(zhǎng)期工作條件下,組織不穩(wěn)定,蠕變抗力低。當(dāng)添加 β同晶型元素,特別是鉬時(shí),有抑制共析反應(yīng)的作用。
7.合金元素在鈦合金中的作用歸納:
②升高或降低相變點(diǎn),起穩(wěn)定 α相或 β相的作用。
③添加 β穩(wěn)定元素,增加合金的淬透性,從而增強(qiáng)熱處理強(qiáng)化效果。
④鋁、鋯、錫有防止 ω相的形成的作用;稀土可抑制 α2 相析出; β同晶元素有阻止 β相共析分解的作用。
⑤加鋁、硅、鋯、稀土元素可改善合金的耐熱性。
⑥加鈀、釕、鉑等提高合金的耐腐蝕性和擴(kuò)大鈍化范圍。
工業(yè)合金均采用多元組合復(fù)合強(qiáng)化, 除鋁外,還添加 β穩(wěn)定元素組釩、 鉬等及中性元素錫、鋯,它們不僅增強(qiáng)了復(fù)相組織中 α、β相強(qiáng)度,而且改變了 β相分解動(dòng)力學(xué),提高實(shí)效組織的彌散度,顯著提高熱處理強(qiáng)化效果。