TC4鈦合金工藝進(jìn)展

楊 佩，康 聰，李 維

（西部鈦業(yè)有限責(zé)任公司，陜西西安 710201）

Ti-6Al-4V（以下簡稱TC4）是美國于1945年開發(fā)出的一種兩相鈦合金，由于其良好的綜合性能及工藝特性，成為鈦工業(yè)中的王牌合金，被廣泛的應(yīng)用于化工、電力、航空航天、體育器械等領(lǐng)域［1］。迄今為止，雖然TC4已經(jīng)問世了70多年的時間，但是由于人們對于材料設(shè)計概念的變化，以及新技術(shù)、新應(yīng)用領(lǐng)域的開發(fā)，TC4仍然是當(dāng)今鈦合金研究中的熱點合金［2］。目前成本問題是限制鈦合金應(yīng)用的一個重要因素，受此影響，低成本的合金化設(shè)計以及近凈成型技術(shù)尤其是增材制造技術(shù)的開發(fā)是目前鈦合金領(lǐng)域一個非常關(guān)注的話題。本文簡要介紹了近些年來圍繞著TC4鈦合金的成分改進(jìn)、近凈成型工藝開發(fā)進(jìn)展。

1 成分設(shè)計與開發(fā)

合金的成分從根本上決定了合金的性能，隨著現(xiàn)今對于材料性能要求的日益提高，以及材料設(shè)計概念的改變，人們對于TC4合金進(jìn)行了不同程度的成分優(yōu)化再設(shè)計，以期滿足不同的需求。針對TC4的成分優(yōu)化再設(shè)計有很多，例如早期的TIMETAL 62S（Ti-6Al-2Fe-0.1Si）、Ti8LC（Ti-Al-Fe-Mo）、Ti12LC（Ti-Al-Fe-Mo）等［3，4］。近些年來也相繼發(fā)展了TIMETAL CL4（Ti-5Al-3V-0.6Fe-0.1O）、ATI 425（Ti-4Al-2.5V-1.5Fe-0.25O）、Ti575（Ti-5.3Al-7.7V-0.5Si）、Ti-54M（Ti-5Al-4V-0.75Mo-0.5Fe）、Ti407（Ti-0.85Al-3.7V-0.25Fe-0.25Si）等一系列TC4改型鈦合金。針對TC4改型的目的主要有兩個，一個是出于性能考慮，尤其是其動態(tài)力學(xué)性能。例如Ti575合金，相比于TC4，該合金降低了Al當(dāng)量，提高了Mo當(dāng)量，并加入了少量的Si來提高合金的強度。其抗拉強度與屈服強度均高于TC4，并且在抗拉強度1 200 MPa時，延伸率可達(dá)到10.5%，比強度比TC4高出8%。并且相比于TC4合金，該合金具有更好的疲勞性能和可鍛性。針對TC4改型的另一個目的在于降低成本。……