国外600℃高温钛合金发展现状
1954 年美国最先开发了一种使用温度可到 350℃ 的两相型高温钛合金 Ti–6Al–4V，可进行热处理强化，具有较高的热强性和热稳定性，良好的成形性、焊接性、耐腐蚀性以及生物相容性，长期以来被广泛使用。随着航空航天工业的快速发展，尤其进入 20 世纪 80 年代后，使用温度更高的高温钛合金相继问世，多年来通过对已有合金的不断优化和改进，高温钛合金的长时使用温度逐步提升至 600℃。典型的有航空发动机用耐 600℃ 高温钛合金 IMI834（英国）、Ti1100（美国）和BT36（俄罗斯）。 传统高温钛合金主要以 Ti–Al–Sn–Zr–Mo–Si 近 α 型体系为主，英国的研发思路主要依靠 α 相的固溶强化，通过合金体系当中引入的 α稳定元素来实现高温钛合金的热强性。其中最为典型的是 600℃近 α 型高温钛合金 IMI834，它同时也是国际上最早的长时使用温度达600℃的实用型高温钛合金，成分为Ti–5.8A1–4Sn–3.5Zr–0.7Nb–0.5Mo–0.35Si–0.06C，微量 β 稳定元素 Mo、Nb 的引入极大地改善了合金热强性与热稳定性的匹配，在提升强度的同时保持了其良好的热稳定性。微量元素 C 的引入则有效扩大了两相区加工窗口。为满足航空发动机长时使用对高温钛合金热强性与热稳定性协调匹配的要求，该合金推荐使用的组织形态为双态组织，可通过调整热处理制度实现。 美国高温钛合金的发展思路主要是依靠近 α 型体系的固溶强化，通过调整 α、β 稳定元素含量，从成分设计的角度保证其高的热强性，后续采用热处理进行组织调控，最终兼顾合金高的疲劳强度和蠕变强度。典型的是 600℃高温钛合金Ti1100，成分为 Ti–6A1–2.75Sn–4Zr–0.4Mo–0.45Si，合金中杂质元素 O、Fe 含量均较低，一定程度上提升了其蠕变性能和热稳定性。此外，该合金断裂韧性以及抵抗疲劳裂纹扩展能力均表现得较好。据报道，Ti1100合金现已成功用于制造莱康明公司T552–712 改型发动机的低压涡轮叶片和高压压气机盘等零部件。 相比于英国和美国，俄罗斯的高 温 钛 合 金 发 展 较 为 成熟，已 成体系。典型 600℃代表合金为BT36，成分为 Ti–6.2A1–2Sn–3.6Zr–0.7Mo–0.1Y–5.0W–0.15Si。为较大程度提升合金热强性，俄罗斯采用引入一定量高熔点元素 W，而微量稀土元素 Y 的加入则细化了合金的铸态晶粒，改善其热稳定性。
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