TA12高温钛合金耐热温度

耐热钛合金（high temperature titanium alloy），又称高温钛合金。在400～600℃具有较高强度的钛合金。按组织分为 α+β 型和近 α 型钛合金。典型马氏体型 α+β 钛合金有BT9，成分为Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si，使用温度500℃。实用的多数为近 α 合金，Ti-6242合金成分为Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo，使用温度540℃；IMl-834合金成分为Ti-5.8Al-4Sn-3.5Zr-0.7Nb-0.5Mo-0.35Si，使用温度可达600℃。主要用于制造航空发动机压气机盘和转子叶片。制造压气机盘件要求有高的抗蠕变强度，适于采用双态组织或网篮状组织。制造压气机转子叶片要求室温和高温下有高的疲劳强度，宜采用等轴组织。

耐热钛合金是适合于在较高温度下长期工作的钛合金。它在整个工作温度范围内具有较高的瞬时和持久强度。室温下有较好的塑性、较好的蠕变抗力和良好的热稳定性。在室温与高温下均有好的抗疲劳性能。主要用来制造压气机中的盘、叶片、进气机匣以及飞机结构件。已得到应用的耐热钛合金有固溶强化的α+β 型和近α 型钛合金。能在500℃以下长期工作的α+β 型耐热钛合金，它们都含有较多的α 稳定元素，铝当量都在6以上。加入适当的β 稳定元素，使合金在高温下不仅显示高的瞬时强度，而且具有足够的塑性。典型的合金有TC4（Ti-6Al-4V），TC6（Ti-6Al-2.5Mo-2Cr-0.5Fe-0.3Si）和TC11（Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si）。在500℃以下长期工作的α 型耐热钛合金，它们都含有少量α 稳定元素。铝当量几乎都在7以上，在平衡状态下合金有更多的α 相，因此这些合金在500℃以上具有更高的蠕变抗力和更好的抗疲劳性和断裂韧度。由于近α 型合金具有这些优良的综合性能，而使其成为耐热合金的主要体系。典型的合金有Ti-8Al-1Mo-1V（美国Ti-811）、Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V（俄罗斯BT-20）、Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo（美国Ti-6242）和Ti-5.5Al-3.5Sn-3Zr-1Nb-0.3Mo-0.3Si（英国IMI-829）。
发展使用温度**500℃的耐热合金，主要是解决合金热强性与热稳定性之间的矛盾。目前国外在500～600℃使用的耐热钛合金有英国的IMI-834（Ti-6Al-4.5Sn-4Zr-1Nb-0.5Mo-0.4Si-0.02Fe），其较高使用温度可达600℃，正在进行评价的有美国的Ti-1100（Ti-6Al-2.7Sn-4Zr-0.4Mo-0.45Si-0.02Fe）。用于温度为600℃的耐热钛合金，是Timet公司1988年研制的近仅钛合金。
人们期望采用具有高损伤容限性能Ti3Al、TiAl为基体的金属间化合物新型耐热钛合金。Ti3Al合金室温塑性低，有代表性的合金为Ti-14Al-21Nb、Ti-14Al-21Nb-3V-2Mo合金和Ti-24Al-10Nb、Ti-25Al-8Nb-2Mo-2Ta、Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo以及Ti-22Al-27Nb合金。

钛合金的分类方法有多种。按组织结构可分为α 钛合金、α+β 钛合金及 β 钛合金；按使用温度可分为飞机结构钛合金和发动机结构钛合金；按用途与特性又可分为低强度钛合金、中强度钛合金、高强度钛合金、**高强度钛合金、损伤容限型钛合金、低成本高性能钛合金等。
（1）α 型钛合金
工业纯钛以及Ti中加入α 稳定元素如Al或中性元素Sn、Zr等，而且退火后的显微组织为单一 α 相的合金称为仅型合金。这类合金通过加入 α 稳定元素固溶于 α 相中，以保证合金的热强性和组织稳定性。这类合金一般不能热处理强化，具有中低强度、良好的缺口韧性和高温蠕变性能，以及高的塑性、可焊性和热稳定性，但加工性能较差。
这类合金有工业纯钛（如TA1、TA2、TA3等）以及Ti-AI、Ti-Al-Sn、Ti-Zr、Ti-Sn -Zr等系列如TA6（Ti-5Al）、TA7（Ti-5Al-2.5Sn）、TA16(Ti-2Al-2.5Zr）、TA19（Ti-6Al-2Sn-42r-2Mo-0.1Si）等。其合良好号用TA表示，如TA1～TA28。
（2）近 α 型钛合金
在仪型合金中加入少量的 β 稳定元素（≤2%）或Mo当量≤2%，如Mn、Mo、V、Nb、Cr等，使合金的平衡显微组织中除了以 α 相为主外，尚有少量的 β 相（≤15%）。这类合金具有仅型合金的优点，同时又因 β 相而改善了加工性能，可以通过热处理达到一定的强化效果，在高温下保持较好的热强性和组织稳定性及良好的综合性能。目前热强钛合金大都属于这一类，如IMI-834、Ti-1100、BT36、Ti-6242S等。此外，由于该类合金不易发生塑脆转变，具有良好的低温性能，可在较低温度下使用，如Ti-5Al-2.5Sn。
这类合金的牌号多用TA表示。如TA12（Ti-5.5Al-4Sn-2Zr-1Nb-1Mo-0.25Si）、TA15（Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V）等。有的亦用TC表示，如TC1（Ti-2AI-1.5Mn）、TC2（Ti-4AI-1.5Mn）等。
（3）α+β 钛合金
当钛中含有a稳定性元素和有2%～8%的B稳定元素V、Mo、Cr、Nb、Fe等（或Mo当量为2%～10%）时，平衡态的组织一般是以仅相为主并含有10%～30%β 相，这类合金即为α+β 合金，通常称为两相钛合金。当合金中β 相含量为30%～50%时，又称为富β 合金。合金中 β 相含量的增加，不仅改善了合金的加工性能，而且增加了热处理强化的效果，所以该类型钛合金具有较高的高温拉伸强度和室温拉伸塑性、较好的室温低周疲劳强度等性能，而且还具有较宽的组织可变性，可通过热处理对性能进行调整，使之既可用于低温使用环境（如Ti-6Al-4V ELI），也可用于中等温度区间，如Ti-6Al-4V、Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo是目前应用较广泛的该类钛合金。α+β 型合金的牌号一般用TC表示，如TC4（Ti-6Al-4V）、TC4 ELI（Ti-6Al-4V ELI）、TC4-DT（Ti-6Al-4V βELI）、TC11（Ti-6.5A1 -3.SMo -1.52r -0.3Si）、TC21（Ti-6Al-2Zr-2Sn-3Mo-1Cr-2Nb-0.1Si）、TC17（Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr）等。
（4）β 型钛合金
该类钛合金加入的元素主要有Mo、V、Cr等，β 钛合金有较高的强度和优良的冲压性能，可通过淬火和时效进一步强化。在时效状态下，合金的组织为 β 相中弥散分布细小的 α 相颗粒。
典型合金的牌号是TB2，其成分为Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al，适用于制造压气机叶片、轴、轮盘等重载荷零件。