鈦合金的研究及材料應(yīng)用_www.nmware.com

在國(guó)內(nèi)，由于鈦合金的研究起步較晚，鈦合金的應(yīng)用也很有限，大大限制了鈦合金技術(shù)的發(fā)展。目前，關(guān)于鈦合金的研究深度和廣度都不夠，更沒有規(guī)模應(yīng)用。目前還只局限于兩相鈦合金，還有廣闊的研究空間。隨著鈦工業(yè)的不斷發(fā)展，鈦合金也將越來(lái)越受到重視，相信不久的將來(lái)，鈦合金就能成功地應(yīng)用于鈦合金重要零件的生產(chǎn)中。

民用鈦材的應(yīng)用前景。目前粉末冶金鈦合金已經(jīng)開始應(yīng)用于新型高性能汽車上，主要用在發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和底盤上，如在發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中用鈦合金代替合金鋼和不銹鋼制成閥門、閥簧和連桿等零部件；在底盤上主要用作彈簧、排氣系統(tǒng)、半軸和各種緊固件等。日本豐田汽車公司開發(fā)出一種能有效降低成本的粉末冶金鍛造方法。用該方法制造汽車發(fā)動(dòng)機(jī)鈦氣門可減重40%。進(jìn)氣門是用Ti-6Al-4V合金通過粉末冶金鍛造工藝制取的，排氣門由復(fù)合材料制造，該復(fù)合材料采用一種新的合金粉末以硼化物為強(qiáng)化劑加工而成，其中TiB強(qiáng)化粉末的體積分?jǐn)?shù)約為5%；基體成分為Ti-6Al-4Sn-4Zn-1Mo-0.2Si-0.3O,這種復(fù)合材料具有優(yōu)異的抗蠕變性能。

汽車應(yīng)用鈦材的好處是不言而喻的，可大大減輕質(zhì)量，降低燃耗，提高工作效率，改善環(huán)境和降低噪音，關(guān)鍵是怎樣才能夠把鈦及其合金零件的成本降低到可以接受的水平。經(jīng)研究，如采用傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)，其軋制鈦產(chǎn)品的成本是4.4USD/kg，根據(jù)一般的經(jīng)驗(yàn)，每一個(gè)加工步驟都要使其成本翻一番，所以材料費(fèi)用至少達(dá)到17.6USD/kg。軋制產(chǎn)品在制作成最終的機(jī)械加工零件之后，其成本要高達(dá)44USD/kg。顯然，要用這樣的鈦材來(lái)取代常用的相應(yīng)鋼制零件是不可能的。然而，采用粉末冶金鈦材則大不一樣。如果目前可以獲得的海綿鈦細(xì)粉或者殘料的價(jià)格為4.4~8.8USD/kg，那么凈形或者近凈形壓制坯料的成本就會(huì)低于4.4USD/kg；在最小數(shù)量的切削加工之后，連桿等零件的成本就是8.8~11USD/kg。粉末冶金不僅能采用低成本的原材料，而且可以降低機(jī)械加工費(fèi)用，特別是凈形或者近凈形方法是生產(chǎn)尺寸較大、價(jià)格較低的汽車零件的有效途徑?？梢姡勰┮苯疴伈木哂泻軓?qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

鈦合金TC5： 在350以下穩(wěn)定,在更高的溫度下塑性下降。在熱狀態(tài)下可進(jìn)行鍛造、沖壓等變形 在350℃以下工作的零件。鈦合金TC9： 熱塑性尚好。機(jī)加工性與TC4合金相同?？刮g性高。www.nmware.com熱穩(wěn)定性尚好400℃以下長(zhǎng)期工作的零件?？芍圃靿簹鈾C(jī)盤和葉片。鈦合金TC10： 沖壓性差,熱塑性良好?？蛇M(jìn)行各種形式的焊接,焊接接頭強(qiáng)度可達(dá)基體金屬?gòu)?qiáng)度90%。機(jī)械加工性能與TC4合金相同 。耐蝕性能好。熱穩(wěn)定性較好,熱處理效果顯著,淬透性好 做450℃以下長(zhǎng)期工作的零件。

與傳統(tǒng)工藝試錯(cuò)法相比，采取模擬技術(shù)作為研發(fā)手段可縮短研制周期、降低生產(chǎn)成本、優(yōu)化生產(chǎn)工藝，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率和增長(zhǎng)經(jīng)濟(jì)效益的目的。而鈦合金因價(jià)格昂貴、生產(chǎn)周期長(zhǎng)，其生產(chǎn)工藝的研究迫切需要模擬技術(shù)來(lái)為之開辟捷徑，攻克熱加工溫度范圍窄、工藝—組織—性能關(guān)系復(fù)雜多樣等難題。國(guó)內(nèi)外已采用熱模擬技術(shù)和數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)鈦合金熱變形機(jī)制與微觀組織演變開展了大量的研究工作，獲得了力能參數(shù)與工藝參數(shù)、微觀組織關(guān)系等結(jié)果，可起到優(yōu)化生產(chǎn)工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量的作用和效果。但是由于材料性能數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、邊界條件和摩擦參數(shù)難貼近實(shí)際、宏觀變量研究未涉及微觀組織變化等因素，因此模擬結(jié)果跟實(shí)際生產(chǎn)相比存在一定的誤差。未來(lái)鈦合金熱變形機(jī)制及微觀組織演變規(guī)律的研究須將物理模擬技術(shù)和數(shù)值模擬技術(shù)有機(jī)結(jié)合，建立更加符合實(shí)際生產(chǎn)過程的宏觀有限元模型，并將其與微觀組織演變模型耦合，力求模擬結(jié)果不僅能為現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)提供理論依據(jù)，而且能夠定量地指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)工藝，最終達(dá)到實(shí)時(shí)跟蹤變形過程、控制產(chǎn)品質(zhì)量的目的。