-
α
-
β型钛合金
TC1
钛合金
一、概述
TC1
钛合金是低合金化的
Ti-
Al-Mn
系近
?
型钛合金，含有
2%
的
?
稳定元素
Al
，对
?
相
起
固溶强化的作用。
还含有
%
的共析型
?
稳定元素
M
n
，
起到强化
?
相并改善工艺塑性的功能。
TC1
钛合金名义成分的铝当量为
，
钼当量为，
其主要性能特点是比工业纯钛略高的使用强度和很
好的工艺塑性。该合金还具有良好的焊接性能和热稳定性，长时间工作温度
350
℃。
TC1
钛合金最适合于制造形状复杂的板材冲压并焊接的零部件，
在航空航天
工业和民用
行业中获得了广泛应用。
该合金只在退火状态下使用
，
不能采用固溶时效处理进行强化，
其
主要半成品是板材、棒材、管材、锻件、型材和丝材等。
在飞
机和航空发动机结构中，
TC1
合金主要用于制造形状较复杂、
强度要求不高的板材
冲压成形并焊接的零部件。
350
℃下的工作寿命为
2000h
，
300
℃下的工作寿命可达
30000h
。
某型号战斗机上
TC1
合
金板材的单机用量达到
230Kg
，主要用于制造后机身的机尾
整流罩、
蒙皮和外侧壁板等。航空发动机中，
TC1
合金主要用于制造各种壳体和隔热罩。
TC1<
/p>
钛合金在民用行业中也获得广泛应用，
例如汽车工业中的消音器、
车架和吊挂件等。
二、化学成分
GB/T
《钛及钛合金牌号和化学成分》所规定的化学成分见
表
7-4-1
。
表
7-4-1
TC1
钛合金化学成分
质量分数
/%
主要成分
Al
～
Mn
～
Ti
余量
Fe
C
N
杂质，不大于
H
O
其他元素
单个
总和
三、合金性能
密度
< br>cm
，室温弹性模量
127GPa
，相变点
920
±
20
℃，硬度
HBS210-250
。
< br>
技术标准规定的性能见表
7-4-2
表
7-4-2
技术标准规定的
TC1
钛合金性能
室温性能
技术标准
品种
状态
规格
mm
取样
方向
高温性能
%
(
?
)
R
m
σ
100h
R
m
σ
100h
Mpa
Mpa
Mpa
Mpa
350
℃
400
℃
3
R
m
Mpa
A
Z
%
?
MPa
不小于
GB/T 3621-
板材
2007
板材
GJB 2505A-
(
带
2008
材
)
GB/T 3623-
丝材
2007
M
～
＞～
＞～
＞～
～
＞～
＞～
＞～
～
M
M
25
100
25
70
LT
590
～
735
-
-
340
320
310
295
20
60
20
-
25
100
LT
25
70
590
～
735
460
-
340
320
310
295
(L)
20
60
20
-
实
L
实测
-
-
-
-
-
-
-
测
GB/T 2965-
棒材
2007
横截面积不大于
且矩形棒的截面
M
L
厚
度
不<
/p>
大
于
76mm
12
～
100
≤
150
L
C
585
460
15
30
-
345
325
-
-
GJB 2218A-
棒材
M
2008
GJB 2744A-
a
锻件
M
2007
a
585
595
460
15
30
-
345
325
实测
15
30
-
-
-
-
-
345
325
:
?
KU
不小于
44J/cm
2
TC4
钛合金
一、
概述
TC4
（
Ti-6Al-4V
）钛合金是世界上开发最早、
应用最广的钛合金。
它的产量约占全世界
各种钛合金半成品总产量的一半以上，
在
航空航天工业中超过
80%
。
Al
通过固溶强化α相提
高合金的室温强度和热强性能，而
V
既提高强度又改善塑性。
V
还能抑制α
2
超结构相的形
成，避免
在长时间使用过程中出现合金脆化。
TC4
< br>钛合金的主要特点是优异的综合性能和良好的工艺特性。还具有优良超塑性，适合
于用各种压力加工方法进行成形，并采用各种方式进行焊接。
TC4
钛合金的主要半成品形式是棒材、锻件、薄板、厚板、型材和丝材等。该合金主要
在退火状态下使用，也可以采用固溶时效强化，然而淬透截面不超过
25
～
30mm
，固溶时效
强化不适合厚大工件。
目前，
针对不同的使用
条件和工艺要求，
各国都出现了许多
Ti-6Al-4V
钛合金的改型，
其主要区别是不同的
Al
、
V
含量和较低的间隙元素杂质含量，
还有添加微量
Ru
的
Ti-6Al-4V
合金。
TC4
钛合金在航空航天中主要用于制造飞机结构中的各种梁、隔框、滑轨、起落架梁，
航空发动机的风扇和压气机盘、叶片，航天火箭的壳体、压力容器以及各种类型的紧固件。
用
TC4
钛合金代替
30CrMnSiA
结构钢，可以减轻零件重量约
30%
。
TC4
钛合金
在民用行业中也获得了广泛应用。例如电力工业中的燃气轮机叶片，造船工
业中的船舶推
进器，
海洋工程中的近海油田钻井平台，
化学工业中的各种耐蚀
泵，
医学中的
人工植入物，各种运动器材等。
< br>
TC4
钛合金可用于制造汽车车架、曲柄轴、连杆、螺
栓、进油阀和悬挂弹簧等。
相近牌号
有：
Ti-6Al-4V
，
Ti-6Al-4V
ELI
，
Ti-6Al-4V
SP
，
Ti-6Al-4V ELI SP(
< br>美国
)
；
BT-6
，
BT-6C
，
BT-
6Ч，
BT-
6
Γ，
BT-
6К，
BT-
6КТ（俄罗斯）
；
IM
I-318
，
IMI-318ELI
（
英国）
;
TiAl6V4
（德国）<
/p>
;T-A6V
（法国）
；
SAT-64
（日本）
。
二、化学成分
GB/T
《钛及钛合金牌号和化学成分》所规定的化学成分见表
7-4-3
。
表
7-4-3
TC4
钛合金化学成分
质量分数
/%
主要成分
Al
～
V
～
Ti
余量
Fe
C
N
杂质，不大于
H
O
其他元素
单个
总和
三
、合金性能
密度
ρ
=cm
，室温弹性模量
112G
Pa
，泊松比，硬度
HB293-361
，相变点
995-997
±
5
℃。
技术标准规定的性能见表
7-4-4
。
表
7-4-4
技术标准规定的
TC4
钛合金性能
室温性能
技术标准
品种
状态
规格
mm
取样
方向
高温性能
400
℃
500
℃
3
R
m
Mpa
2
MPa
%
%
(
?
)
J/cm
R
m
σ
100h
R
m
σ
100h
Mpa
Mpa
Mpa
Mpa
A
Z
?
a
k
不小于
GB/T 3621-
板材
M
2007
～
＞～
＞～
＞～
～
＞～
＞～
＞～
～
≥～
≥～
横
截
面
积
不
大
于
且
矩
形
棒
的
截
面
厚
度
< br>不
大
于
76mm
截
面
积
不
< br>大
于
2
100cm
12
～
100
＞
100
～
150 <
/p>
＞
150
～
22
0
38
～
110
～
LT
895
830
870
870
825
825
870
825
815
12
10
a
-
105
10
8
12
10
a
-
105
10
9
12
35
10
30
9
-
-
590
b
540
b
440
195
b
b
GJB 2505A-
板材
M
2008
带材
GB/T 6613-
板材
M
1986
GB/T 2965-
棒材
M
2007
GB/T16598-
饼环
1996
材
M
925
～
1150
925
～
1150
LT
895
～
1100
895
～
1100
925
LT
900
880
L
895
-
590
540
440
195
590
540
440
195
830
10
25
-
-
620
570
-
-
C
L
C
L
895
895
895
1100
825
10
25
-
10
25
825
9
20
-
8
15
825
10
25
-
1000
10
20
C
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
GJB 2218A-
棒材
M
2008
锻坯
M
GJB 2219-
棒材
STA
1994
线材
620
570
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
外径：
340
～
620
GJB
2220-
饼环
内径：
250
～
400
M
C
1994
材
高度：
60
～
270
m
≤
80kg
L
GJB 2744A-
LT
锻件
M
≤
200
2007
ST
C
12
～
50
＞
50
～
75
GJB 1538A-
棒材
M
＞
75
～
100
L
2008
＞
100
～
150
＞
150
～
220
GJB 391-
饼材
M
-
C
1987
GJB 494A-
≤
50
棒材
M
L
2008
＞
50
～
70
HB 7238-
锻件
M
m
≤
60kg
C
1995
GJB 2896A-
精密
附铸
M,HIP
-
2007
铸件
试样
895
895
895
895
895
930
895
895
895
895
873
930
895
895
885
825
10
-
-
825
825
825
825
860
825
825
825
825
-
10
10
8
10
30
25
-
20
25
25
25
10
25
-
25
20
12
33
-
-
615
570
35
600
-
-
-
-
d
600
d
615
d
615
d
-
615
d
600
-
31
f
d
d
560
-
-
570
570
570
570
560
-
-
-
d
-
-
860
10
25
-
825
615
570
d
825
10
25
-
345
615
785
5
12
-
-
e
570
-
-
a
b
:
适用于厚度不大于
4.75mm
的板材。
:
适用
于厚度不大于
10.00mm
的板材。
c
:
直径小于
7mm
产品的伸长率和断面收缩率报实测。
< br>d
:
伸长率不小于
12%,
断面收缩率不小于
40%
。
e
2
:
单位为
KJ/m
。
f
:
单位为
J
。
应力集中敏感性见表
7
-4-5
。
表
7-4-5
TC4
钛合金应力集中敏感性
品种
规格
mm
状态
取样
方向
?
℃
－
70
－
40
－
20
20
150
250
350
450
?
bH
，
K
t
=2
—
—
—
—
—
—
—
MPa
?
bH
K
t
=2
—
—
—
—
—
—
—
?
?
b
K
t
=3
1815
1722
1663
1306
1146
1063
976
K
t
=4
—
—
—
—
—
—
—
K
t
=5
—
—
—
—
—
—
—
K
t
=3
K
t
=4
K
t
=5
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
棒材
20
退火
L
1548
1599
1619
1545
热稳定性，试样热暴露后的室温拉伸性能
< br>见表
7-4-6
。
表
7-4-6
TC4
钛合金试样热暴露后的室温拉伸性能
品种
规格
mm
状态
取样
方向
热暴露
条件
R
m
MPa
1000
1029
1021
1029
999
989
988
987
?R
MPa
—
948
944
941
911
918
916
917
A
%
?Z
%
?
，℃
t
，
h
未暴露
100
350
棒材
20
退火
L
400
500
1000
100
500
1000
450
100
高温持久性能见表
7-4-7
。
表
7-4-7
TC4
钛合金高温持久性能
品种
规格
mm
22
状态
取样
方向
L
?
℃
250
300
350
400
?
σ
100h
MPa
735
686
657
588
?
σ
100h
MPa
—
686
657
608
棒材
退火
高温蠕变性能见表
7-4-8
。
表
7-4-8
TC4
钛合金高温蠕变性能
品种
规格
mm
20
状
态
取样
方向
L
?
℃
300
350
400
?
100
MPa
530
392
177
?
100
MPa
579
471
235
棒材
退
火
高周疲劳旋转弯曲疲劳极限见表<
/p>
7-4-9
。
表
7-4-9
TC4
钛合金旋转弯曲疲劳极限
品种
规格
mm
状
态
取样
方向
?
℃
20
K
t
1
1
1
1
R
N
周
7
7
?
D
MPa
481
275
432
265
422
235
412
206
-1
2
×
10
-1
2
×
10
7
7
200
棒材
24
退
火
L
300
-1
2
×
10
-1
2
×
10
7
7
-1
2
×
10
-1
2
×
10
7
7
400
-1
2
×
10
-1
2
×
10
TC6
钛合金
一、
概述
TC6
钛合金的名义成分为，是一种良好的马氏体型
?
-
?
两相钛合金，含有
?
稳定元素
Al
、
同晶型
?
稳定元素
Mo
和共析型
?
稳定元素
Cr
、
Fe
和
Si
，
?
稳定系数
K
?
=
。该合
金的使用状态
一般为退火状态，也可进行适当的强化热处理。
T
C6
合金的室温强度和在
450
℃下热
强性能
高于
TC4
合金。
该合金还具有较好的热加工工艺性能，
可以进行焊接和各种方式的机械加工。
TC6
钛合金主要用来制造航空发动
机的压气机盘和叶片等零件，能在
400
℃以下长时间
工作
6000h
以上和在
450
℃工作
2000h
以下。
该合金还可作为中强合金用来制造飞机的隔框、
接头等承力结构件及
不同用途的紧固件。生产的半成品主要有棒材、锻件及模锻件等
相近牌号
有
BT3-1(
俄罗斯
)
。
二、化学成分
GB/
－
2007
《钛及钛合金牌号和化学成
分》规定的化学成分见表
7-4-10
。
表
7-4-10
TC6
钛合金的化学成分
质量分数
/%
主要成分
Al
～
Mo
～
Cr
～
Fe
～
Si
～
Ti
余量
C
N
杂质，不大于
H
O
其他元素
单个
总和
①
三、合金性能
密度
cm
，
室温弹性模量
125GPa
，
泊松比，
相变点
970
±
20
℃，
硬度
HB285-340
℃。
技术标准规定的性能见表
7-4
-11
。
表
7-4-11
技术标准规定的
TC6
钛合金性能
室温性能
技术标准
品种
状态
规格
mm
取样
方向
高温性能
3
R
m
Mpa
A
%
Z
%
a
k
J/cm
2
400
℃
MPa
不小于
σ
100h
Mpa
Mpa
R
m
GB/T 2965-
棒材
2007
GJB 2218A-
棒材
2008
锻坯
GJB 2744A-
锻件
2007
a
横截面积不大于
M
且矩形棒的截面
L
厚度不大于
76mm
12
～
100
M
L
＞
1
00
～
150
M
M
STA
38
～
110
≤
200
≤
60
C
980
980
895
840
10
25
840
10
25
825
10
25
880
10
25
880
8
20
-
6
20
-
-
-
735
665
735
665
-
-
-
705
a
-
665
L
980
～
1180
LT
980
～
1180
L
1180
:
伸长率不小于
14%,
断面收缩率不小于
< br>40%
。
高温持久性能见表
7-4-12
。
表
7-4-12
TC6
钛合金的高温持久性能
取
样
方
向
品
种
规格
mm
?
℃
300
400
?
100h
?
500h
MPa
?
2000h
状
态
804
765
598
392
1020
932
657
353
800
794
745
578
-
1010
902
618
-
-
765
706
520
-
1000
863
510
-
-
等温退火
锻
棒
(
网篮组织
)
≤
60
固溶时效
模锻件
(
网篮组织
)
L
L
450
500
300
400
450
500
95
普通退火
L
400
高温蠕变性能见表
7-4-13
。
表
7-4-13
TC6
钛合金的高温蠕变性能
品
种
规格
mm
状
态
取
样
方
向
?
℃
300
?
25
?
50
?
100
MPa
?
500
?
1000
－
510
289
98
－
－
392
－
－
－
500
284
88
－
－
－
－
－
637
490
275
78
784
588
245
－
410
608
441
226
－
765
510
196
－
－
588
363
196
－
735
431
－
－
－
等
温
退
火
锻
棒
≤
60
(
网篮组织
)
固
溶
时
效
L
400
450
500
300
L
400
450
500
模锻件
?
95
普通退火
(
网篮组织
)
L
400
TC11
钛合金
一、
概述
TC11
钛合金的名义成分为，是一种
α
-
β
型钛合金耐热钛合金，铝当量为
，钼当量为。