深圳市盐田区真空汽淬油淬效果

　　美国Ti‒1100合金作为防热瓦应用于超高速载人飞行器的热防护系统，是在原Ti‒6242S钛合金的基础上通过调控Al、Sn、Si和Mo元素研发出来的一种近α型高温钛合金，其使用温度提高至600 ℃。Ti‒1100合金的特点是具备较低的韧性和较大的疲劳裂纹扩展速率，该合金对杂质元素氧和铁的含量（质量分数）控制在0.07%和0.02%以下，低含氧量有助于提高高温钛合金的蠕变性能和热稳定性，低含铁量可避免蠕变抗力下降。付彬国通过调控Ti‒1100中Zr元素考察Zr对合金的显微组织和力学性能的影响，研究表明合金的铸态组织仍为魏氏组织，原始β晶界明显，主要由α片层以及片层之间残留β相构成。Zr含量的增加对合金的组织具有细化作用，并能提高合金的力学性能，显微硬度随Zr含量的增加而增加。

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　　美国高温钛合金的发展也较为成熟，目前在发动机上使用量大的合金主要是Ti-6Al-4V和Ti-6242S。Ti-1100合金是在Ti-6242 S合金成分的基础上，通过调整Al、Sn、Mo和Si元素的含量，使合金的高使用温度提高到600℃。据了解，Ti一1 100合金已用于制造莱康明公司T55-712改型发动机的高压压气机轮盘和低压涡轮叶片等零件。

　　我国钛合金的发展主要是走仿制的路线，如TC11合金对应的是BT9合金，TA11、TA19、TC17，对应的美国牌号分别是Ti-811、Ti-6242S和Ti-17。近20年来，我国开始走边仿制边自行研制的路线，如高温钛合金TA12(Ti-55)，加人稀土元素Nd；Ti-60合金在TAl2合金的基础上，适当增加了Al、Sn和Si的含量，进一步提高了合金的高温蠕变性能和强度，使合金的使用温度达到了600 ℃。国内在英国IMl829合金的基础上，加入稀土元素Gd，研制了550℃高温钛合金Ti-633G。近又在Ti-1100合金的基础上，添加了约0.1Y，命名为Ti-600。

　　在电影《钢铁侠》中有一个情节是，托尼在第二代战甲试飞过程中，挑战盔甲战衣强度，一直飞向天空，但是上升到一定高度后，全身结冰的问题突出明显，战甲表面开始结冰，而且电力系统也出现问题，托尼从高空降下后才慢慢恢复。为了防止钢铁盔甲结冰，第三代钢铁侠战甲就用了钛合金，这其实是有科学依据的。钛合金在低温和超低温下，仍能保持其力学性能。有些钛合金在零下253度仍有一定塑性，飞行器飞到地球大气最冷的大气中间层(距离地面50 km～85 km)温度也只有零下八十到零下一百一十的温度，所以钛合金是制造飞行器最好的选择。

　　在现实中，能飞出大汽层的可能只有火箭了。但这并不代表钛合金只能应用在航天航空行业中。钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高，在工业中有很多特定的环境和空间需要用到钛合金制造的零配件。

　　钛合金加工是一个复杂且专业性很强的过程，涉及到多种技术和工艺，以确保材料的高性能和加工的经济性。加工钛合金时，还需注意控制加工环境，避免材料吸氧、氢和氮，导致性能下降。此外，选择合适的加工参数和刀具路径，以及进行必要的中间退火，都是保证加工质量和效率的关键。钛合金加工制造的英文是 "Titanium Alloy Parts Manufacturing"。德文是 "Herstellung von Titanlegierungsbauteilen"。俄文是 "Производство деталей из титановых сплавов"。

　　钛合金的加工性能和最终的力学性能很大程度上取决于其微观组织结构。热处理，包括退火、时效处理和定向再结晶等，被用来优化钛合金的微观结构，从而提升其机械性能和加工性。例如，退火可以消除加工硬化，恢复材料的塑性，而时效处理则可以强化材料。机械加工技术: 切削:钛合金切削时，由于其硬度较高和导热性差，需要采用硬质合金刀具，特别是钨钴类硬质合金，因为它们与钛的化学亲和力小，导热性相对较好。切削过程中，采用较小的前角和较大的后角，以及圆弧过渡刃，可以减少刀具磨损和提高加工质量。 磨削、铣削、钻削、镗孔、攻丝:这些加工方法同样需要选择合适的刀具材料和加工参数，以防止刀具过早磨损和工件变形。

　　电火花加工（EDM）和线切割适用于加工硬质材料的复杂形状，尤其在需要极高精度时。 焊接技术:钛合金焊接时，因为其高熔点和化学活性，容易产生气孔和富集效应，因此常采用TIG（钨极惰性气体保护焊）、激光焊和等离子弧焊等高能密度焊接方法，并在保护性气氛下进行，以减少污染。 表面处理技术:为了提高钛合金的耐磨性、耐蚀性等，会采用表面处理技术，如化学转化膜处理、喷砂、电镀、离子渗镀、等离子喷涂等。

　　锻造和轧制:热锻和热轧是将钛合金坯料在高温下变形，以形成所需形状和尺寸，冷轧则是在室温或接近室温下进行，适用于需要高精度尺寸和表面质量的产品。

　　在这篇综述论文中，主体内容分为三个方面:（1）激光粉末床熔融工艺

　　图2为选区激光熔化/激光粉末床熔融（SLM/LBPF）技术示意图。在成形过程中，工艺参数与扫描策略对缺陷形成、残余应力和表面质量都有着大的影响。

　　图2 选区激光熔化/激光粉末床熔融（SLM/LBPF）技术示意图

　　如图3所示，通过合理的工艺参数组合才能得到高致密度样件，过高或过低的激光功率与扫描速度等参数均可引入不同类型的缺陷。

　　三种钛合金中常用的是α钛合金和α+β钛合金；α钛合金的切削加工性好，α+β钛合金次之，β钛合金差。α钛合金代号为TA，β钛合金代号为TB，α+β钛合金代号为TC。钛合金按用途可分为耐热合金、高强合金、耐蚀合金（钛-钼，钛-钯合金等）、低温合金以及功能合金（钛-铁贮氢材料和钛-镍记忆合金）等。典型合金的成分和性能见表。

　　热处理 钛合金通过调整热处理工艺可以获得不同的相组成和组织。一般认为细小等轴组织具有较好的塑性、热稳定性和疲劳强度；针状组织具有较高的持久强度、蠕变强度和断裂韧性；等轴和针状混合组织具有较好的综合性能。

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　　未来发展趋势１ 超高强度钛合金紧固件

　　随着我国航空航天事业的发展，新型飞机以及航天飞行器采用的连接技术水平不断提 高，对新型紧固件也提出了新要求。未来研制的抗拉级别在１２００～１５００ ＭＰａ、剪切强度≥７５０ ＭＰａ的超高强钛合金紧固件是未来发展的趋势之一。

　　２ 耐高温钛合金紧固件

　　目前，紧固件用钛合金材料使用温度不高，具体见表５。在航空航天领域，由于新型号飞机以及飞行器的飞行速度不断提高，要求材料的服役温度也随之提高。因此，耐高温钛合金紧固件也是未来的发展趋势，尤其是在航天领域，要求新型高温钛合金材料能够在６００～８００℃短时服役。通常采用 Ｔｉ２ＡｌＮｂ合金替代较重的高温合金，其 变形比较严重，而采用Ｔｉ２ＡｌＮｂ合金替代其他钛合金材料还是较重，无法满足减重要求；Ｔｉ－Ａｌ基金属间化合物工艺塑性较差，成熟度较差。所以未来紧固件用高温钛合金材料仍然以近α型和高铝当量的两相钛合金为主。在高温下，钛合金的强度和抗蠕变性能的提高主要依赖于 Ａｌ，Ｓｎ，Ｚｒ的固溶强化作用，然而，受到铝当量限制的影响，这些元素的含量不能无限地提高，所以在适当控制 Ａｌ，Ｓｎ，Ｚｒ含量的情况下，通过多元素复合合金化进行补充强化来设计钛合金。β稳定化元素 Ｍｏ对高温钛合金的高温强度和蠕变强度有固溶强化作用，Ｎｂ，Ｃｒ和 Ｖ也有类似的效果。少量β稳定化元素的加入还可以合金脆化。此外，钛合金中Ｓｉ的含量对性能，加入质量分数０．２％左右的Ｓｉ后，椭球形硅化物将非均匀、不连续地沉淀于α片边界上，能够有效地阻碍位错的运动，产生弥散强化作用，使合金的抗蠕变性能大大提高。但是硅化物的出现同时对合金组织的热稳定性也产生了有害影响，不仅降低合金的塑性，而且会增强合金的有序化程度，促进 Ｔｉ３Ａｌ相的生成。因此，Ｓｉ含量应控制在较低水平，一般质量分数不大于０．５％。因此，多元素复合强化仍然是新型高温钛合金材料设计的发展方向。