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Ti60鈦合金棒
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Ti60鈦合金棒

材質: Ti(Ti-5.8Al-4Sn-3.5Zr-0.7Nb-0.5Mo-0.3Si)
執行標準: GB/T 3620.1-2016、HB 5264-1983、AMS 4985
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發布日期: 2021-03-16 08:35:49

Ti60鈦合金棒
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詳細描述

Ti60鈦合金棒的性能、特點、執行標準、應用領域、制造工藝及采購指南,利泰金屬整理如下:

一、性能與特點

1、核心性能

高溫性能:

長期使用溫度:600~650℃,短期可達750℃,抗蠕變和抗氧化能力突出。

650℃下抗拉強度:≥550 MPa,持久強度(100h)≥300 MPa。

力學性能(退火態,室溫):

抗拉強度(Rm):≥980 MPa

屈服強度(Rp0.2):≥850 MPa

延伸率(A):≥8%

輕量化:密度4.5~4.6 g/cm3,比鎳基合金輕約45%。

耐腐蝕性:耐氧化性介質(如高溫燃氣、鹽霧)及硫化環境(石油化工)。

抗疲勞性能:高周疲勞強度優異,適用于高頻振動部件。

2、突出特點

近α型鈦合金:以α相為主,少量β相,專為超高溫環境設計。

合金設計:通過添加Sn、Zr、Mo、Si等元素,形成穩定析出相(如Ti?Al、硅化物),顯著提升高溫抗蠕變性。

焊接性:需氬氣保護(TIG或電子束焊),焊后需時效處理恢復性能。

二、執行標準

標準類型標準名稱/編號核心要求
國家標準GB/T 3620.1-2016《鈦及鈦合金牌號和化學成分》名義成分(Ti-5.8Al-4Sn-3.5Zr-0.7Nb-0.5Mo-0.3Si),雜質元素控制(O≤0.12%、N≤0.04%)。
航空工業標準HB 5264-1983《航空用鈦合金棒材》超聲波探傷AA級、低倍組織無缺陷、高溫持久性能(650℃/100h≥280 MPa)。
國際對標標準AMS 4985《高溫鈦合金棒材與鍛件》類似成分合金(如Ti-6242S)的航空材料規范。

三、應用領域

領域典型應用核心優勢
航空航空發動機高壓壓氣機葉片、燃燒室機匣、超音速飛行器蒙皮。高溫強度與輕量化結合,提升推重比。
航天火箭發動機噴管、航天器高溫熱防護結構。抗熱震性、耐高溫氧化。
能源燃氣輪機渦輪葉片、核反應堆高溫冷卻管道。650℃下抗蠕變、抗輻射性能穩定。
軍工超音速導彈耐高溫殼體、艦載機發動機熱端部件。抗高速氣流沖刷、抗沖擊載荷。
石油化工加氫裂化反應器高溫密封件、深井鉆探工具。抗硫化氫腐蝕、耐高溫氫脆。

四、制造工藝

1、熔煉與鑄造

真空自耗電弧熔煉(VAR):確保低雜質(O、N、H含量嚴格管控)。

三次熔煉:通過電子束冷床爐(EBCHM)消除偏析,提升組織均勻性。

2、鍛造

β區鍛造:在β相變點以上(約1050~1100℃)鍛造,細化晶粒,優化高溫性能。

等溫模鍛:用于復雜空心葉片,減少變形抗力,提升尺寸精度。

3、熱處理

固溶處理:980~1000℃×1h空冷,形成均勻α+β雙相組織。

時效處理:600~650℃×6h空冷,析出次生α相及硅化物強化。

4、機械加工

低速銑削:硬質合金刀具(TiAlN涂層),冷卻液降溫防止黏刀。

電解加工(ECM):用于薄壁復雜結構(如冷卻氣膜孔),避免加工硬化。

5、表面處理

熱障涂層(TBCs):等離子噴涂氧化釔穩定氧化鋯(YSZ),提升耐溫極限至900℃。

激光熔覆修復:修復高溫服役損傷,延長部件壽命。

五、與其他合金的對比

合金牌號類型最高使用溫度抗拉強度(MPa)優勢領域局限性
Ti60近α型650℃980超高溫抗蠕變、輕量化成本極高(比TC4高80%)
TC6α+β型500℃980綜合性能平衡高溫性能不足
IMI 834近α型650℃1050抗蠕變性優異工藝復雜、價格昂貴
Inconel 718鎳基合金700℃1350超高溫強度密度高(8.2g/cm3)

六、采購方法與注意事項

1、供應商選擇

資質要求:

航空/軍工領域:NADCAP認證、AS9100體系、GJB 9001C認證。

工業領域:ISO 9001認證,具備高溫鈦合金生產經驗。

2、推薦廠商:

國內:寶雞利泰金屬(航空級鈦合金主力供應商)。

國際:VSMPO-AVISMA(俄羅斯)、Timet(美國)。

3、材料驗收

必檢項目:

化學成分:光譜分析(GB/T 4698-2017),重點關注Al、Sn、Zr含量。

高溫力學性能:650℃拉伸及持久試驗(≥550 MPa)。

無損檢測:超聲波探傷AA級(HB 5458),滲透檢測PTⅠ級。

附加要求:

航空件需提供熔煉批次號、熱處理曲線、全流程追溯文件。

4、成本控制

價格范圍:航空級Ti60鈦合金棒材約1500~2000元/kg,鍛造件價格更高。

替代方案:非極端高溫場景可選用TC6或TA19,降低成本30%~50%。

5、常見風險規避

晶粒粗化:嚴格控溫鍛造,避免β相區停留時間過長(>1100℃)。

氫脆風險:酸洗后需真空退火(250℃×6h)去除表面氫。

偽劣材料:要求供應商提供第三方檢測報告(如SGS、TüV)。

Ti60鈦合金是專為超高溫極端環境設計的近α型鈦合金,其650℃抗蠕變性和輕量化特性使其在航空發動機、航天器熱端部件中不可替代。其制造需嚴格遵循航空級標準(HB 5264+AMS 4985),采購時應重點審核供應商資質與高溫性能檢測報告。對于非超高溫場景,可選用性價比更高的TC6或TA19,但在650℃以上工況下,Ti60仍是唯一選擇。

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