钛在地壳中含量丰硕的元素中居第9位，钛合金拥有比沉幼、焊接机能好、无磁性蹬着点，宽泛利用于船舶海洋工程等各领域。随着经济的高速发展，钛合金利用钻研领域不休深刻。

目前国际上消费量最大的是航空航天领域使用钛合金，航空工业的发展推进钛合金的发展，钛合金能够减轻飞机沉量，提高飞机推沉比，钛合金被称为航空工业的脊柱。目前 列国钛合金钻研者参加高温钛合金的研发，我国研造出服役温度达600℃的拥有优良抗蠕变机能的高温钛合金Ti-60，钛基复合伙料使用温度达到更高水平。但钛合金热不变性未 找到有效解决步骤，是目前急需解决的问题。

1、高温钛合金概述

钛合金被称为现代金属，由于钛宽泛用于国防科技领域，美国等军事强国高度器沉钛的开发利用，一些学者不休对钛合金进行钻研[1] 。国表高温钛合金钻研活跃，由于高温 钛合金重要用于飞机发起机压气盘等，发起机要求高温钛合金资料拥有优良室温机能，热不变性等，对资料成分与组织要求矛盾。

50年代后钛合金使用温度逐步提高，21世纪初高温钛合金利用温度达到600℃。目前成功能于军民用飞机发起机新型高温钛合金有英国的IMI834合金等。我国研造出Ti55，Ti53311S，Ti60等高温钛合金[2] 。当前我国研造高温钛合金在航空中未实现有效利用。目枪合金在航空发起机上用量成为衡量其先进度的沉要指标。如第四代战斗机F-22装配F119发起机用钛量达35%。高温钛合金资料在航空发起机上用于造作相应机闸组件等。目前世界上使用温度最高的工程化钛合金为MI934钛合金。

航空发起机电扇处于发起机前端部门，通常使用工作温度较低的Ti-6Al-4V钛合金造作叶片等部件。航空发起机高压压气机靠近点火室，目前由于钛合金受到最高工作温度限度，大部门发起机压气机动弹组件选取镍基高温合金造作，大大增长航空发起机的自沉。50年代研发的Ti-6Al-4V钛合金持久最高工作温度为350℃[3] 。目前世界上持久工作温度达500℃以上的工程化钛合金有美国研发的Ti-1100钛合金，我国研发的Ti-60钛合金等。

表1 飞机结构用材比例%

2、国表高温钛合金的利用

近期国表科学家重要钻研方向是选取急剧凝固技术，利用颗粒物加强复合伙料机能研造新型钛合金，美国麦路公司选取新型技术研造出纯度高迪胙合金，钛合金在760℃下强度不弱于室温。

美国钛工业起步较早，钛合金基础钻研处于当先职位。20世纪60年代美国开发在450℃下使用的Ti-6246高温钛合金，宽泛用于大型运输涡轮喷气发起机。70年代开发在500℃以上合用的Ti-6242S合金，目前宽泛用于涡轮发起机部件。近几年美国麦路公司选取粉末冶金技术研造在760℃使用的高致密性高温钛合金，可量产高温钛合金Ti-21Nb-14Al，目前得到高压压气机闸等部位的利用。

3、中国高温钛合金的发展

我国钛合金发展继承重要钛钻研出产国度的做法，始于北京有色金属钻研院，中科院金属钻研所，洛阳船舶资料钻研所等科研单元及上海武钢等企业成为研发高温钛合金的主力。20世纪80年代前我国航空钛合金钻研走仿造路线，如使用温度在500℃的TC11华金对应苏联的BT9合金。欧美国度航空发起机进入中国市场，我国纺织英美国度高温钛合金，如TC17对应美国商标Ti-17。我国钛合金自主研发不休加快，Ti-55是我国自主研造的在550℃使用的高温钛合金，通过增长矢量稀土元素Nd，净化合金基体，使合金设计拥有良好热强性。宝鸡钛业股份公司参加研造用于600℃的Ti-60合金，Ti600是西北有色金属钻研院研造的近α钛合金，特点是参与适量稀土元素Y，与英国IMI834合金机能相当。

我国研造的在600℃工作迪胙合金有Ti600钛合金，Ti600 合 金 名 义 成 分 为 Ti-6Al-2.8Sn-4Zr-0.5Mo-0.4Si-0.1Y,研造600℃高温钛合金难点是高温蠕变机能对各类成分敏感，如间隙元素含量等。航空航天等发起机更新加快，对高温结构资料机能提出新的要求。Ti 3 Al基金属化合物满足更刚烈耐热的要求，北京航空资料钻研院系统钻研Tl 3 Al基合金，西北有色金属钻研院研造用于650℃的TP-650TiC颗粒加强钛基复合伙料。目前我国对Ti 3 Al基金属化合物钻研相比国表存在较大差距，有必要推动我国有关科研水平提升。

4、高温钛合金典型组织与机能关系

钛合金拥有α-Ti与β-Ti同素异构体，α相与β相尺寸及散布影响钛合金机械机能，钛合金微观组织状态取决于合金化学成分，热处置规范等，要想得到进展的微观组织可通过报考固溶处置、再结晶等热加工处置获得。钛合金可凭据要求力学机能选择显微组织类型，通常分为魏氏组织、双态组织等。转变β基体散布有不陆续初生α颗粒，α相蕴含转变β组织中片状α相。天生等轴组织前提是低于双态组织行车温度两相区变形。

钛合金分歧微观组织状态对应分歧的力学机能，α合金拥有较好的康蠕变机能。魏氏组织在原始晶粒不粗壮下室温抗拉强度，悠久强度较好，但委顿强度较差，魏氏组织利用不如其他类型宽泛。网篮组织塑性较高，高温悠久强度较好。双态组织机能与魏氏组织特点相反，初生α颗粒为15%~45%时两相钛合金综合力学机能最佳，在两相曲边形抗力相对较大。等轴组织对其他组织拥有较好室温塑性，委顿极限，但其断裂韧性较差。高温钛合金抗氧化性是抵抗氧化性空气侵蚀作用能力，钛合金与氧反映导致塑性降低，高温钛合金中含有Al元素，合金资料化学组成多样，高温钛合金氧化行为通常选取Wagner氧化理论关系式暗示。

高温钛合金高温下使用组成合金组分产生扩散，分歧温度下使用高温钛合金阐发分歧的氧化个性。钻研对Ti60合金进行高温陆续氧化行为分析，发现720℃时Ti60合金有较厚表表富氧层。800℃时内氧化景象没有720℃严沉，由于次表层较宽贫铝区天生TiO 2 膜对基体；ぷ饔梅制。Ti60合金在高温下氧化后次表表贫铝保粉碎；ば匝趸ぬ焐疤，钛合金在500℃ ~900℃下氧化行为在文件中较为常见。钻研批注1000℃氧化时，氧化膜粘附性较好。1100℃氧化时出现开裂，1300℃时氧化层脱落。由于氧化层中CuO挥发使得氧化层与基体分离。钻研发现Ti1100合金在500℃露出时，随热露出功夫耽搁，压力差作用下使得天生氧化膜致密性降落。高温钛合金氧化机理分歧，随着氧化功夫耽搁，抗氧化能力降低。

5、高温钛合金的发展方向

高温钛合金钻研水平造约航天事业的发展，列国加大对高温钛合金研发投入，但使用中出现蠕变抗力随温度升高降落造约高温钛合金的发展。目前高温钛合金发展蹊径蕴含以 含2.25%-6%Al进行补充强化的Ti-Al系为基的高温钛合金，以Ti-Al系高合金化合金为基的高温钛合金，针对高温钛合金发展瓶颈提出未来发展方向。

高温钛合金未来发展趋向是加大对Ti-Al基合金的研造力度，合金元素设计又少元到多元，器沉稀土元素在高温钛合金中的作用。以Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系近α钛合金为主导，合金化是获得力学机能的沉要伎俩，进行针对性合金化设计能充分阐扬合金元素功效。参与Al等元素可形成不变的α固溶体，扩大α不变相温度。参与Cr等合金元素可形成不变β固液体。Ti 3 Al金属化合物使用温度靠近镍基高温合金，颗粒加强钛基复合伙料拥有优势，可能提高钛合金温度使用领域。严格节造必要的合金元素含量，O,C,H等随塑性影响限度合金的使用。

6、结语

高温钛合金未来发展趋向是研发拥有特殊用处的高温钛合金，合金向多元强化方向发展 ；目前金属件化合物耐热钛合金成为钻研热点，研发Ti-Al系金属间化合物为基的合金。稀土元素是高温钛合金拥有利用远景的沉要元素，稀土元素在合金中的机造作用有待钻研。

【参考文件】

[1] 郭举乐,田永武.600℃高温钛合金的钻研进展[J].铸造技术,2020,41(09):894-896.

[2] 郭鲤,何伟霞,周鹏,刘标.我国钛脊合金产品的钻研近况及发展远景[J].热加工工艺,2020,49(22):22-28.

[3] 刘世锋,宋玺,薛彤,马宁,王岩,王立强.钛合金脊基复合伙料在航空航天的利用和发展[J].航空资料学报,2020,40(03):77-94.