【能源人都在看，點擊右上角加'關注'】
國內高溫鈦合金的發展相對落後於發達國家，如美國、英國和俄羅斯，前期主要以仿製國外成熟牌號為主。經過科研工作者長時間大量的摸索探究，逐步形成了以添加稀土元素為特色的高溫鈦合金體系。其中最為典型的是 600℃ 航空發動機用高溫鈦合金 Ti60、Ti600 和 TG6，600℃ 以 上 短 時 應 用 高溫 鈦 合 金Ti65 和 Ti750。 為保證高溫鈦合金較高的熱強性，Ti60 合金化程度較高，添加了更高含量的 Al、Sn、Si 等元素，成分為 Ti–5.6Al–4.8Sn–2.0Zr–1.0Mo–1.0Nd–0.35Si。微量稀土元素 Nd 的引入，不僅顯著細化了 Ti60 合金的原始組織，抗氧化能力也得到了提升。添加稀土元素一方面可以內氧化形成稀土氧化物，淨化基體，提高熱穩定性；另一方面，彌散析出的稀土氧化物粒子的熱膨脹係數有別於基體，冷卻時易在其周圍形成位錯環可進一步強化基體。目前，Ti60 已進入小規模半成品生產試製階段。 Ti600 的 典 型 特 點 是 添 加 了0.1% 稀土元素 Y，成分為Ti–6.0Al–2.8Sn–4.0Zr–0.4Mo–0.45Si–0.1Y。相比於國外 600℃ 高溫鈦合金，Ti600在保證同等室溫、高溫力學性能的前提下，其蠕變性能優勢明顯，同等應力加載條件下，殘餘變形更低，且焊接性能良好。目前已完成中試，進入產業化階段，產品主要包括板材、棒材及小規格閥件、鍛件等。 TG6 典型特點為用弱 β 穩定元素 Ta 代替 Mo，提升 Si 含量，且加入 0.06% C 擴大兩相區加工窗口，成分為 Ti–5.8Al–4.0Sn–4.0Zr–0.4Si–0.7Nb–1.5Ta–0.06C。高 Si 含量明顯提升了合金蠕變抗力，一定量的元素Ta 作為 β 穩定元素在提升強度的同時有效地改善了其加工性能。目前該合金已用於航空發動機 600℃以下壓氣機零部件的製造。 短時應用 600℃ 以上高溫鈦合金 Ti65 成分為 Ti–5.9Al–4Sn–3.5Zr–0.3Mo–0.3Nb–2.0Ta–0.4Si–1.0W–0.05C。長時使用溫度為 650℃，短時使用溫度可達 750℃。相比於 600℃高溫鈦合金，弱 β 穩定元素 Ta 以及高熔點元素 W 的加入不僅有效彌補了因中性元素 Sn、Zr 下降所造成的合金強度損失，同時也改善了蠕變抗性和持久性能，微量元素 C的引入同樣有效地改善了兩相區上部熱處理時初生 α 相對溫度的敏感性，擴大了兩相區加工窗口，實現了強度、韌性、蠕變和疲勞性能的最佳匹配。目前該合金仍處於研發階段。 Ti750 是目前國內使用溫度最高的高溫鈦合金，成分為 Ti–6Al–4Sn–9Zr–1.21Nb–1.6W–0.3Si，短時使用溫度可達750℃。典型特點為利用元素 W 來提升高溫性能，元素 Si 提升合金蠕變抗性，但 Ti750 中 Al 含量相對較高，長時間時效或熱暴露後會析出一定有序相 Ti3X（X 為 Al，Sn 等），從而導致合金室溫塑性、韌性嚴重下降。 總結來看，目前世界各國高溫鈦合金的長時使用溫度很難突破600℃，主要原因在於使用溫度高於600℃，一方面合金熱強性與熱穩定性難以匹配協調；另一方面合金抗氧化性急劇下降，導致熱穩定性和疲勞性能降低，對應用於航空發動機壓氣機部位的零部件也存在有鈦火風險。可能的解決途徑有： （1）尋求新的添加元素。 （2）依靠稀土元素的作用：內氧化形成稀土氧化物淨化基體、利用稀土氧化與基體熱膨脹係數的差異在冷卻過程中形成位錯環強化基體、細化鑄態晶粒，提高熱穩定性。因此，要充分發掘稀土元素的作用。 （3）合理調控熱加工工藝和熱處理制度。通過對熱加工過程的精確控制，包括熱加工溫度、應變速率、變形量以及後續冷卻速率的控制來實現組織的精準預判。組織對應性能、精確的組織調控對尋求合金最佳綜合性能匹配模式至關重要。對某些有指定方向上性能要求的合金也可通過控制變形工藝使其形成沿該方向上的擇優取向，從而改善其某一方向上的性能。 （4）大量開展有關合金抗氧化塗層的研究。
免責聲明：以上內容轉載自鈦之家寶雞鈦產業研究院，所發內容不代表本平臺立場。全國能源信息平臺聯繫電話：010-65367702，郵箱：hz@people-energy.com.cn，地址：北京市朝陽區金臺西路2號人民日報社