TC11钛合金成分 热处理制度/去应力退火

TC11概述

TC11合金是一种综合性能良好的α-β型热强钛合金，在500℃以下有优异的热强性能（高温强度、蠕变抗力等），并且具有较高室温强度。该合金还具有良好的热加工工艺性（包括常规工艺性能和超塑性），可以进行焊接和各种方式的机加工。目前，随着TC11合金应用的不断扩大，该合金的β热处理及等温锻已获得迅速的发展。
该合金主要用于制造航空发动机的压气机盘、叶片、鼓筒等零件，也可用于制造飞机结构件。通过α＋β区热变形和α＋β区热处理，获得的TC11合金的最高长期工作温度为500℃。生产的半成品有棒材、锻件、模锻件和铸件等。

材料的技术标准

GB/T 3620.1—1994 《钛及钛合金牌号和化学成分》

GB/T 3620.2—1994《钛及钛合金加工产品化学成分及成分允许偏差》

GB/T 2965—1996《钛及钛合金棒材》


GJB 494—1988《航空发动机压气机叶片用TC11钛合金棒材》

GJB 2218—1994《航空用钛及钛合金棒材和锻坯规范》

GJB 2220—1994《航空发动机用钛合金饼、环坯规范》

GJB 2744—1996 《航空用钛及钛合金自由锻件和模锻件规范》

HB 5263-1995《TC11钛合金压气机盘模锻件》

HB 7238-1995《钛合金环形锻件》


TC11化学成分

钛(Ti)余量

铝(Al)5.8-7.0

钼(Mo)2.8-3.8

锆(Zr)0.80-2.00

铁(Fe)≤0.25

硅(Si)0.20-0.35

铁(Fe)≤0.25

碳(C)≤0.08

氮(N)≤0.05

氢(H)≤0.012

氧(O)≤0.15

熔炼与铸造工艺

合金应经过两次以上真空自耗电极电弧炉熔炼。


应用概况与特殊要求

该合金已用于制造涡喷发动机压气机盘、叶片等多种航空零件。由于热稳定性和蠕变的限制，该合金在450℃下允许的工作时间为6000h，在500℃下允许的工作时间为500h1。


热处理制度

双重退火 950℃，1～2h，空冷＋530℃，6h，空冷。首次退火温度允许在β相变点以下30～50℃范围内作适当调整，首次退火保温时间根据最大截面厚度来确定：25mm以下为1h；26～50mm为1.5h；51～75mm为2h。

去应力退火 530～580℃，0.5～6h，空冷或炉冷。


合金组织结构

合金在室温下的平衡组织主要含有α相和β相，还可能出现含量很少的硅化物及TisAl相。在通常的退火状态下β相含量占8%～12%。从较高温度（例如1000℃）快速冷却获得马氏体α'，从较低温度（例如900℃）快速冷却获得马氏体α'。在450℃以上加热时，d'或α"将分解成α相和β相。


焊接性能

该合金可应用于焊接结构。熔焊时必须采用惰性气体（氩、氦）或真空方法来保护。焊缝应没有氧化色或浅黄色。

由于该合金对焊接的热循环反应较大，因此要求采用一些专门的热处理，这不仅为了消除残余应力，而且主要为了使焊缝和焊缝邻近区金属的组织性能稳定化。一般都推荐焊后进行退火并空冷或炉冷。退火是在真空炉或惰性气体的容器中进行，不允许用火焰喷枪来退火.