Ti55531 鈦合金(Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr)是新型高強高韌近 β 型鈦合金,在航空領域可用于飛機起落架(承受起降沖擊力與載荷、減輕重量)、發動機吊掛(保證飛行中穩定)、機翼及機身承力結構件(輕量化設計)、航空發動機壓氣機盤與葉片等高溫高壓部件(滿足惡劣環境性能要求),如空客 A380 起落架與發動機吊掛、波音 787 和空客 A350 部分承力件均有應用;在艦船領域適用于耐壓殼體(承受海水壓力、耐腐蝕)、螺旋槳(耐蝕抗空蝕、降噪聲振動)、海水冷卻與燃油等管道系統(防腐蝕泄漏)及發動機曲軸、連桿等零部件(適應海洋環境、穩定運行),憑借其高強度、高韌性、耐腐蝕性等優勢提升航空艦船設備的可靠性與性能。利泰金屬結合多年的Ti55531鈦合金棒板鍛件的深加工,將其綜合性能以多表呈現如下:
1. 定義及化學成分
類別 | 描述 |
名義定義 | 近β型鈦合金,以Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr為基,具有高強韌性和深淬透性。 |
化學成分 | Al: 4.5-5.5%, Mo: 4.5-5.5%, V: 4.5-5.5%, Cr: 2.8-3.2%, Zr: 0.8-1.2%, Fe≤0.25%, O≤0.15%, 余量Ti。 |
2. 物理性能
參數 | 數值 |
密度 | 4.65-4.75 g/cm3 |
熔點 | 1600-1650℃ |
熱導率 | 6.7 W/(m·K) |
熱膨脹系數 | 8.6×10??/℃ (20-400℃) |
3. 機械性能
性能 | 數值(固溶+時效態) |
抗拉強度 (Rm) | 1250-1400 MPa |
屈服強度 (Rp0.2) | 1150-1300 MPa |
延伸率 (A) | 8-12% |
斷裂韌性 (KIC) | 50-70 MPa·√m |
4. 耐腐蝕性能
環境 | 表現 |
海水 | 優異抗點蝕和應力腐蝕開裂能力 |
酸性介質 | 需表面處理(如陽極氧化)提升耐蝕性 |
高溫氧化 | ≤400℃穩定,更高溫度需涂層保護 |
5. 國際牌號對應
國家/標準 | 對應牌號 |
中國 | Ti55531 (GB/T 3620.1) |
美國 | Ti-5553 (ASTM B381) |
俄羅斯 | ВТ35 |
歐洲 | Ti-5-5-5-3-1 (AMS 4984) |
6. 特點與優勢
高強韌性:強度接近Ti-6Al-4V的1.3倍,韌性保持良好。
深淬透性:可制造大截面鍛件(厚度>150mm)。
加工窗口寬:β相區熱加工性能優異。
7. 標準與型材
型材 | 執行標準 | 典型規格 |
棒材 | AMS 4984 | Φ20-300mm |
板材 | ASTM B381 | 厚度5-50mm |
鍛件 | HB 7716 | 最大投影面積1.5m2 |
絲材 | GB/T 3623 | Φ0.5-10mm |
8. 加工工藝與流程
工藝 | 關鍵技術 |
熔煉 | 真空自耗電弧爐(VAR)三次熔煉,控制氧含量≤0.15%。 |
鍛造 | β相區開坯(T>850℃),α+β相區終鍛。 |
熱處理 | 固溶(800-850℃)+時效(500-600℃)。 |
機加工 | 低切削速度(<50m/min),硬質合金刀具。 |
9. 應用領域
航空航天:飛機起落架、發動機風扇盤、機身承力框。
艦船:深海耐壓殼體、推進器軸。
突破案例:C919起落架鍛件減重15%,疲勞壽命提升20%。
10. 與航空航天鈦合金對比
合金 | 強度 (MPa) | 韌性 (MPa·√m) | 成本 |
Ti55531 | 1300 | 60 | 高 |
Ti-6Al-4V | 950 | 80 | 中 |
Ti-1023 | 1100 | 45 | 較低 |
11. 未來發展新領域
增材制造:激光選區熔化(SLM)制備復雜結構件。
海洋工程:深海裝備耐壓結構。
生物醫療:骨科植入物(需表面改性)。
12. 加工注意事項
熱處理:避免β相區長時間保溫(防止晶粒粗化)。
焊接:需電子束焊或激光焊,焊后需去應力退火。
表面處理:噴丸強化提升疲勞性能。
13. 國內外產業化對比
維度 | 國內 | 國外 |
熔煉技術 | 突破Φ800mm鑄錠 | 已量產Φ1000mm鑄錠 |
成本控制 | 較國際高20-30% | 規模化生產優勢明顯 |
14. 技術挑戰與前沿攻關
挑戰:大規格鍛件組織均勻性控制。
前沿方向:
熱機械處理(TMP)優化β晶粒尺寸。
納米析出相調控(α相尺寸<50nm)。
15. 趨勢展望
輕量化升級:替代高強鋼,實現裝備減重10-30%。
智能化生產:數字孿生技術優化熱加工參數。
循環經濟:廢料回收率提升至90%以上。
總結:Ti55531憑借其高強深淬透特性,在航空航天領域占據重要地位,未來將向增材制造與海洋工程擴展,但需突破大尺寸制備和成本控制瓶頸。
相關鏈接
- 2024-02-21 固溶溫度對Ti55531鈦合金鍛件的組織與性能的影響