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网篮组织中晶内和晶界α相在原始β晶粒内呈网篮状分布，网篮组织断裂韧性好，对裂纹扩散有优势，拉伸强度和蠕变强度以及热强性较高，但是其热稳定性、塑性和疲劳性能较差，当钛合金在β相区加热变形，在α+β相区容易形成网篮组织（图 1.1（c）），网篮组织与魏氏组织相比，在于其塑性和疲劳性能优于魏氏组织，蠕变抗力和高温持久强度良好，高温长期受力部件宜采用网篮组织。
魏氏组织中晶内α相成丛状分布，等轴α晶粒细长且平直，原始晶粒边界完整清晰，魏氏组织的特点是断裂韧性好，但是塑性很低，疲劳性能较差，当钛合金在β相区较高的温度加热变形冷却时容易形成魏氏组织（图 1.1（d）），魏氏组织的原始β晶界比较清晰完整，α晶界明显，晶内α相呈片状规则排列。α相的析出过程是形核和核长大的过程，其形核位置、长大速度以及成核数量是由合金的成分和冷却条件决定的。当冷却时，α相首先在晶界处析出，形成晶界α相，并且由于变形量小，使得晶界比较完整。随后，晶界区的大量晶核从晶界向晶内生长，形成相同位向、相互平行的长条状组织。如果冷却速度较大时，α相在晶粒内部也会形核并且长大。
图1.1 钛合金四种常见的显微组织
1.1.2 钛合金材料研究现状
钛及钛合金在航空、航天、船舶、石油、化工、兵器、电子等行业得到高度重视和广泛应用。15 年前国外高度重视新型钛合金的研制, 近几年国外更重视钛合金性能改性和挖潜。国内从钛合金研发开始一直重视新型钛合金研制, 10 年前重点是仿制, 之后是既创新又仿制, 目前以创新研制为主[1]。文献综述
1.航天用钛合金
航空发动机压气机对工作在300 ～ 350 ℃用材的需要, 俄罗斯的全俄轻金属研究院研究了同时添加Sn和Zr来改善BT22 钛合金的强度和高温蠕变性能, 研制出了性能优于BT22 的一种新的航空用钛合金。新合金的名义化学成分为Ti-5Al-5Mo-5V-1Fe-1Cr-1.7Sn-2.5Zr, 被赋予正式牌号BT37。截面尺寸为150 ～200 mm的BT37 合金模锻件和自由锻造的静强度和疲劳强度比BT3-1合金高25%;固溶强化的BT37 合金的静强度和疲劳强度比金属间化合物强化的高温钛合金高20% ～ 25%以上。
将来的五到十年高温钛合金研发主要集中在600 ℃高温钛合金。600 ℃高温钛合金研究对象主要是Ti60和Ti600。表1为国内600 ℃高温钛合金力学性能与国外相应合金的对比 , 国内合金的总体性能不低于国外。Ti60 合金是以中科院金属所为主研制的。Ti600是西北有色金属研究院独家研制的 , Ti600合金的研制达到中试试验规模, 国外一公司已正式订购。
2.船用钛合金
美国Timet公司与美国海军联合开发了一种具有强度适中、韧性高、焊接性能好的近α钛合金,其名称为Ti-5Al-1Zr-1Sn-1V-0.8Mo-0.1Si 。该合金的突出特点是具有良好的断裂韧性及抗应力腐蚀性能, 同时又具有良好的室温蠕变性能。其冲击韧性约为Ti-6Al-4V的3 倍, 并且易焊接,可以进行大规格型材的焊接, 主要用于舰船制造和海洋工程。
中国研制出具有自己特色的不同强度级别的近α型船用耐蚀钛合金Ti75 , Ti31, Ti-B19 ,Ti91 , Ti70 和Ti80。西北有色金属研究院研制的Ti75合金具有自主知识产权, 它是630 MPa级的中强高韧性耐蚀钛合金;以西北有色金属研究院为主研制的Ti31合金是500 MPa级的低强高韧耐蚀钛合金。二者均具有良好的综合性能。研究均达到工业规模, Ti75 和Ti31 均已趋于成熟, 并已获得实际应用。西北有色金属研究院研制的Ti91 和以宝鸡有色金属加工厂为主研制的Ti70 具有中强高塑、有良好冷加工性能、可焊性和良好的透声性能。Ti-B19 是西北有色金属研究院创新研制的一种高强耐蚀钛合金, 宝钢公司研制的Ti80是一种高强、可焊的α型钛合金, 其拉伸性能、断裂韧性、应力腐蚀抗力和低周疲劳性能均优于Ti-6Al-4VELI。