TC10鈦合金棒

詳細(xì)描述

TC10鈦合金棒憑借其高強(qiáng)度、高溫性能及損傷容限優(yōu)勢(shì)，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等高端領(lǐng)域占據(jù)核心地位。其復(fù)雜的成分設(shè)計(jì)（Mo、Zr、Si協(xié)同強(qiáng)化）與嚴(yán)格的熱處理工藝對(duì)供應(yīng)商技術(shù)要求極高，采購(gòu)時(shí)需重點(diǎn)關(guān)注高溫持久性能與組織均勻性。相較于TC4，TC10的耐溫性提升顯著，但成本與加工難度同步增加；對(duì)比鎳基合金，其輕量化特性在500℃以下場(chǎng)景更具競(jìng)爭(zhēng)力，是高溫高強(qiáng)工況下的戰(zhàn)略材料選擇。

1、性能

力學(xué)性能

抗拉強(qiáng)度：1050-1200 MPa（雙重退火態(tài)）

屈服強(qiáng)度：≥950 MPa

延伸率：≥10%（斷裂韌性KIC≥60 MPa·m1/2）

彈性模量：115-125 GPa（高剛性，適合承力結(jié)構(gòu)）。

熱性能

工作溫度：長(zhǎng)期使用溫度≤500℃，短期可達(dá)600℃（氧化增重≤1.0 mg/cm2·h）。

熱膨脹系數(shù)：9.0×10??/℃（20-500℃）。

耐腐蝕性

耐海水、氯化物及高溫氧化環(huán)境，但抗還原性酸（如鹽酸）能力較弱。

2、特點(diǎn)

優(yōu)勢(shì)

高強(qiáng)度與高溫性能：通過(guò)添加Mo、Sn等元素，強(qiáng)度較TC4提升15%，500℃下強(qiáng)度保持率≥70%。

損傷容限優(yōu)異：裂紋擴(kuò)展速率低（da/dN≤3×10?? mm/cycle，ΔK=20 MPa√m）。

焊接性能良好：激光焊、電子束焊焊縫強(qiáng)度達(dá)母材85%以上。

缺點(diǎn)

加工難度高：熱成型溫度窗口窄（僅50-80℃），需嚴(yán)格控溫。

成本較高：含稀有元素（如Mo），價(jià)格是TC4的1.5-2倍。

3、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 2965-2020（鈦及鈦合金棒材通用標(biāo)準(zhǔn)）。

HB 7239-2018（航空用TC10合金規(guī)范，規(guī)定疲勞與高溫性能）。

GB/T 3620.1-2016（成分：Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si）。

國(guó)際對(duì)應(yīng)

類似美國(guó)Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo（Ti-6242S）（AMS 4919），但TC10含Si以提升蠕變抗力。

4、應(yīng)用領(lǐng)域

航空航天

發(fā)動(dòng)機(jī)部件：壓氣機(jī)盤(pán)、葉片（500℃以下耐熱疲勞）。

機(jī)身結(jié)構(gòu)：機(jī)翼梁、接頭（替代30CrMnSiNi2A減重30%）。

能源

燃?xì)廨啓C(jī)葉片：耐高溫燃?xì)飧g，使用壽命較Inconel 718提升20%。

船舶：

核潛艇耐壓殼體：耐海水腐蝕與高壓（設(shè)計(jì)深度＞600米）。

化工：

高溫反應(yīng)器螺栓：耐H?S應(yīng)力腐蝕，壽命較316Ti不銹鋼延長(zhǎng)3倍。

5、制造工藝

熔煉：三次真空自耗電弧熔煉（VAR） + 冷床爐（EBCHM）精煉，控制Al偏析≤0.3%。

鍛造：

β相區(qū)開(kāi)坯：1000-1050℃鍛造，細(xì)化原始β晶粒至≤200μm。

α+β兩相區(qū)終鍛：900-950℃終鍛，形成雙態(tài)組織（初生α相占比40-50%）。

熱處理：

雙重退火：955℃×1h空冷 + 595℃×8h空冷，優(yōu)化強(qiáng)韌性匹配。

加工：

熱軋：變形量50-70%，需中間退火（750℃×1h）。

焊接：真空電子束焊（真空度≤5×10?3 Pa），焊后需600℃×4h去應(yīng)力退火。

6、與其他合金對(duì)比

7、采購(gòu)方法與注意事項(xiàng)

供應(yīng)商篩選

資質(zhì)認(rèn)證：需具備NADCAP熱處理認(rèn)證及航空材料AS9100D資質(zhì)。

工藝驗(yàn)證：供應(yīng)商應(yīng)提供EBCHM熔煉工藝記錄及β晶粒細(xì)化證明。

合同要點(diǎn)

成分控制：明確Mo（1.8-2.2%）、Zr（3.5-4.5%），O≤0.12%。

性能指標(biāo)：規(guī)定500℃高溫持久強(qiáng)度（300 MPa下斷裂時(shí)間≥100h）。

到貨檢驗(yàn)

無(wú)損檢測(cè)：按HB 7239進(jìn)行超聲波探傷（Φ1.0mm平底孔缺陷不超標(biāo)）。

金相分析：檢查初生α相比例（40-50%）及β晶粒尺寸（≤200μm）。

加工建議

熱成型：模具預(yù)熱至350℃，避免因熱應(yīng)力導(dǎo)致開(kāi)裂。

表面處理：微弧氧化（膜厚15-25μm，擊穿電壓≥500 V）。