四、钛合金的合金化原理1.钛合金的合金化特点钛合金的性能由 Ti 同合金元素间的物理化学反应特点来决定,即由形成的固溶体和化合物的特性以及对α
β转变的影响等来决定
而这些影响又与合金元素的原子尺寸、电化学性质(在周期表中的相对位置)、晶格类型和电子浓度等有关
但作为 Ti 合金与其它有色金属如 Al 、Cu、Ni 等比较,还有其独有的特点,如:(1)利用 Ti 的α
β转变,通过合金化和热处理可以随意得到α、α + β和β相组织;(2)Ti 是过渡族元素,有未填满的 d 电子层,能同原子直径差位于± 20%以内的置换式元素形成高浓度的固溶体;(3)Ti 及其合金在远远低于熔点的温度中能同 O、N、H、C 等间隙式杂质发生反应,使性能发生强烈的改变;(4)Ti 同其它元素能形成金属键、共价键和离子键固溶体和化合物
Ti 合金合金化的主要目的是利用合金元素对α或β相的稳定作用,来控制α和β 相的组成和性能
各种合金元素的稳定作用又与元素的电子浓度(价电子数与原子的比值) 有密切关系, 一般来说, 电子浓度小于 4 的元素能稳定 α相,电子浓度大于 4的元素能稳定 β相,电子浓度等于 4 的元素,既能稳定 α相,也能稳定 β相
工业用 Ti 合金的主要合金元素有 Al 、Sn、Zr 、V、Mo、Mn、Fe、Cr、Cu 和Si 等,按其对转变温度的影响和在α或β相中的固溶度可以分为三大类
能提高相变点,在 α相中大量溶解和扩大 α相区的元素叫 α稳定元素;能降低相变温度,在 β相中大量溶解和扩大 β相区的元素叫 β稳定元素;对转变温度影响小,在α和β相中均能大量溶解或完全互溶的元素叫中性元素
按合金元素与 Ti 的反应特点或二元状态图的类型,可以分成四大类(图1-44 ):(1)α稳定型状态图(图1-44(a)) Al、Ga、Sn 和间隙式元素 C、N、O 等与Ti 形成这