Page 23 - 数值模拟驱动的高温合金热加工技术

第一章 高温合金与热加工技术概述

有效应用。目前钛合金在航空发动机上用量成为衡量其先进度的重要指标。如第
四代战斗机 F-22 装配 F119 发动机用钛量达 35%。高温钛合金材料在航空发动机
上用于制造相应机械组件等。目前世界上使用温度最高的工程化钛合金为 MI934

钛合金。航空发动机风扇处于发动机前端部分，通常使用工作温度较低的 Ti-
6Al-4V 钛合金制造叶片等部件。航空发动机高压压气机靠近燃烧室，目前由于
钛合金受到最高工作温度限制，大部分发动机压气机转动组件采用镍基高温合金
制造，大大增加航空发动机的自重。20 世纪 50 年代研发的 Ti-6Al-4V 钛合金长

期最高工作温度为 350℃。目前世界上长期工作温度达 500℃以上的工程化钛合
金有美国研发的 Ti-1100 钛合金，我国研发的 Ti-60 钛合金等。
（二）国外高温钛合金的应用
近期国外科学家主要研究方向是采用快速凝固技术，利用颗粒物增强复合材

料性能研制新型钛合金，美国麦道公司采用新型技术研制出纯度高的钛合金，钛
合金在 760℃下强度不弱于室温。美国钛工业起步较早，钛合金基础研究处于领
先地位。20 世纪 60 年代美国开发在 450℃下使用的 Ti-6246 高温钛合金，广泛
用于大型运输涡轮喷气发动机。70 年代开发在 500℃以上适用的 Ti-6242S 合金，

目前广泛用于涡轮发动机部件。近几年美国麦道公司采用粉末冶金技术研制在
760℃使用的高致密性高温钛合金，可量产高温钛合金 Ti-21Nb-14Al，目前得到
高压压气机闸等部位的应用。
（三）中国高温钛合金的发展

我国钛合金发展继承主要钛研究生产国家的做法，始于北京有色金属研究
院，中国科学院金属研究所，洛阳船舶材料研究所等科研单位及上海武钢等企业
成为研发高温钛合金的主力。20 世纪 80 年代前我国航空钛合金研究走仿制路线，
如使用温度在 500℃的 TC11 合金对应苏联的 BT9 合金。欧美国家航空发动机进

入中国市场，我国仿制英美国家高温钛合金，如 TC17 对应美国牌号 Ti-17。我
国钛合金自主研发不断加快，Ti-55 是我国自主研制的在 550℃使用的高温钛合
金，通过添加矢量稀土元素 Nd，净化合金基体，使合金设计具有优良热强性。
宝鸡钛业股份公司参与研制用于 600℃的 Ti-60 合金，Ti600 是西北有色金属研究

院研制的近 α 钛合金，特点是加入适量稀土元素 Y，与英国 IMI834 合金性能相
当。我国研制的在 600℃工作的钛合金有 Ti600 钛合金，Ti600 合金名义成分为
Ti-6Al-2.8Sn-4Zr-0.5Mo-0.4Si-0.1Y，研制 600℃高温钛合金难点是高温蠕变性能

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