鈦是一種非常活躍的金屬元素，它能和很多元素發(fā)生作用，但能影響鈦及鈦合金性能的只有那些與鈦形成連續(xù)或不連續(xù)固熔體的元素。a穩(wěn)定元素主要有鋁、鎵、鍺、鑭、鈰、釹及氧、碳、氮、硼等。在工業(yè)鈦及鈦合金中應(yīng)用最廣的a穩(wěn)定元素是鋁。鋁都能提高鈦的室溫及高溫抗拉強(qiáng)度，對(duì)高溫塑性影響不大。在固溶度范圍內(nèi)，鋁能有效地提高鈦的彈性模量、剪切模量、比電阻及線膨脹系數(shù)。β穩(wěn)定元素包括元素周期表中位于鈦右邊的幾乎所有過(guò)渡族元素以及IB族元素，約有30種。實(shí)際常用的僅有十幾種。其中同晶型β穩(wěn)定元素有鉬、釩、鉭、鈮，共析型β穩(wěn)定元素有鐵、鉻、錳、銅、鈷、鎳、鎢、鈀和氫。氫對(duì)鈦合金的獨(dú)特作用將在有關(guān)間隙元素對(duì)鈦影響的內(nèi)容中敘述。

 

對(duì)具有良好冷加工性、超塑性和細(xì)胞兼容性的新型α＋β型鈦合金的進(jìn)行了合金設(shè)計(jì)研究和各種性能評(píng)價(jià)。合金設(shè)計(jì)研究是通過(guò)研究O、Al、Mo、Fe及Nb含量對(duì)具有基礎(chǔ)成分為Ti-4.5%Al-4.5%Nb-2%Fe-2%Mo合金的冷加工性的影響來(lái)進(jìn)行的。對(duì)于生物兼容性，則避免使用β穩(wěn)定元素，如V、Ni或Cu。根據(jù)影響發(fā)生開(kāi)裂的臨界壓縮比、固溶狀態(tài)的硬度以及隨冷軋壓縮比變化而變化的硬度來(lái)評(píng)價(jià)合金的冷加工性能。研究表明，通過(guò)增強(qiáng)β相的熱穩(wěn)定性、力學(xué)穩(wěn)定性和降低α＋β兩相顯微組織中α相的硬度可以使合金獲得良好的冷加工性能。

 

TC18為一種新型α＋β雙相鈦合金，名義成分Ti-5A1-5Mo-5V-1Cr-lFe，不僅具有普通鈦合金的特性，而且還具有良好的韌性和淬透性，淬透深度可達(dá)250mm，因此被廣泛應(yīng)用于制造飛機(jī)起落架等承重承沖擊大型結(jié)構(gòu)件。對(duì)TC18鈦合金零件的設(shè)計(jì)加工，為提高結(jié)構(gòu)件可靠性提供數(shù)據(jù)依據(jù)，將對(duì)鈦合金在航空領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。還發(fā)現(xiàn)，新型開(kāi)發(fā)的Ti-4.5%Al-4.5%Nb-2%Fe-2%Mo合金的β轉(zhuǎn)變溫度為1073K、臨界壓縮比在60%以上、再結(jié)晶退火下的屈服強(qiáng)度為910MPa。在1048～1073K退火可以獲得晶粒度約為1μm的相當(dāng)細(xì)的α＋β兩相顯微組織，拉伸試驗(yàn)結(jié)果顯示合金的超塑延伸率為3000%左右。細(xì)胞培養(yǎng)試驗(yàn)表明，新型合金的細(xì)胞生存能力值超過(guò)Ti-6%Al-4%V和Ti-6%Al-7%Nb合金的。