8.3.2.1　钛合金中合金元素的分类

钛合金中合金元素是按它们与α钛和β钛的相互作用，以及对同素异构转变温度的影响进行分类的，可分为相稳定元素、β相稳定元素及中性元素三类。

α稳定元素：这类元素能提高α-Ti→β-Ti的转变温度，扩大α相区并增加α相在热力学上的稳定性。它们在α钛中有较大的固溶度，在α＋β双相合金中优先溶于α相，是强化α相的主要组元。它们主要有铝、镓、硼，其中只有铝在配制合金的生产中得到广泛应用。Al可固溶强化α相，少量溶于β相，提高α＋β的时效能力，提高合金的室温、高温强度，改善抗氧化性。各类钛合金中，几乎都添加了Al，但含量不超过7%。

β稳定元素：这类元素降低α-Ti→β-Ti 的转变温度，扩大β相区并增加β相在热力学上的稳定性。它们在β钛中可无限互溶或有较大的溶解度，在α＋β双相合金中优先溶于β相内，是强化β相的主要组元。这类合金元素主要有 Mo、V、Nb、Ta、Cr、Fe、Mn、Co、Cu、Ni、Si、W等。

中性元素：凡是在α钛和β钛中均有很大溶解度，并且在实用含量范围内，对α-Ti→β-Ti的转变温度影响不大的合金元素，称为中性元素，它们主要有Sn、Zr、Hf等。

8.3.2.2　钛合金的分类及牌号

钛合金是按退火状态的组织分类的。

α型钛合金：这类钛合金不含或只含极少量的β稳定元素，退火态的组织为单相的α固溶体或α固溶体加微量的金属间化合物。α型钛合金的牌号用“TA”加顺序号表示。

β型钛合金：这类钛合金中含有大量的β稳定元素，退火或固溶状态得到单相的β固溶体组织。β型钛合金的牌号用“TB”加顺序号表示。

α＋β型钛合金：这类钛合金都含有α稳定元素Al，还含有一定量的β稳定元素，退火态的组织为α＋β固溶体。α＋β型钛合金用“TC”加顺序号表示。

钛合金的牌号及化学成分见表8.10。(www.daowen.com)

8.3.2.3　合金化原则

钛的合金化原理，主要是采用多元固溶强化，时效强化起辅助作用。

α型钛合金：主要加入α稳定元素Al，其次加入中性元素Sn和Zr，它们主要起固溶强化作用，在提高强度的同时，不明显降低合金的塑性，Sn和Zr还能显著提高合金的抗蠕变能力。有时还加入少量β稳定元素，如Mo、Ni等。

β型钛合金：首先加入足够数量的β稳定元素，如Mo、V、Cr、Fe等，以保证合金在退火状态或淬火状态下为β单相组织，辅助加入一定数量的α稳定元素Al。

α＋β型钛合金：同时加入β稳定元素（如V、Mn、Cr、Fe、Mo、Si、Nb、Cu等）和α稳定元素 Al，有时还加入中性元素 Sn、Zr。加入的β稳定元素，不仅可固溶强化β相，提高β相的强度，而且有利于进行时效弥散强化，其中V在提高合金强度的同时，还能保持良好的塑性，Mo能减少钛合金的氢脆倾向，V和Mo还能提高合金的抗蠕变能力和热稳定性，Cu能提高合金的热稳定性和热强性，Si可有效提高钛合金的热强性和抗蠕变能力，但降低了热稳定性，含量应控制，不超过0.40%。加入Al、Sn、Zr等合金元素，不仅可以固溶强化α相，提高α相的强度，而且可以提高时效组织的弥散度，显著增强时效强化的效果。

表 8-10　加工钛合金的牌号和化学成分（摘自GB/T 3620.1-2016）

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