团簇式设计600℃/856 MPa级Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Nb-Ta-W-Si铸态高温钛合金

摘要

近α型高温钛合金室温抗拉强度一般小于1200 MPa,600℃高温抗拉强度不超过750 MPa。在近α型高温钛合金Ti65团簇式α-{[Al-Ti₁₂]（AlTi₂）}₁₂+β-{[Al-Ti₁₄](]Mo_0.08Si_0.4Nb_0.1Ta_0.32W_0.14Sn_0.96Zr₁)}₅基础上,本工作将β-Ti结构单元中的元素部分替换,用Zr元素取代部分Ti元素,以提升β相高温稳定性,从而改变α和β相团簇式比例,设计出成分式为α-{[Al-Ti₁₂]（AlTi₂）}_x+β-{[Al-Ti₁₃Zr₁](Mo_0.125 Si_0.5Nb_0.125Ta_0.5W_0.25Sn_0.5Zr₁)}_（17-x）（x=11、12、13和14）系列合金,其铸态组织为板条α相与残余β相组成的网篮组织。随着β相团簇个数增加,α相片层逐渐变细,抗拉强度升高。其中,当x=11时,合金名义成分为Ti-5.3Al-2.5Sn-7.6Zr-0.5Mo-0.5Nb-3.8Ta-0.6Si-1.9W（质量分数）,室温抗拉强度高达1334 MPa,分别比锻造态IMI834和ZTi65合金提高28%和21%,断后伸长率仅为1.3%,低于锻造态IMI834和ZTi65合金。该合金在600℃高温抗拉强度为856 MPa,分别比锻造态IMI834和ZTi65合金提高26%和37%,断后伸长率相同。

关键词

钛合金 / 团簇加连接原子模型 / 成分设计 / 显微组织 / 力学性能