高强高韧钛合金研究与应用进展_杨冬雨
金属高强韧性材料的研究与应用
金属高强韧性材料的研究与应用引言：金属材料广泛应用于工程领域，而高强韧性材料的研究与应用则是金属材料领域的重要研究方向。
通过改变金属的组织结构和添加特定的合金元素，可以提高金属材料的强度和韧性，从而满足不同工程领域对材料性能的要求。
本文将着重介绍金属高强韧性材料的研究进展以及其在航空航天、汽车制造和建筑领域的应用。
一、金属高强韧性材料的研究进展1.力学性能的优化高强度和高韧性是金属材料的两个重要性能指标，因此金属高强韧性材料的研究首先需要从力学性能上进行优化。
通过混合微观组织的方法、晶界工程和合金化等手段，可以增强材料的强度并提高其延展性和韧性。
例如，添加微量的强化相可以细化晶粒尺寸，从而增加晶界位错的数量，提高抗拉强度，而通过合理控制晶界能量的方法，可以增强材料的韧性。
2.组织结构的优化金属高强韧性材料的研究还需要优化材料的组织结构。
例如，利用奥氏体相与体心立方相的共存形成双相结构的合金具有良好的延展性和强度。
此外，通过调控晶粒的取向和尺寸分布，可以改善材料的力学性能。
近年来，多相微纳复合结构的出现，进一步提高了金属材料的强度和韧性。
3.新型材料的开发随着科技的不断进步，新型的高强韧性材料不断涌现。
举例来说，高熵合金是一种由多种高熔点金属元素组成的合金，具有独特的均匀混合微纳复合结构，因此具有很高的强度和韧性。
利用奥氏体相与体心立方相的共存形成双相结构的合金具有良好的延展性和强度。
此外，通过调控晶粒的取向和尺寸分布，可以改善材料的力学性能。
近年来，多相微纳复合结构的出现，进一步提高了金属材料的强度和韧性。
二、金属高强韧性材料在航空航天领域的应用1.航空发动机材料航空发动机工作在极端的高温和高压环境下，对材料的强度和耐高温性能提出了挑战。
金属高强韧性材料可以满足航空发动机零部件对高温、高压和高速环境下的要求，提高发动机的可靠性和使用寿命。
2.航空航天结构材料航空航天结构材料需要具备较高的强度和韧性，以应对极端的载荷和环境挑战。
高强高韧钛合金研究与应用进展_杨冬雨
何为“千锋大数据”？它的特点及用途又是什么？所谓“千锋大数据”是指无法在一定时间内用常规软件工具对其内容进行抓取、管理和处理的数据集合，是指从各种各样类型的数据中，快速获得有价值信息的能力。
千锋大数据的技术，包括大规模并行处理(MPP)数据库，数据挖掘电网，分布式文件系统，分布式数据库，云计算平台，互联网，和可扩展的存储系统。
了解了“千锋大数据”之后，那么我们就来详细看看什么是它的特点及用途？“千锋大数据”的四大特点据悉，千锋大数据(Big Data)是指“无法用现有的软件工具提取、存储、搜索、共享、分析和处理的海量的、复杂的数据集合。
”业界通常用4个V(即Volume、Variety、Value、Velocity)来概括千锋大数据的特征。
一是数据体量巨大(Volume)。
截至目前，人类生产的所有印刷材料的数据量是200PB(1PB=210TB)，而历史上全人类说过的所有的话的数据量大约是5EB(1EB=210PB)。
当前，典型个人计算机硬盘的容量为TB量级，而一些大企业的数据量已经接近EB量级。
二是数据类型繁多(Variety)。
这种类型的多样性也让数据被分为结构化数据和非结构化数据。
相对于以往便于存储的以文本为主的结构化数据，非结构化数据越来越多，包括网络日志、音频、视频、图片、地理位置信息等，这些多类型的数据对数据的处理能力提出了更高要求。
三是价值密度低(Value)。
价值密度的高低与数据总量的大小成反比。
以视频为例，一部1小时的视频，在连续不间断的监控中，有用数据可能仅有一二秒。
如何通过强大的机器算法更迅速地完成数据的价值“提纯”成为目前千锋大数据背景下亟待解决的难题。
四是处理速度快(Velocity)。
这是千锋大数据区分于传统数据挖掘的最显著特征。
根据IDC的“数字宇宙”的报告，预计到2020年，全球数据使用量将达到35.2ZB。
在如此海量的数据面前，处理数据的效率就是企业的生命。
“千锋大数据”的用途第一，对千锋大数据的处理分析正成为新一代信息技术融合应用的结点。
高强度高弹性钛合金的研究进展
高强度高弹性钛合金的研究进展肖文龙, 付 雨, 王俊帅, 赵新青, 马朝利（北京航空航天大学 材料科学与工程学院，北京 100191）摘要：钛及钛合金是航空、航天和国防武器装备等领域重要的轻质结构材料。
钛合金较低的弹性模量赋予其优良的弹性功能特性，被应用于航空航天等领域的紧固件和弹簧等元器件。
目前常用的高强钛合金弹性模量较高，不能完全满足应用需求，强度和弹性性能匹配有待进一步提高。
本文综述了高强度高弹性钛合金的发展现状以及新型合金的研发进展，从高强度高弹性钛合金的特点及存在的问题出发，提出基于电子理论的成分设计和β基体结构稳定性的组织调控方法，并简要介绍本课题组基于该方法进行的高强度高弹性钛合金的研究进展，最后展望了高强度高弹性钛合金的发展方向。
关键词：钛合金；强度；弹性；成分设计；组织调控doi ：10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000085中图分类号：TG146.2 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2020)03-0011-14钛及钛合金具有高比强度、耐腐蚀、低弹性模量、超弹性和形状记忆等特点，在航空、航天、化工、武器装备和生物医疗等领域得到了广泛的应用[1-5]。
通过合金成分设计和热-机械处理微观组织优化，钛合金的力学性能和功能特性可以在很宽的范围内调控。
与钢铁材料相比，钛合金优良的力学性能和弹性性能，使其成为紧固件和弹簧等元器件重要的结构材料，在航空航天等领域发挥着重要作用[6-9]。
然而，钛合金的高强度和功能特性往往是一对鱼和熊掌不可兼得的矛盾体，如何兼具优异的力学性能和功能特性一直是先进钛合金研发的重点。
经过数十年的发展，新型钛合金的研发取得了一定进展，钛合金的强度和弹性性能匹配有了明显提高。
本文简要回顾高强度高弹性钛合金的发展现状，介绍新型高强度高弹性钛合金成分设计和组织设计方法，并概述本课题组基于该方法开展的研究工作，对其发展趋势进行展望。
高强韧SA508Gr.4N锻件国产化研制
高强韧SA508Gr.4N锻件国产化研制
杜东旭;任利国;赵德利
【期刊名称】《一重技术》
【年(卷),期】2022()4
【摘要】介绍中国一重高强韧SA508Gr.4N钢锻件的最新国产化研制进展。
在ASME标准的基础上,提出更高的国产化SA508Gr.4N钢性能指标。
锻件性能优异,具有高强韧性,各项性能较核级SA508Gr.3钢锻件有大幅度提升。
讨论今后
SA508Gr.4N钢工程化应用的主要研发目标。
【总页数】4页(P33-36)
【作者】杜东旭;任利国;赵德利
【作者单位】中国一重天津重型装备工程研究有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM623;TG316
【相关文献】
1.太重大型铸锻件国产化研制项目奠基
2.ACP1000核电堆内构件用大锻件的国产化研制
3.太原重工大型铸锻件国产化研制项目设计
4.35CrNi3MoV高强韧性锻件研制
5.太重大型铸锻件国产化研制项目开工奠基
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钛合金材料的研究和应用
钛合金材料的研究和应用钛合金是一种具有轻量化、高强度、耐腐蚀等优良性能的金属材料，因此在航空航天、汽车、医疗等领域有着广泛的应用前景。
本文主要就钛合金材料的研究和应用做简要介绍。
一、钛合金材料的分类按照组成元素和性能不同，钛合金材料可以分为纯钛、α型、β型等不同类型。
纯钛具有良好的塑性和可加工性能，广泛应用于制造医疗设备、音响等领域。
α型钛合金具有良好的强度和韧性，应用领域主要包括航空、航天、船舶等领域。
β型钛合金具有良好的高温性能和抗腐蚀性能，广泛应用于船舶、化学、生物等领域。
二、钛合金材料的研究进展在钛合金材料的研究领域中，表面改性和纳米材料是目前研究的热点之一。
表面改性指提高钛合金表面的抗腐蚀能力和机械强度，常用的方法包括阳极氧化、电解聚合物、电沉积等。
纳米材料指材料尺寸小于100nm的材料，通过制备纳米结构的钛合金材料可以提高其机械性能和抗腐蚀性。
近年来，高压扭剪、等离子喷射等技术已经成为制备纳米结构钛合金材料的重要方法。
三、钛合金材料的应用在钛合金材料的应用领域中，航空航天、汽车、医疗等领域是主要的应用领域。
航空航天领域是钛合金应用最早、规模最大的领域之一，在飞机、导弹、卫星等方面应用广泛。
钛合金可以减轻飞机重量，提高载荷能力，同时具有良好的耐高温性能和抗腐蚀性能。
汽车领域是近年来钛合金应用较为热门的领域之一。
钛合金可以替代钢铁等金属，达到轻量化的目的，同时提高汽车的安全性、抗腐蚀性和节能性。
医疗领域是钛合金应用领域中增长最快的领域之一，钛合金可以制造人工关节、牙科种植体、脊柱植入物等医疗器械。
相比其他金属材料，钛合金不会被人体组织排斥，并且具有耐腐蚀性能，逐渐成为医疗行业的首选材料。
综上所述，钛合金材料具有广泛的应用前景，在不断的研究发展中，钛合金材料也会更加完善。
在工业制造、医疗器械等方面，钛合金都将有着更广泛的应用。
新型钛合金材料表面耐磨性分析
新型钛合金材料表面耐磨性分析李会谦;刘雪琴【摘要】钛合金材料在发展过程中,开始向着民用领域转型,广泛应用于日常生产、生活中,对新型钛合金材料表面耐磨性进行分析,能够提高新型钛合金材料在实际应用中的使用寿命.通过对新型钛合金材料与传统钛合金材料的耐磨性进行实验,对两种材料磨损性能和摩擦系数曲线进行比较,可以看出新型钛合金材料表面硬度高,耐磨性好于钛合金材料.【期刊名称】《世界有色金属》【年(卷),期】2017(000)019【总页数】2页(P1-2)【关键词】新型钛合金材料;耐磨性;钛合金【作者】李会谦;刘雪琴【作者单位】北京矿冶研究总院,北京100000;北京达飞安评管理顾问有限公司,北京100000【正文语种】中文【中图分类】TP302.3我国钛的研究与生产，从前几年开始就呈现出上升状态，钛的生产量与消费量大幅度提高。
国内对于钛的研究也出现多种领域和方向，新型钛合金材料的出现，将研究重点从航空领域向着民用领域发展。
按照合金用途，归纳为生物医用钛合金、高尔夫球杆用钛合金、船用透声钛合金等[1]。
新型钛合金材料在研究过程中，主要应用于医学、体育两个方面。
在医学领域应用中，主要将新型钛合金材料运用到人体植入以及医疗手术器械中。
在体育领域，主要将新型钛合金材料用于高尔夫球杆、球头等。
钛合金在不断研发过程中，已经出现耐蚀钛合金、耐热钛合金、低温钛合金、高强钛合金、高温钛合金、高韧钛合金等等。
按照合金加工方法，又有超塑成型钛合金和粉末冶金钛合金等[2]。
新型钛合金的总体发展趋势是多功能化和低成本化，新型钛合金材料拥有着其他材料不可比拟的优越性能，泛应用于生产生活中的各个领域。
但是，在实际应用过程中，新型钛合金材料表面磨损问题依旧没有得到很好的解决方法。
新型钛合金材料在使用过程中，磨损、腐蚀、疲劳是钛合金的主要失效原因。
据不完全统计，在钛合金零件的使用过程中有80%的零件失效是由磨损引起的。
磨损不仅会消耗材料，并且会增加生产中维修费用。
新型高强高韧铝镁硅合金的组织和性能
新型高强高韧铝镁硅合金的组织和性能张国鹏;杨伏良;马政;党小荔;熊落保;尹德艳【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(41)6【摘要】在6063合金基础上设计出一种新的Al-Mg-Si系合金.合金经熔炼铸造和挤压加工后分别进行退火、自然时效、人工时效处理,优化自然时效时间,并利用金相显微镜、X线衍射仪、扫描电镜及电子万能实验机对合金微观组织、断口形貌和力学性能进行检测分析.研究结果表明:新合金与6063合金相比具有更高的强度和塑性,人工时效态抗拉强度和伸长率分别达到314.32 MPa和19.63%,自然时效态抗拉强度、伸长率分别为277.26 MPa和28.61%(稳定值);新合金最佳自然时效时间为72 h.【总页数】6页(P2132-2137)【作者】张国鹏;杨伏良;马政;党小荔;熊落保;尹德艳【作者单位】中南大学,材料科学与工程学院,湖南,长沙,410083;中南大学,有色金属材料科学与工程教育部重点实验室,湖南,长沙,410083;中南大学,材料科学与工程学院,湖南,长沙,410083;中南大学,有色金属材料科学与工程教育部重点实验室,湖南,长沙,410083;中南大学,材料科学与工程学院,湖南,长沙,410083;中南大学,有色金属材料科学与工程教育部重点实验室,湖南,长沙,410083;中南大学,材料科学与工程学院,湖南,长沙,410083;中南大学,有色金属材料科学与工程教育部重点实验室,湖南,长沙,410083;长沙新振升集团有限公司,湖南,长沙,410100;长沙新振升集团有限公司,湖南,长沙,410100【正文语种】中文【中图分类】TG146.2【相关文献】1.新型高塑铝-镁-硅系铝合金的力学性能 [J], 李文意;杨伏良;马政;孟德超;尹德艳;熊落保2.高强高韧铝锌镁钪合金板材制备及其组织性能演变 [J], 尹志民;邓英;赵凯;段佳琦;唐蓓;何振波;彭勇宜;姜锋;潘清林3.新型高强高韧Al-Zn铸造铝合金的组织与性能 [J], 林顺岩; 姚勇; 周志军4.高强高延伸率新型铝镁硅合金型材工艺试验研究 [J], 陈伟5.中铝西南铝高强高韧7050铝合金厚板通过适航鉴定 [J],因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种提升TC4钛合金材料强韧性水平的制备方法[发明专利]
![一种提升TC4钛合金材料强韧性水平的制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/6101b8d0ee06eff9aff807ab.png)
专利名称：一种提升TC4钛合金材料强韧性水平的制备方法专利类型：发明专利
发明人：董龙龙,卢金文,霍望图,刘跃,李亮,张伟,田宁,张于胜申请号：CN202010999259.7
申请日：20200922
公开号：CN111979436A
公开日：
20201124
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种提升TC4钛合金材料强韧性水平的制备方法，该方法包括：一、选择基体材料和增强体材料；二、将增强体材料粉末与基体材料粉末混匀得混合粉末；三、经等离子烧结成型得到钛合金材料坯体；四、轧制或挤压变形加工后经固溶和时效处理，得到TC4钛合金基复合材料。
本发明α+β双相TC4钛合金为基体，引入高强β‑Ti钛合金为增强体，利用基体与增强体强度、塑性的差异，以及两者之间优异的界面相容性，结合热处理调控，使得基体与增强体的性能相互配合弥补并改善，进而非均质结构的TC4钛合金基复合材料的强度和塑性较TC4钛合金材料均得到提升，且更为协调匹配，为国防战略装备的高精度和小型智能化发展提供技术保障。
申请人：西安稀有金属材料研究院有限公司,西北有色金属研究院
地址：710016 陕西省西安市西安经济技术开发区凤城二路45号1幢1单元10101室
国籍：CN
代理机构：西安创知专利事务所
代理人：马小燕
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第35卷第4期Vol.35No.4稀有金属CHINESE JOURNAL OF RARE METALS2011年7月Jul．2011收稿日期：2011－03－31；修订日期：2011－05－10基金项目：国家科技部中韩联合研究项目（2010DFA52280）资助作者简介：杨冬雨（1979－），男，湖南宁乡人，硕士，工程师；研究方向：钛合金*通讯联系人（E －mail ：yangdongyu@comac．cc ）高强高韧钛合金研究与应用进展杨冬雨1*，付艳艳2，惠松骁2，叶文君2，于洋2，梁恩泉1（1．上海飞机设计研究院标准材料设计部，上海200232；2．北京有色金属研究总院有色金属材料制备加工国家重点实验室，北京100088）摘要：航空航天业的发展对高强度、高断裂韧性的新型钛合金的需求越来越迫切，研究具有自主知识产权并用于航空大型结构件的新型高强高韧钛合金得到世界各国的重视。
综合评述了国外传统的Ti-1023、BT22合金、β-21S 合金、β-C 合金，新型Timetal555和VST55531合金以及我国的TB2和TB10合金等7种高强高韧钛合金研究及应用现状，分析了合金的成分、组织、强度、塑性、断裂韧性等特点。
根据国内外高强高韧钛合金发展现状，提出发展方向：研制R m ≥1300MPa ，K IC ≥55Pa·m 1/2新型高强韧钛合金；新型合金成分应以Ti-Al-Mo-V-Cr 系为主；探索加工工艺与高强高韧钛合金合金组织及性能的关系；发展具有优异的淬透性及良好的锻造性能为主的大型锻件用高强高韧钛合金。
关键词：钛合金；高强；高韧；锻件doi ：10．3969/j．issn．0258－7076．2011．04．017中图分类号：TG146．2文献标识码：A文章编号：0258－7076（2011）04－0575－06Research and Application of High Strength and High Toughness Titanium AlloysYang Dongyu 1*，Fu Yanyan 2，Hui Songxiao 2，Ye Wenjun 2，Yu Yang 2，Liang Enquan 1（1．Department of Standard and Materials ，Shanghai Aircraft Design and Research Institute ，Shanghai 200232，China ；2．State Key Laboratory of Non-Ferrous Metals and Processes ，General Research Institute for Non-Ferrous Metals ，Beijing 100088，China ）Abstract ：With the continuous development of the aerospace industry ，the demand of new high strength and fracture toughness tita-nium alloy would grow increasingly．The research on new high strength and tough titanium alloy of intellectual property rights ，which was applied to large structures of aerospace ，aroused the interest of the world．The present development on the investigation of high strength and toughness titanium alloys was introduced ，including traditional foreign Ti-1023，BT22，β-21S ，β-C ，new type Timet-al555，VST55531and domestic TB2and TB10alloys．Meanwhile ，the characteristics of components ，structures ，strength ，plasticity and fracture toughness were analyzed．Based on the development of these titanium alloys ，the author's opinions about development trend in this field were also presented ：to develop a new high-strength and toughness titanium alloy with R m ≥1300MPa ，K IC ≥55Pa ·m 1/2；the components of new alloy should be based on Ti-Al-Mo-V-Cr series alloy ；to probe into the relationship between processing technology and microstructure and properties of high strength and toughness titanium alloy ；to develop the high strength and toughness titanium alloy with excellent hardenability and good forgeability that were used as heavy forgings．Key words ：titanium alloys ；high strength ；high toughness ；forging钛及钛合金因具有比强度高、耐腐蚀性好等优点，已被广泛应用于在航空、航天、车辆工程、生物医学工程等各个领域［1，2］。
近年来，随着航空航天业对高强度、高断裂韧性的新型结构钛合金的需要越来越迫切，因此研究具有自主知识产权，能够替代超高强度钢并用于航空大型结构件的新型高强高韧钛合金得到世界各国的重视。
高强高韧钛合金一般指抗拉强度在1000MPa 以上，断裂韧性在55MPa·m 1/2以上的钛合金。
表1为几种典型高强钛合金的概况，其中国外的高强高稀有金属35卷表1典型高强高韧钛合金概况Table1Survey of typical high strength and high toughness titanium alloyCommercial name Alloy composition Country Introduction year Mo-Equ．KβCategoryTi-1023Ti-10V-2Fe-3Al USA197111．11．07NearβBT22Ti-5Al-5Mo-5V-1Fe-1Cr Russia－12．21．14Nearββ-21S Ti-15Mo-2．7Nb-3Al-0．2Si USA198915．81．46Metastableββ-C Ti-8V-6Cr-4Mo-4Zr-3Al USA196919．71．82MetastableβTimetal-555Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-0．6Fe USA－14．71．45NearβVST55531Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr Russia－13．11．25NearβTB2Ti-3Al-5Mo-5V-8Cr China196921．92．02MetastableβTB10Ti-3Al-5Mo-5V-2Cr China－11．91．10Nearβ韧钛合金主要为美国的Ti-1023，俄罗斯的BT22合金，以及新型的Timetal555合金和VST55531合金，而中国的高强高韧钛合金则为TB2和TB10合金等。
高强高韧钛合金一般都为β钛合金，组织以β相为主。
这是因为β钛合金在固溶处理下的冷成型性和淬透性较好，合金时效后析出次生α相（αs）可大幅度提高合金强度。
1国外高强高韧钛合金1．1Ti-1023合金Ti-1023（Ti-10V-2Fe-3Al）合金是美国Timet公司于1971年研制成功，迄今为止应用最为广泛的一种高强韧近β钛合金［3，4］。
Ti-1023的成功应用应归结于它是一种高结构效益、高可靠性和低制造成本的锻造钛合金［5］。
为了提高合金的锻造性能和断裂韧性，要求合金中Fe的含量低于2%，O 的含量限制在0．13%以下［6］。
在同等强度等级下，合金在两相区固溶处理得到的组织具有良好的塑性［7，8］。
合金经热处理后其R m为965 1310MPa，KIC为99 33MPa·m1/2，有较好的强韧性匹配关系［9，10］。
Ti-1023之所以能够作为大型锻件用于结构材料中，主要因为合金具有良好的锻造性能。
Boyer［10］将Ti-1023与TC4的锻造流变应力进行比较，表明在使用相同的锻造设备和模具时，Ti-1023更易于变形。
换言之，Ti-1023比TC4可以在更低的温度下模锻，而锻后经热处理还可获得更佳的性能。
在不同的锻造工艺和热处理条件下，Ti-1023合金形成不同的α相和ω相：固溶处理水冷，生成水冷ω相；β区水冷经低于450ħ时效，生成等温ω相；时效温度超过400ħ的时，均匀α相在等温ω相上形核；经过连续时效处理，α相转变为细小的短针状片层，均匀分布在β基体上；两相区固溶生成晶界α相［11］。
该合金由于含有2%Fe，在熔炼时容易因成分偏析产生“β斑点”。
“β斑点”实际上是一种β转变温度比基体低的富Fe区，当在稍微低于基体转变温度进行热处理时就会发生偏析问题。
Ti-1023合金的出现填补了具有高强度，高断裂韧性和高淬透性结构钛合金的空白。
用该合金代替TC4合金可以减重20%，用它代替30CrMnSiA时，可减重40%。
它能提供中、高强和高韧性的棒材、板材或截面达125mm厚的锻件。
现已应用于波音777客机起落架转向架梁，欧洲空客公司制造的载客量达500人以上的世界最大的客机A380的主起落架支柱［12］。
1．2BT22合金BT22（Ti-5Al-5Mo-5V-1Fe-1Cr）合金是苏联在20世纪70年代研制成功的一种高合金化、高强度近β型钛合金［13］。
研究结果表明合金中添加5% Mo，5%V以及少量的Fe和Cr，即可稳定β相，在长时间加热时，其中包括在350ħ下长时间应力加热也不致引起共析转变脆化。