Ti-Al-V-Zr合金的团簇式设计及铸态组织和力学性能

作者：刘毓涵; 朱智浩; 张爽; 董闯^*

来源：航空材料学报, 2023, 43(02): 42-50.

• 钛合金
• Ti-Al-V-Zr
• 成分设计
• 团簇式
• 力学性能

Ti-6Al-4V是目前应用最广泛的钛合金，但其铸态强塑性不足。本研究设计思想基于Ti-6Al-4V合金双团簇成分式α-{[Al-Ti12](AlTi2)}12+β-{[Al-Ti14](V2Ti)}5：首先通过改变β相团簇式个数为2，使合金成分偏向α-Ti，其次增加β相团簇式中V原子个数至3，提高了β-Ti结构单元稳定性，然后用不同个数Zr(x=1、2、3、5)替代β相团簇式中Ti，最后得到了团簇式α-{[Al-Ti12](AlTi2)}15-β-{[AlTi14-x Zrx]V3)}2，设计了Ti-(6.64～6.82)Al-(2.42～2.35)V-(1.44～7.02)Zr (质量分数/%)合金，采用非自耗真空电弧炉熔炼制备合金铸锭，并用真空铜模吸铸成合金棒材，进而对不同合金样品进行显微组织表征和拉伸测试。结果表明：合金均由α’相马氏体组成，其形貌由针状魏氏逐渐转为网篮组织，其中Ti-6.64Al-2.35V-7.02Zr (Zr含量最高)合金为网篮组织，具有最佳的力学性能，屈服强度σYS为806 MPa，抗拉强度σUTS为963 MPa，伸长率δ为5.9%，相比于相同状态下Ti-6Al-4V合金，分别提高了23%、19%、51%；比强度和比硬度分别为217 kN·m/kg和0.71 GPa·cm3/g，相比于Ti-6Al-4V合金分别提高了18%和10%。

• 单位
  大连理工大学; 大连交通大学