耐热钛合金(heatresistant titanium alloy)是指适合于在较高温度下长期工作的钛合金。它在整个工作温度范围内具有较高的瞬时和持久强度;室温下有较好的塑性、较好的蠕变抗力和良好的热稳定性;在室温与高温下均要有好的抗疲劳性能。主要用来制造压气机中的盘、叶片、进气机匣以及飞机结构件。已得到应用的耐热钛合金有固溶强化的a-β型和近a型钛合金。能在500℃以下长期工作的a-β型耐热钛合金,都含有较多的a稳定元素,铝当量都在6%以上,加入适当的β稳定元素,使合金在高温下不仅有高的瞬时强度,而且有足够的塑性。我国典型的合金有TC4,TC6和TC11。在500℃以下长期工作的型耐热钛合金,/都含有少量a稳定元素。铝当量几乎都在7%以上,在平衡状态下合金有更多量的a相,因此这些合金在500℃以上具有更高的蠕变抗力和更好的抗疲劳和断裂韧性。近a型合金由于具有这些优良的综合性能,而成为耐热合金的主要体系。典型的合金有美国Ti-811和Ti-6242、俄罗斯 BT20、英国IMI829 等。
发展使用温度高于500℃的耐热合金,主要是解决合金热强性与热稳定性之间的矛盾。目前国外在600℃左右使用的耐热钛合金有:英国IMI834、美国Ti-1100、俄罗斯的BT18y、BT36,以及我国的Ti-60和Ti-600等。
1、TC4(Ti-6Al-4V)钛合金
工作温度:-100-550℃,密度:4.51g/cm3室温力学性能(25℃): 抗拉强度σb/MPa≥895,规定残余伸长应力σr0.2/MPa≥825,伸长率δ5(%)≥10,断面收缩率ψ(%)≥25高温力学性能(400℃)抗拉强度:σb/MPa≥620,持久强度:σ100h/MPa≥570。
2、TC6(Ti-6Al-1.5Cr-2.5Mo-0.5Fe-0.3Si)钛合金
工作温度:300℃,密度:4.51g/cm3室温力学性能(25℃)抗拉强度σb/MPa≥980,规定残余伸长应力σr0.2/MPa≥840,伸长率δ5(%)≥10,断面收缩率ψ(%)≥25高温力学性能(400℃) 抗拉强度:σb/MPa≥735,持久强度:σ100h/MPa≥665。
3、TC11(Ti-6Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si)钛合金
工作温度:500℃,密度:4.51g/cm3室温力学性能(25℃) 抗拉强度:σb/MPa>1030,规定残余伸长应力σr0.2/MPa≥900,伸长率δ5(%)≥10,断面收缩率ψ(%)≥30高温力学性能(500℃)抗拉强度:σb/MPa>685,持久强度:σ100h/MPa≥640。