高强高弹钛合金发展现状
高强高弹钛合金发展现状
钛合金 高强度和低弹性模量赋予其优异的弹性变形能力，作为结构与功能一体化材料被广泛应用于航空航天领域。 1950年代，美国首先使用Ti-6Al-4V制成的钛合金螺栓 在B-52轰炸机上，开启了钛合金紧固件的应用 在航天领域。随着航空航天和武器装备对轻量化的不断要求，轻量化、高强高弹钛合金 在紧固件中逐步替代了传统的30CrMoSiA钢，提高了设备的安全性和可靠性。
高强度高弹性钛合金
常用的α+β和β钛合金的抗拉强度基本为1000MPa，如Ti-6Al-4V、Ti-3Al-5Mo-4.5V、Ti- 5Mo-5V-8Cr-3Al 和 Ti-15Mo -3Al-2.7Nb-0.3Si (β 21S) 等。
从1970年代开始，麦克唐纳道格拉斯开始使用Ti-13V-11Cr-3Al制造民用飞机弹簧，替代弹簧钢实现70%的减重。随后，洛克希德、波音、空客开始使用β钛合金制造起落架锁、液压回位、飞机控制等弹簧部件。代表性合金为Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn和Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr(β-C)，弹性模量约为104 GPa，抗拉强度为1300～1450 MPa。
1990年代以来，为了降低医用钛合金的弹性模量，一系列低弹性模量亚稳β型钛合金，如Ti-29Nb-13Ta-已开发 4.6Zr 和 Ti-35Nb-5Ta-7Zr 以获得更好的弹性性能。但该类钛合金是为医疗领域开发的，强度较低，难以满足航空紧固件、弹簧等钛合金对高强度、高弹性的要求。
2003 年，日本丰田中央研究所开发出多功能钛合金（Rubber Metal ) 综合性能优良，典型成分为Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-1.2O。合金经90%冷轧后，强度1200MPa，弹性模量55GPa，弹性极限约2.5%。该合金表现出优异的高强度和高弹性的匹配性，在较宽的温度范围内具有恒定的弹性。
亚稳态 β 型合金 Ti-24Nb-4Zr-8Sn (Ti-2448 )由中科院金属材料研究所开发的也表现出优异的弹性性能。它的弹性模量低至 42 GPa，弹性应变高达 3.3%。经过固溶时效处理，还具有优异的高强度和高弹性匹配性。
橡胶金属 和 Ti-2448 是先进高强高弹钛合金的典型代表，表明钛合金可实现高强高弹匹配。其优异的性能取决于巧妙的成分设计和合适的制备工艺。
结论
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