高溫鈦合金的名義成分

航空發動機性能的提高與新型高溫鈦合金和先進結構設計的協同應用密不可分。我國從 20 世紀 90 年代加快了新型高溫鈦合金材料的研究進程，開展了 550 ℃ 高溫鈦合金、600 ℃ 高溫鈦合金、阻燃鈦合金以及 Ti-Al 系金屬間化合物合金等新材料的研制。

在高溫鈦合金方面，國內自主研發的第一代含稀土 Nd 的 550 ℃ 高溫鈦合金(TA12) 和 600 ℃ 高溫鈦合金(Ti60) 具有優異的熱強性能，但由于焊接技術方面的研究儲備不足，以及稀土相易在焊縫區域晶界處偏聚易造成接頭脆性斷裂等問題沒有得到有效解決，未在航空發動機上獲得實際應用。

基于電子濃度理論，在適當利用 α2 相強化和硅化物析出相強化的同時，以 Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si 合金系為基礎加入 Nb、Ta 元素，進一步提高多元素復合固溶強化的效果，研發了第二代具有良好熱強性能、良好鍛造加工和焊接性能的 550 ℃ 高溫鈦合金(TA32) 和 600 ℃ 高 溫 鈦 合 金 ( TA29、TA33 )。TA29 和 TA33 鈦合金在成分上差異較小，而性能水平存在的差異主要取決于工藝控制因素。

在第二代 600 ℃ 高溫鈦合金的基礎上，通過添加 W 元素、提高 Ta 元素含量，進一步開發了 650 ℃ 高溫鈦合金(Ti65) ，使得固溶強化型高溫鈦合金的長時使用溫度有望突破傳統的 600 ℃“熱障”溫度。在阻燃鈦合金研究方面，研發了 2 個耐溫級別的 Ti-V-Cr 系阻燃鈦合金，分別是 500 ℃ 長期使用的 TB12 阻燃鈦合金(Ti40) 和 550 ℃ 長期使用的 TF550 阻燃鈦合金。對 TB12 和 TF550 鈦合金的阻燃性能及綜合力學性能的研究表明，這兩個合金具有相近的阻燃性能，V 元素含量差異主要影響材料的熱強性能。在 Ti-Al 系金屬間化合物合金研究方面，全面開展了(α2 + O + B2) 三相 Ti3Al 合金、O 相為基的 Ti2AlNb 合金以及 γ-TiAl 合金的研究，Ti-Al 系金屬間化合物合金長時使用溫度達到 650 ～ 800 ℃。