钛铝合金材料研究课题分析论文

价格不同。不锈钢贵，铝合金便宜。以304不锈钢与6061铝合金为例。体积为计算单位一定是不锈钢贵，按质量单位计算一定是铝合金贵。

两者密度相差很大，高达3倍呢！不锈钢板、棒、管价格都差不多平均在16元/Kg左右，铝型材普遍超过30元/Kg、板、棒、管价格大概20元/Kg左右。不锈钢屈服强度比铝合金大一倍，抗拉强度大2.5倍。熔点大一倍，硬度高3，4倍。导热与导电均低于铝合金。

钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。

第一个实用的钛合金是1954年美国研制成功的Ti-6Al-4V合金，由于它的耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好，而成为钛合金工业中的王牌合金，该合金使用量已占全部钛合金的75%～85%。其他许多钛合金都可以看作是Ti-6Al-4V合金的改型。

钛铝合金相比镍基合金；比强度，抗拉强度高。中温强度好。耐腐蚀性好。低温性能好。弹性模量导热率小等优点。

发动机喷出的东西越多，产生推力的速度就越快，但燃料和炸药的爆炸速度已经接近分子间信息传递的理论极限。如果基础物理没有突破，那么为了提高推力，只能拼命往发动机里加更多的燃料。燃油多了，空气就不够燃烧了，只好装“排气扇”。这是发动机的基本原理:压缩更多的空气燃烧更多的燃料。

压缩机压缩高压空气，进入燃烧室，与雾化燃料混合燃烧，然后产生强大的气流喷向尾部涡轮...

航空发动机反复以这种方式运转，涡轮叶片承受巨大的外应力和几十万摄氏度的高温。一旦使用的材料达不到相应的指标，就容易断裂变形，甚至导致机器损坏。

南京理工大学陈光教授团队在国家973计划的支持下，经过长期研究，在航空航天新材料钛铝合金方面取得了突破性进展。相关成果在《自然材料》网上发表。其室温拉伸塑性、屈服强度、高温抗蠕变性、高温承载能力等关键性能指标均处于世界领先地位，比美国同类材料高出1-2个数量级。

高压压缩机是一个“排气风扇”，它与后涡轮集成在一起。风扇先将空气吹入，压缩机高速旋转将空气压缩到燃烧室。燃烧产生的强大气流向外喷射，产生飞机的动力，同时带动后面的涡轮旋转，带动前面的压缩机旋转，继续压缩更多的空气。

晕的同学可以再刷刷眼睛:压缩机旋转的动力来自涡轮，涡轮旋转的动力来自燃料燃烧，燃料燃烧的空气来自压缩机压缩。这个三角恋已经够复杂了。

这是钛铝合金首次用于航空发动机。此前，以钛铝合金为代表的金属间化合物的研究已经持续了30年，但进展缓慢。它最大的两个缺点，一是室温拉伸塑性低，加工困难；二是高温强度不足，使用温度范围有限。

GE使用的4822合金并不完美，室温拉伸塑性小于2%。虽然优于其他金属间化合物，但与镍基合金相比还是太脆。所以GE已经将其应用到环境温度和风险系数最低的末端二级叶片上，这样即使断裂也不会造成整架飞机失控。

当然，美国人这样做不是为了炫耀，而是要注意钛铝合金的密度只有镍基合金的一半。在以克为单位的飞机发动机上，GE将单个发动机的重量减轻了200磅左右，成为当时航空和材料领域轰动性的进步。

Ti-6Al-4V属于TC4的名义化学成分通称。

Ti-6Al-4V（TC4）属于国标钛合金，执行标准“GB/T 2965-2007”

Ti-6Al-4V（TC4）兼有α及β两类钛合金的优点，即塑性好、热强性好（可400℃在长期工作）、抗海水腐蚀能力很强，生产工艺简单，可以焊接、冷热成型，并可通过淬火和时效处理进行强化。主要应用于飞机压气机盘和叶片、舰艇耐压壳体、大尺寸锻件、模锻件等。

Ti-6Al-4V（TC4）还具有良好的低温工作性能。在-196℃以下仍然具有良好韧性，用于制造低温高压容器，如火箭及导弹的液氢燃料箱等。

Ti-6Al-4V（TC4）化学成分如下图：