钛合金中常见合金元素的作用
钛合金中的常加入的合金元素：铝、锡、锆、钼、钒、铬、铁、硅、铜、稀土，其中应用最多的是铝。 铝
除工业纯钛外，各类钛合金中几乎都添加铝，铝主要起固溶强化作用，每添加1％al，室温抗拉强度增加50mpa。
铝在钛中的极限溶解度为7.5％；超过极限溶解度后，组织中出现有序相ti3al(α2)，对合金的塑性、韧性及应力腐蚀不利，故一般加铝量不超过7％。
铝改善抗氧化性，铝比钛还轻，能减小合金密度，并显著提高再结晶温度，如添加5％al可使再结晶温度从纯钛600℃提高到800℃。铝提高钛固溶体中原子间结合力，从而改善热强性。在可热处理β合金中，加入约3％的铝，可防止由亚稳定β相分解产生的ω相而引起的脆性。铝还提高氢在α-ti中的溶解度，减少由氢化物引起氢脆的敏感性。 锡和锆：
属中性元素，在α-ti和β-ti中均有较大溶解度，常与其他元素同时加入，起补充强化作用。
为保证耐热合金获得单相α组织，除铝以外，还加入锆和锡进一步提高耐热性；同时对塑性不利影响比铝小，使合金具有良好的压力加工性和焊接性能。
锡能减少对氢脆的敏感性。钛锡系合金中，锡超过一定浓度后形成有序相ti3sn，降低塑性和热稳定性。
为了防止有序相ti3x(α2相)的出现，考虑到铝和其它元素对α2相析出的影响，rosenberg提出铝当量公式。
只要铝当量＜8～9％，就不出现α2相
钼、钒：
β稳定元素中应用最多，固溶强化β相，并显著降低相变点、增加淬透性，从而增强热处理强化效果。含钒或钼的钛合金不发生共析反应，在高温下组织稳定性好；但单独加钒，合金耐热性不高，其蠕变抗力只能维持到400℃；钼提高蠕变抗力的效果比钒高，但密度大；钼还改善合金的耐蚀性，尤其是提高合金在氯化物溶液中抗缝隙腐蚀能力。 锰、铬：
强化效果大，稳定β相能力强，密度比钼、钨等小，故应用较多，是高强亚稳定β型钛合金的主要加入元素。但它们与钛形成慢共析反应，在高温长期工作时，组织不稳定，蠕变抗力低；当同时添加β同晶型元素，特别是钼 时，有抑制共析反应的作用。 硅：
共析转变温度较高(860℃)，加硅可改善合金的耐热性能，因此在耐热合金中常添加适量硅，加入硅量以不超过α相固溶度为宜，一般为0.25％左右。由于硅与钛的原子尺寸差别较大，在固溶体中容易在位错处偏聚，阻止位错运动，从而提高耐热性。 稀土：
提高合金耐热性和热稳定性。稀土的内氧化作用，形成了细小稳定的rexov颗粒，产生弥散强化。由于内氧化降低了基体中的氧浓度，并促使合金中的锡转移到稀土氧化物中，这有利于抑止脆性α2相析出。此外，稀土还有强烈抑制β晶粒长大和细化晶粒的作用，因而改善合金的综合性能。
小结：合金元素的作用：
⑴固溶强化：提高室温强度的元素为铁、锰，铬、硅，其次为铝、钼、钒，而锆、锡、钽、铌强化效果差。
⑵稳定α相或β相：合金元素提高或降低相变点。 ⑶增强热处理强化效果：β稳定元素增加合金淬透性。
⑷消除有害作用：铝、锡防止ω相，稀土抑制α2相析出，β同晶元素阻制β相共析分解。 ⑸改善合金的耐热性：加入铝、硅、锆，稀士等。
⑹提高合金的耐蚀性和扩大钝化范围：加钯、钌、铂，钼等。
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属中性元素，在α-ti和β-ti中均有较大溶解度，常与其他元素同时加入，起补充强化作用。
为保证耐热合金获得单相α组织，除铝以外，还加入锆和锡进一步提高耐热性；同时对塑性不利影响比铝小，使合金具有良好的压力加工性和焊接性能。
锡能减少对氢脆的敏感性。钛锡系合金中，锡超过一定浓度后形成有序相ti3sn，降低塑性和热稳定性。
为了防止有序相ti3x(α2相)的出现，考虑到铝和其它元素对α2相析出的影响，rosenberg提出铝当量公式。
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钼、钒：
β稳定元素中应用最多，固溶强化β相，并显著降低相变点、增加淬透性，从而增强热处理强化效果。含钒或钼的钛合金不发生共析反应，在高温下组织稳定性好；但单独加钒，合金耐热性不高，其蠕变抗力只能维持到400℃；钼提高蠕变抗力的效果比钒高，但密度大；钼还改善合金的耐蚀性，尤其是提高合金在氯化物溶液中抗缝隙腐蚀能力。 锰、铬：
强化效果大，稳定β相能力强，密度比钼、钨等小，故应用较多，是高强亚稳定β型钛合金的主要加入元素。但它们与钛形成慢共析反应，在高温长期工作时，组织不稳定，蠕变抗力低；当同时添加β同晶型元素，特别是钼 时，有抑制共析反应的作用。 硅：
共析转变温度较高(860℃)，加硅可改善合金的耐热性能，因此在耐热合金中常添加适量硅，加入硅量以不超过α相固溶度为宜，一般为0.25％左右。由于硅与钛的原子尺寸差别较大，在固溶体中容易在位错处偏聚，阻止位错运动，从而提高耐热性。 稀土：
提高合金耐热性和热稳定性。稀土的内氧化作用，形成了细小稳定的rexov颗粒，产生弥散强化。由于内氧化降低了基体中的氧浓度，并促使合金中的锡转移到稀土氧化物中，这有利于抑止脆性α2相析出。此外，稀土还有强烈抑制β晶粒长大和细化晶粒的作用，因而改善合金的综合性能。
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⑵稳定α相或β相：合金元素提高或降低相变点。 ⑶增强热处理强化效果：β稳定元素增加合金淬透性。
⑷消除有害作用：铝、锡防止ω相，稀土抑制α2相析出，β同晶元素阻制β相共析分解。 ⑸改善合金的耐热性：加入铝、硅、锆，稀士等。
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