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高強度高彈性鈦合金發展現狀
發布時間：
2023-05-10
金屬材料的彈性變形能力受屈服強度和彈性模量的影響，拉伸線彈性極限（ε0.2）大多低于1%。傳統鈦合金的強度根據合 號不同在400~1500 MPa 范圍內，彈性模量介于 50~120 GPa之間
金屬材料的彈性變形能力受屈服強度和彈性模量的影響，拉伸線彈性極限（ε0.2）大多低于1%。傳統鈦合金的強度根據合 號不同在400~1500 MPa 范圍內，彈性模量介于 50~120 GPa之間，遠低于鋼（約 210 GPa），彈性變形能力約為鋼的 2 倍。鈦合金的高強度和低彈性模量賦予其優異的彈性變形能力，作為結構功能一體化材料在航空航天領域得到廣泛應用。
20世紀50年代，美國 在 B-52 轟炸機上使用 Ti-6Al-4V 制造的鈦合金螺栓，由此開啟了鈦合金緊固件在航空航天領域的應用。隨著航空航天和武器裝備的不斷輕量化要求，輕質高強度高彈性鈦合金逐漸部分取代了傳統 30CrMoSiA 鋼在緊固件中的應用，提高了裝備使用安全性與可靠性。目前常用的 α+β 和 β 型鈦合金的抗拉強度基本為 1000 MPa 級，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。
自20世紀70年代起，麥道公司開始使用 Ti-13V-11Cr-3Al 制造民用飛機用彈簧，替代彈簧鋼實現減重 70%。隨后，洛克希德、波音和空客等開始使用 β 鈦合金材料制造起落架上下鎖、液壓回程和飛機控制等彈簧部件，代表性合金有 Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn 和 Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr（β-C），其彈性模量約為104 GPa，抗拉強度為 1300~1450 MPa。
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