鈦合金的牌號、品種很多,超過100種。工業(yè)上可利用的有40~50種,最常用的也就是十多種。其中包括各種不同品位工業(yè)純鈦和被精選出的鈦合金,如Ti-6A1-4V,Ti-5A1-2.5Sn,Ti-2A1-1.5Mn,Ti-3A1-2.5V,Ti-6A1-2Sn-4Zr-2Mo,Ti-6A1-2Sn-4Zr-6Mo,Ti-8A1-1Mo-1V,Ti-13V-11Cr-3A1,Ti-15V-3Cr-3A1-3Sn和Ti-10V-2Fe-3AI以及Ti-0.2Pd、Ti-0.3Mo-0.8Ni等。然而對大多數(shù)國家來說,前兩個重要合金(Ti-6A1-4V;Ti-5A1-2.5Sn)是為最典型的,也是世界各國公認(rèn)的。
鈦合金一般是按其組織來命名的,即a鈦合金(含近a鈦合金)、B鈦合金及(a+B)鈦合金。中國國家標(biāo)準(zhǔn)中分別用TA、TB、TC作為字頭表示鈦合金的類型,然后跟著一個數(shù)字代表合金的序號,如TA代表a型鈦合金,TA7為Ti-5A1-2.5Sn合金;TB代表B鈦合金,TB2為Ti-5Mo-5V-8Cr-3A1合金;TC代表a+B型鈦合金,如TC4為Ti-6A1-4V合金。
(1)α鈦合金主要含有α穩(wěn)定元素,在室溫穩(wěn)定狀態(tài)下,基本為α相的鈦合金,如工業(yè)純鈦(TAO、TA1、TA2、TA3)和TA7(Ti-5A1-5Sn)。a鈦合金主要應(yīng)用于化工、石化和加工工業(yè),在這些工業(yè)中首要考慮的是合金的耐腐蝕性能和可加工變形能力,工業(yè)純鈦(TA0~TA3四種),TA鈦合金含鈀合金(TA9)和含少量的鉬和鎳合金(TA10)為首選。
(2)近a鈦合金這類鈦合金中加入少量B穩(wěn)定元素,在室溫穩(wěn)定狀態(tài)下,退火組織中包含少量B相或金屬間化合物,一般不超過10%,如TA11(Ti-8A1-1Mo-1V),這是美國開發(fā)的鈦合金,用于高溫狀態(tài)下使用,但鋁含量高會導(dǎo)致熱鹽應(yīng)力腐蝕問題;TA15(Ti-6.5A1-1Mo-1V-2Zr)是俄羅斯開發(fā)的BT20合金。TA11與TA15為相類似合金,后者降低了鋁含量增加了錯,這樣就保持耐熱性并改善了熱鹽應(yīng)力腐蝕。a+化合物合金TA13(Ti-2.5Cu)是英國開發(fā)的IMI230合金。
(3)a+p鈦合金含有較多的B穩(wěn)定元素,在室溫穩(wěn)定狀態(tài)下,由a及B相所組成的鈦合金。B含量一般為10%~50%。a+B鈦合金有中等強(qiáng)度,并可熱處理強(qiáng)化,但焊接性能較差。根據(jù)鑰當(dāng)量不同,此類合金又可分成馬氏體型和過渡型。其中典型合金是Ti-6A1-4V,該合金是美國水城兵工廠于1954年研制成功的,廣泛用于宇航工業(yè),該合金產(chǎn)品占鈦合金生產(chǎn)總量的55%~65%,可用于生產(chǎn)各種大規(guī)格航空鍛件和零件。Ti-6A1-4V合金由于它具有優(yōu)良的綜合性能,研究得最為深入,使用的時間最長,應(yīng)用的領(lǐng)域最廣泛,所以該合金誕生半個世紀(jì)以來一直保持旺盛的生命力。中國牌號為TC4,美國鈦金屬公司所屬Timet分部牌號為Ti-6A1-4V,美國活性金屬公司為RMI6A14V,英國鈦金屬公司為IMI318,俄羅斯為BT6,日本住友為ST-A140,法國為TA6V,德國克虎伯公司為LT31。
(4)B鈦合金這類鈦合金中含有足夠多的B穩(wěn)定元素,在適當(dāng)冷卻速度下室溫組織全部為B相。通常又可分為可熱處理B鈦合金(亞穩(wěn)定B鈦合金)和熱穩(wěn)定B鈦合金??蔁崽幚鞡鈦合金,在粹火狀況下有非常好的工藝塑性,可以進(jìn)行板材冷成型,并能通過時效處理獲得高達(dá)1300~1400MPa的室溫抗拉強(qiáng)度。