提要：：： 简要回首国内外固溶强化型高温钛合金资料的发展汗青，，分析英、、美、、俄等国的高温钛合金钻研与利用情况及发展趋向。。介绍国内自主研制、、使用温度在550 ～ 650℃领域内的三种钛合金新资料及其有关技术发展，，对国内高温钛合金资料进行初步梳理。。参考国外高温钛合金钻研、、利用经验及发展趋向，，结合国内现实情况，，对国内高温钛合金资料系统的成立及美满提出具体建议，，并瞻望国内高温钛合金近期钻研重点和将来发展方向。。

为提高航空发起机的推重比，，必要选取比强度、、比刚度高的资料。。当使用温度不高于800℃ 时，，钛合金以及Ti-Al 系金属间化合物的比强度较铁基和镍基高温合金拥有显著优势，，并且耐侵蚀、、耐高温机能优异，，因而是现代航空发起机用关键结构资料。。

早期，，高温钛合金是指在航空发起机350℃ 以上使用的无序固溶强化型钛合金。：：：娇辗⑵鸹考在高温、、复杂应力、、气流冲刷、、高速振动、、环境应力侵蚀的刻薄环境下服役，，对其资料的机能要求极度严格。。为满足使用需要，，高温钛合金需拥有强度、、塑性、、韧性、、蠕变和委顿机能之间的优良匹配，，在服役温度下拥有高的抗氧化性和组织不变性。。中高温长时蠕变和悠久机能是高温钛合金的特点指标。。

以固溶强化为重要强化方式的高温钛合金通常称为传统高温钛合金，，以区别于以有序强化为主的Ti-Al 系金属间化合物。。传统高温钛合金可分为两类：：：α + β 型和近α 型。。α + β 型高温钛合金使用温度最高可达500℃左右，，是常用的一类高温钛合金。。其特点是β 不变元素含量较高，，室温下β 相含量较多，，绝大无数可选取热处置强化，，代表合金有Ti-6Al-4V，，Ti-17，，Ti6246，，ВТ8М-1，，ВТ8，，ВТ8-1，，ВТ9 和ВТ25у。。而近α 型钛合金中仅含少量β 相（体积分数3% ～ 10%），，β 不变元素含量靠近其在α 相中的固溶度［1］，，是一类典型的高温钛合金，，其两全了α型钛合金的高蠕变强度和α + β 型钛合金的高静强度，，当前使用温度最高可达到600℃，，代表合金有Ti-8-1-1，，Ti6242S，，IMI829，，ВТ18y，，IMI834，，ВТ36 和Ti-1100 等。。

目前成熟高温钛合金的最高使用温度是600℃，，代表合金有英国的IMI834，，美国的Ti-1100，，俄罗斯的ВТ18у 和ВТ36，，合金系统均为Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si 系。。其中研制最早、、技术最成熟的是1984年由IMI 和罗罗公司结合研制的IMI834 合金，，已经在Trent700，，EJ200 和PW350 等发起机上得到利用，，国外涡桨发起机离心叶轮也选用了IMI834 合金；；Timet 公司研制的Ti1100 合金重要用于汽车和摩托车发起机阀门（ 在760℃ 下使用），，在莱康明公司T55-712 改型发起机上也获得利用［2］；； 俄罗斯的ВТ18у 是一种比力成熟的高温钛合金，，推荐使用温度为550 ～ 600℃，，已经在俄罗斯AL-31 发起机上大量利用［3］；；俄罗斯另一个600℃高温钛合金ВТ36 中含5. 0%的W，，密度在上述4 种合金中最大，，且存在难熔元素W 偏析的风险，，未见利用报道。。

20 世纪50 年代普惠和罗罗公司起头将高温钛合金利用在航空发起机上，，之后高温钛合金在航空发起机上的用量逐步增长［4］。。目前国外先进航空发起机上高温钛合金的用量通常占发起机总重量的1 /4 ～ 1 /3。。如第三代发起机F100 的钛合金用量为25%，，发展到第四代发起机F119 时，，钛合金的用量达到40%。：：：娇辗⑵鸹男枰贫烁呶骂押辖鸬姆⒄，，后者的发展又推进了前者的升级换代，，高温钛合金用量已成为现代航空发起机先进水平的重要标志之一。。

早期钛未作为国内的涡喷发起机资料。。1970年起头研制、、1988 年定型的某型发起机的钛用量达到13%，，2002 年设计定型的某涡喷发起机钛用量提高到15%，，新一代涡扇发起机资猜中用钛量已提高到25%［5，，6］，，与国外存在肯定差距。。因而，，国内高温钛合金的资料及利用钻研仍任重道远。。

本文中对国外高温钛合金资料及其合金系统的发展进行简要介绍，，从资料技术角度对国内自主研发高温钛合金资料的发展汗青进行回首。。重点介绍国内针对550℃，，600℃和650℃利用的三种自主研制高温钛合金及其有关技术钻研，，并对其在航空航天领域的推广利用进行简要介绍。。试图在对国内高温钛合金资料进行初步梳理的基础上，，对美满我国高温钛合金系统提出具体建议，，针对尚未解决的问题凝练出下一阶段钻研重点，，供高温钛合金资料钻研者和有关决策者参考。。

1、、 国外高温钛合金发展简史

凭据强化方式及相组成的变动，，国外高温钛合金可分为三个发展阶段：：：1） 使用温度从350℃提高到480℃，，是高温钛合金发展的第一阶段，，大体对应的年代是1950 ～ 1970 年，，合金以无序固溶强化为主，，相组成为α 相和β 相；；2）使用温度从480℃提高到540℃，，是高温钛合金发展的第二阶段，，对应的年代是1970 ～ 1976 年，，重要标志是Si 元素的遍及利用和Al-Sn-Zr-Mo-Si 合金系统简直立。。20 世纪70年代初ＲMI 公司的钻研发现，，在Ti6242 合金中参与少量Si 元素能够显着改善其蠕变机能，，这一发现是高温钛合金使用温度突破500℃ 限度进而达到540℃的关键。。此阶段合金仍以无序固溶强化为主，，但参与不高于0. 5%的Si 元素，，合金相组成为α，，β和微量硅化物。。硅化物存在于α 片层界面，，呈球状或橄榄状，，结构为（Ti，，Zr）5 Si3或（Ti，，Zr）6 Si［7 ～ 17］；；3）使用温度从540℃到600℃是高温钛合金发展的第三阶段，，大体对应于1977 ～ 1984 年，，标志是IMI834合金的问世。。这一阶段高温钛合金的重要特点是Ti3X 相（α2相）作为必须的强化相得到利用，，合金相组成为α、、β、、硅化物和α2相，，高温钛合金传统设计观点被突破。。α2相为D019型长程有序相，，Al 原子在（0001）α面上呈有序散布，，形成a 轴为α-Ti 的a 轴晶格常数的2 倍、、c 轴与α-Ti 的c 轴一样的大密排六方晶胞，，在α 基体中弥散析出，，其尺寸仅为3 ～5nm，，与基体齐全共格［18 ～ 20］。。

从20 世纪50 年代起到80 年代的近40 年，，是国外高温钛合金的急剧发展时期，，使用温度从最初的350℃提高到600℃。。在此期间，，美、、俄、、欧等航空蓬勃国度均成立了各自相对独立的高温钛合金资料系统［21，，22］，，见表1 和表2。。从合金设计理念来看，，欧美发起机用高温钛合金正视蠕变机能，，合金类型多为近α 型。。在从前近30 年中，，欧美的高温钛合金资料系统逐步统一，，发展成以Ti-6Al-4V，，Ti-17，，Ti6246，，Ti6242S，，IMI829 和IMI834 为主的资料系统。。被裁减的合金重要以500℃以下的α 型和近α型合金为主，，这些合金力学机能相对于Ti6246 和Ti6242S 没有显著优势，，并且存在保载委顿和热应力侵蚀敏感性问题（ 如IMI679，，IMI685，，Ti-8-1-1等）［4，，23 ～ 26］；；俄系高温钛合金更正视高温强度、、理论抗氧化和热不变性，，以α + β 型合金为主。。俄罗斯持久以来研制和利用的高温钛合金商标较多，，推荐今后新型俄罗斯发起机集当选用BT22，，BT6，，BT8M-1，，BT8-1，，BT20，，BT25у 和BT18у 等高温钛合金。。

600℃是传统高温钛合金发展过程中遇到的最大“热障”，，从国际上第一个600℃钛合金IMI834 问世到此刻的30 年功夫里，，国际上未有成熟600℃以上航空发起机用高温钛合金的报道。。重要原因如下：：：1） 在600℃以上温度，，成立在Al-Sn-Zr-Mo-Si 系统基础上的固溶强化、、α2和硅化物析出相强化根基已达极限，，若进一步提高合金化水平难以保障最根基的热不变性要求；；2）600℃以上的使用温度已经超出传统钛合金的抗氧化极限（ ～ 540℃），，由于理论氧化导致的热不变性和委顿机能的降低会给资料利用带来极大风险；；3） 航空发起机高压压气机部位存在的“钛火”风险。。理论上高温氧化和“钛火”问题能够通过理论防护和发起机设计改进［27］等措施加以解决，，因而真正故障600℃以上高温钛合金发展的技术难题是资料的有效强化及强韧性匹配［28］。。

20 世纪90 年代以来，，高温钛合金的钻研热点转向Ti-Al 系金属间化合物。。其特点是α2相称有序相不再仅仅是加强相，，而是作为基体存在，，通过对有序相基体的进一步合金化寻求强韧性匹配。。

固然600℃以上钛合金钻研面对巨大挑战，，但有关钻研工作并未终场［29 ～ 36］。。1992 年日本神户制钢公司在IMI834 钛合金基础上，，增长1. 0%的Ta 元素取代Nb，，使合金的β 转变温度由1030℃提高到1054℃，，提高了合金的高温悠久、、蠕变强度和抗氧化性；；在合金理论选取该公司新研制的TiAlN 抗氧化涂层后，，使650℃前提下的抗氧化机能达到设计要求。。该合金的设计用处是汽车发起机阀［30，，31］，，但文件中未提热不变性。。

GE 公司于20 世纪90 年代研制了一种新型650℃高温高强抗氧化钛合金［29］，，由Al，，Sn，，Zr，，Hf，，Nb，，Ta，，Mo，，Si 和ＲE 等9 种合金化元素组成，，当稀土元素含量超过0. 1at%时，，推荐选取急剧凝固粉末冶金步骤成形，，热处置制度为β 热处置，，显微组织为全片层组织。。钻研了局批注，，Hf 和Ta 的参与显著提高了资料的高温抗拉强度、、蠕变强度和抗氧化性。。在700℃以内，，12#和13#两种成分合金的抗氧化性优于传统钛合金和Ti3Al，，这两种合金的力学机能见表3。。

Gigliotti 等［33］在美国空军尝试室赞助下，，选取急剧凝固粉末冶金的步骤，，发展650℃钛合金的索求性钻研，，选取的合金系统为Ti-Al-Sn-Zr-Nb-Mo-Er-Si，，两种优选成分棒材的650℃拉伸和蠕变机能见表3。。浚可见，，与Ti6242S 合金相比，，GE 公司［29］和Gigliotti 等［33］研制的四种代表性合金的650℃抗拉强度和蠕变机能均有显著改善，，但弊端是塑性偏低，，也没有热不变性数据。。从这些合金的Al 当量、、选取的成形步骤及选择β 热处置制度的情况来看，，其重点思考的是资料的强化问题，，而对热不变性思考较少。。

2、、 国内高温钛合金钻研概况

国内TC4 合金钻研起步于20 世纪60 年代，，其余高温钛合金钻研起步较晚，，从20 世纪80 年代初到此刻历经30 年的发展汗青。。早期以仿制为主，，使用温度在520℃ 以下，，如TC4，，TC17，，TC6，，TA11，，TA7，，TC8，，TC11，，TA19 和TC25，，别离相当于国外的Ti-6Al-4V，，Ti17，，ВТ3-1，，Ti-8-1-1，，Ti-5Al-2. 5Sn，，ВТ8，，ВТ9，，Ti6242S 和ВТ25，，这些合金在国外研制较早且已相当成熟，，对缓解我国航空发起机用钛合金的燃眉之急，，推进型号发展及成立早期高温钛合金资料系统拥有重要意思。。20 世纪80 年代中后期，，由于国外技术关闭以及国内对知识产权器重水平的提高档原因，，起头走自主研制的发展路线，，研制的合金重要是近α 型，，设计使用温度在550 ～ 650℃之间。。

至20 世纪90 年代末，，国内存在Ti55（ TA12），，Ti633G 和Ti53311S 三种商标的550℃高温钛合金，，Ti55（TA12）是中科院金属地点电子浓度法规基础上自主设计、、宝钛集团和北京航空资料钻研院参加研制的一种Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si-Nd 系近α 型高温钛合金（ 后改进为Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si-Nb-Ta 系），，该合金在国内起步较早，，经过试车查核并靠近成熟，，在航空和航天领域均得到利用。。Ti633G 和Ti53311S 是20 世纪末西北有色金属钻研院在IMI829 基础上研制的两种550℃ 高温钛合金，，名义成分别离为Ti-5. 5Al-3. 5Sn-3Zr-1Nb-0. 3Mo-0. 3Si-0. 2Gd 和Ti-5. 5Al-3. 5Sn-3Zr-1Nb-1. 0Mo-0. 3Si。。Ti633G 的特点是参与少量稀土元素Gd，，而Ti53311S 合金在IMI829成分基础上增长Mo 含量到1. 0 % （ 质量分数） 左右，，静强度高于IMI829。。这两种合金因未进行工程化利用钻研而未在航空发起机上试车查核，，但据报道，，Ti53311S 已在国内卫星姿势节制发起机喷注器及神舟飞船上利用［37］。。

国内600℃钛合金研制起头于20 世纪80 年代末，，至2005 年，，国内有三种600℃高温钛合金，，别离为中科院金属所设计的Ti60、、西北有色金属钻研院研制的Ti600 和北京航空资料钻研院研制的TG6。。

 其中Ti60 合金拥有自主知识产权，，目前已靠近成熟并通过试车查核，，Ti600 是20 世纪90 年代西北有色金属钻研院在Ti1100 成分基础上研制的一种600℃钛合金，，特点是参与0. 1% 的Y 细化β 退火处置后的β 晶粒；；TG6 是北京航空资料钻研院于2000 年研制的一种Ti-Al-Sn-Zr-Si-Nb-Ta-C 系合金，，该合金的特点是不含Mo，，但参与1. 5%的弱β 不变元素Ta。。

20 世纪90 年代后，，中科院金属所、、北京航空资料钻研院和西北有色金属钻研院等单元均发展了650℃钛合金的索求性钻研，，中科院金属所和北京航空资料钻研院等单元钻研以稀土相作为加强颗粒的650℃钛合金，，中科院金属所选取急剧凝固的法子，，将稀土相纳米化后作为加强颗粒对合金进行强化［38，，39］；；西北有色金属钻研院尝试选取TiC作为加强颗粒使钛合金满足650℃前提下的强度要求［37］。。但到目前为止，，上述钻研工作尚未获得突破。。

2007 年以来，，中科院金属所、、北京航空资料钻研院和宝钛集团结合发展了650℃钛合金的钻研，，确定了Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si-Nb-Ta-W-C 合金系统，，合金商标暂定为Ti65。。该合金选取传统的熔炼-热加工-热处置工艺路线，，已实现尝试室阶段钻研、、工业出产试制及典型件试制等钻研工作，，获得了高于预期指标的钻研成就。。该合金目前尚未定型。。

3 、、国内550 ～ 650℃ 高温钛合金的设计与研制

钛合金在向更高使用温度的发展过程中，，随着合金化水平提高，，在设计使用温度下长功夫热露出后，，出现了室温塑性和韧性降低的景象，，即热不变性问题。。其物理性质是Ti 与Al，，Ga，，In，，Sn 等元素在肯定成分领域内可形成低级固溶体，，当合金元素的含量达到临界固溶度时，，无序固溶体的密集六角结构的对称性产生变动，，起头析出脆性Ti3 X 有序相（即α2相），，导致资料塑性和韧性降低。。

550℃是高温钛合金发展过程中的一个重要分水岭。。在550℃以下，，高温钛合金重要选取无序固溶强化，，合金元素通常不超过其在α 相和β 相中的固溶度，，以保障服役温度下合金的显微组织及机能的不变性。。使用温度不高于550℃ 的高温钛合金，，传统上衡量其能否利用的尺度是在蠕变机能满足要求的前提下，，经过长时热露出后室温拉伸塑性不低于其原始状态的一半。。而在550℃ 以上，，传统上必要严格节制的α2相被用作强化相，，导致热不变性显着降低，，衡量高温钛合金能否利用的传统热不变性判据已不合用。。

3. 1 合金成分设计基础钻研

3. 1. 1 电子浓度法规基础上的热不变性判

 据20 世纪80 年代初，，李东等［40 ～ 42］ 凭据Hume-Ｒothery 法规和准自由电子理论，，对合金元素的原子个性进行调查，，发现Ti 与Al，，Ga，，In，，Zr 的原子半径和负电性相近，，由此揣度电子浓度是节制α-Ti3X 相界的重要成分，，并实现了有关尝试验证。。了局批注，，Ti3X 相的形成遵守电子浓度法规，，其特点电子浓度可暗示为N = ΣNi fi = 2. 12，，Ti3 X 相的析出和成长偏差可用电子浓度值来描述。。同时凭据合金脆化过程与露出温度和功夫有关的事实，，提出综合电子浓度、、使用温度和功夫成分的热不变性判据：：：即确定一个允许的电子浓度值Np，，热不变性判断式可暗示为ΣNi f ai≤Np。。设计合金成分时，，可凭据Ti3X 相是否允许析出以及析出量的几多，，确定相应的允许电子浓度值Np，，在此基础上确定合金元素及参与量，，因而该判据可用作合金出产的质量节制尺度和新合金设计凭据。。电子浓度法规基础上的热不变性判据可能反映热不变性的物理性质及Ｒosenberg 铝当量公式中各元素Al 当量因子的物理意思，，在精确性和缜密性上优于延用已久的Al 当量公式。。

3. 1. 2 成分设计的第一道理推算

从国外高温钛合金发展过程能够看到，，随着使用温度升高，，合金中增长的元素数量呈增长趋向，，如20 世纪50 年代初的Ti-6Al-4V，，Ti-5Al-2. 5Sn，，Ti-8-1-1 等合金化元素为2 ～ 3 种；；1984 年研制成功的第一个600℃钛合金IMI834 合金化元素增长到7 种。。

可见若是不足必要的理论领导，，选取传统“炒菜”试错的步骤，，自主研制高温钛合金不成预防线拥有盲目性、、研制周期长、、风险高的缺点。。为此，，HU 等［43］发展了合金化对钛合金力学机能影响的第一道理钻研，，选取LMTO-ASA 超原胞总能步骤，，通过推算合金原子-空位相互作用能，，系统钻研元素周期表中第3，，4，，5 周期中大部门元素对近α 型钛合金蠕变机能的影响。。由图1 能够看到，，除高温钛合金常用的合金化元素Al，，Sn，，Zr，，Mo，，Si 外，，理论上所有单一金属以及第5 周期的过渡族合金原子都有类似的作用成效；；而元素周期表中第4 周期的过渡族合金原子与空位相互倾轧，，不能起到改善钛合金高温蠕变机能的作用。。理论推算了局与尝试钻研了局高度吻合，，如今已证实Fe，，Ni 对高温钛合金悠久和蠕变机能有极度不利的影响［28，，44 ～ 49］。。

通过推算钛合金中合金原子之间的相互作用，，钻研合金原子在钛合金中的有序化偏差［50］。。凭据Friedel 理论，，若合金原子之间相互倾轧，，则该合金原子在基体中存在有序化偏差，，反之，，则拥有团簇化偏差。。推算了局批注，，单一金属元素如Al，，Ga，，Sn等在钛合金中相互倾轧，，有强烈的有序化偏差；；而过渡族合金原子的相互作用较弱，，见图2。。由推算得到的相互作用，，进一步推算了合金原子间的有效对相互作用（EPI），，并选取Flinn 模型推算了短程有序对合金临界剪切应力的贡献，，见图3。。了局批注，，单一金属元素对钛合金起到显着的强化作用，，其强化成效顺次加强的秩序为Al，，Ga，，Ge，，Si。。

上述理论钻研成立起第一道理推算与高温钛合金力学机能间的桥梁，，为高温钛合金合金化元素选择以及其作用预测提供了凭据。。

3. 2 550℃高温钛合金

3. 2. 1 TA12 合金

TA12（Ti55） 是中科院金属地点电子浓度法规基础上设计、、宝钛集团和北京航空资料钻研院参加研制的一种近α 型高温钛合金，，其名义成分为Ti-5. 5Al-4. 5Sn-2. 0Zr-1. 0Mo-0. 3Si-1. 0Nd，，相组成为α相、、少量β 相、、硅化物和稀土相。。该合金为我国第一个自主研制的高温钛合金。。其电子浓度设计值为2. 12，，即Ti3X 相形成的特点电子浓度。。在保障充分合金化的前提下，，确保α2相不析出以满足热不变性设计要求。。TA12 合金含有约1%的稀土元素Nd，，其作用为：：：1）合金凝固过程中Nd 元素与O 和Sn 形成稀土相，，可使基体中O 和Sn 含量降低，，克制Ti3X 相析出，，从而改善热不变性；；2）稀土Nd 可使合金理论氧化膜显著细化，，推进ZrO2，，SiO2和SnO2在氧化膜当选择性析出，，从而加强氧化膜与基体的结合力，，基体/氧化膜界面不易被袒露，，有利于改善抗氧化性；；3）稀土相对合金显微组织有细化作用，，因而对合金有细晶及析出相强化作用。。浚可见，，稀土相将影响热不变性的不利成分转化为对热强性的有利成分，，成为国内高温钛合金研制初期改善蠕变和热不变性匹配的有效伎俩［38］。。

TA12 合金拥有优良的工艺塑性，，能够选取铸造、、轧制、、冲压等各类传统热步骤加工制作，，种类规格有棒材、、锻件、、板材、、轧环等。。推荐选取两相区或β 相区轧制或铸造，，推荐的热处置制度见表4。。

TA12 合金尺度划定的力学机能、、实测机能及其与国外同类合金典型数据的对比见表5 和表6。。浚可见TA12 合金室温强度、、塑性匹配优良；；550℃ 试样热露出100h 后室温塑性降低不超过20%，，热不变性优良；；缺口敏感指数σbH /σb在1. 5 以上，，高于通常设计中σbH /σb ＞ 1. 3 的判定准则。。与TA12 使用温度靠近的钛合金有英国的IMI829、、俄罗斯的ВТ25和ВТ25у 合金。。TA12 合金的技术指标不低于IMI829，，实测强度、、塑性、、悠久和蠕变机能略高于IMI829，，见表5;IMI829 选取的是β 组织热处置，，因而TA12 的断裂韧度略低于IMI829TA12，，见表6，，总体机能水平TA12 不低于IMI829;而俄系高温钛合金的特点是高强度和高热不变性，，但悠久和蠕变机能偏低。。由表5 和表6 可见，，TA12 合金静强度低于ВТ25 和ВТ25у，，蠕变和悠久强度整体优于ВТ25和ВТ25у。。TA12 合金制作的叶片、、压气机盘和鼓筒等通过发起机规范要求的试车查核试验。。

3. 2. 2 TA12A（TA32）合金

钻研发现TA12 合金的焊接开裂偏差比TC4，，TA15 等钛合金显著。。利用扫描电镜观察焊缝显微组织发现，，在TA12 合金电子束焊缝的马氏体组织中，，存在藐小且高度弥散散布的稀土相，，见图4，，焊缝熔合区硬度和强度显著高于母材，，而塑性显著低于母材，，母材与焊缝机能不匹配不能通过低温退火工艺有效改善。。为适应焊接零部件的要求，，中科院金属所对TA12 合金的成分进行改进，，优化后的TA12A 合金不再增长Nd 元素，，通过选用低氧原资料来降低氧含量，，通过参与适量的Nb 和Ta 来添补合金理论抗氧化性，，合金名义成分为Ti-5. 5Al-3. 5Sn-3. 0Zr-0. 7Mo-0. 3Si-0. 4Nb-0. 4Ta，，合金的电子浓度仍维持在2. 12 左近，，保障了资料的热不变性。。

TA12A 棒材和锻件热加工工艺、、热处置制度、、力学机能与TA12 根基一样，，但种类规格更多。。除叶片用棒材、、盘用饼/环材外，，还有锻件用大规格棒材、、板材、、铸件等。。TA12A 合金0. 8 ～ 6mm 厚度板材已用于国内先进航空发起机加力点火室筒体和巡航导弹弹体结构研制，，焊接接头强韧性匹配较TA12有显著改善。。

TA12A 合金的密度为4. 516 !103 kg /m3，，相变点为1000 ± 10℃。。该合金叶片用棒材、、饼/环材和模锻件可选取α + β 或β 热加工，，为获得更好的蠕变机能，，推荐选取β 热加工+ 两相区热处置工艺。。该合金典型显微组织见图5，，典型力学机能见表7 ～表9。。

3. 3 Ti60（TA33）高温钛合金

3. 3. 1 Ti60 合金的资料特点

Ti60 是20 世纪80 年代末起头研制、、其后又经过优化的近α 型高温钛合金，，设计使用温度为600℃，，合金电子浓度设计值为2. 14 ～ 2. 15，，超过Ti3X 相形成的特点电子浓度2. 12，，允许有少量α2相析出以满足600℃蠕变和悠久机能要求，，同时保障热不变性满足设计要求。：：：辖鹣嘧槌晌 相、、少量β 相、、α2相和硅化物，，重要设计用处是飞机发起机叶片、、盘、、鼓筒等零部件。。

Ti60 合金研制初期，，拟用其制作的发起机叶片和盘选取的是由榫槽-榫头衔接的分离设计。。压气机盘接受载荷较大，，重要强调蠕变和低周委顿机能；；而叶片受离心力和振动载荷作用，，重要强调热不变性和高周委顿机能。。据此设计需要，，早期的Ti60 合金选取盘件和叶片别离优化的法子，，即盘锻件选取β 铸造，，获得蠕变、、悠久、、断裂韧度和委顿裂纹抗力有优势的网篮状组织，，但这种组织的热不变性较差；；而叶片选取藐小双态组织，，以获得高热不变性和高周委顿机能。。

为进一步减重并凭据国际上航空发起机设计的最新发展趋向［27］，，发起机盘和叶片的分离结构改进为整体叶盘结构。。由于高压压气机叶片太小无法选取线性摩擦焊与盘衔接，，整体叶盘只能选取整体铸造+ 整体机加工的法子。。这一结构设计的改进意味着叶片和盘必要选取一样的热加工和热处置工艺，，获得一样的组织。。钻研批注，，为满足热不变性指标，，Ti60合金必须选择两相区热加工+ 两相区热处置。。必要指出的是，，目前国内也在尝试选取分段铸造和分区热处置的法子制作双机能整体叶盘锻件。。但由于盘和叶片过渡区组织变动极度大且无法精确节制，，双机能整体叶盘的制作技术尚不成熟，，能否工程利用尚待评估。。

针对整体叶盘结构的设计需要，，中科院金属所对Ti60 合金的成分进行了优化，，通过有效利用α2相和硅化物析出相强化、、多元素复合固溶强化以及严格节制杂质元素，，使成分优化后的Ti60 合金满足整体叶盘锻件的机能指标需要。。优化后的合金名义成分为Ti-5. 7 Al-4. 0 Sn-3. 5 Zr-0. 4 Mo-0. 4 Si-0. 4Nb-1. 0Ta-0. 05C 参与0. 02% ～ 0. 06%（质量分数）的C 以扩大两相区热加工和热处置窗口［55］，，目前已经根基定型。。Ti60 合金有以下特点［56］：：：

（1）电子浓度N 严格节制在2. 146 ～ 2. 153 之间，，有效利用α2相和硅化物的强化作用，，最大限度预防其对热不变性的负面作用。。图6 显示电子浓度与Si 元素对合金蠕变机能和热不变性的影响。。浚可见，，当N 节制在2. 146 ～ 2. 153 之间时，，Si 元素少量增长即可有效改善蠕变机能，，同时使热不变性维持在较高水平；；（2）Si 元素含量现实节制在0. 2% ～ 0. 45% 之间，，Mo 元素含量节制在0. 3% ～ 1. 0% 之间，，确保有足够数量的硅化物在α 片层界面以纺锤状析出（见图7），，对α 片层界面起钉扎作用；；（3）参与Nb 和Ta 两种弱β 同晶型元素，，且含量不高于其在α 相中的固溶度，，从而起到对α 相复合固溶强化，，对高温下合金理论形成的氧化膜颗粒起细化作用，，改善合金抗氧化性［57］；；（4）严格节制O，，Fe，，Ni 等有害杂质元素含量。。 O 含量增长会恶化热不变性，，而Fe，，Ni 含量增长会显着降低高温钛合金悠久机能［44 ～ 49］。。

Ti60 合金拥有较好的工艺塑性，，可选取锻、、轧、、冲、、铸等传统伎俩加工成形，，种类规格有叶片用小规格棒材、、图片200 ～ 350mm 大规格棒材、、锻件、、板材、、轧环等。。选取两相区轧制或铸造，，推荐的热处置制度为固溶时效，，显微组织为双态组织，，等轴初生α 相（αp） 均匀散布在β 转变组织基体上，，αp相的体积分数应严格节制在10% ～ 30% 之间。。用Ti60 合金制作的整体叶盘锻件见图8a，，b，，已实现发起机规范的部件查核试验，，目前正在进行装机查核试验。。此外该合金还可用于制作离心叶轮，，见图8c，，力学机能优良。。

3. 3. 2 Ti60 合金的力学机能Ti60（TA33） 合金的典型机能见表10 和表11。。 可见，，分歧种类规格Ti60 合金的室温拉伸和高温拉伸机能差距较小，，但热不变性、、蠕变和缺口敏缸咴随资料种类、、规格分歧差距较大。。表10 中小规格棒材拥有最佳的热不变性，，其蠕变机能可能满足Ti60 合金盘件的技术指标要求；；尺寸较小的离心叶轮锻件毛坯的蠕变和热不变性匹配优良；；大规格棒材（ 300mm） 和大尺寸等温锻件（ δ≥100mm，，质量≥110kg） 蠕变机能优良，，但热不变性稍差，，缺口敏感性指数（σbH /σb） 难以满足传统上不低于1. 3 的要求。。浚可见，，除合金成额外，，Ti60 合金热不变性和缺口敏感性对资料热加工和热处置工艺也极度敏感。。

钻研批注，，Ti60 合金中允许析出α2相，，固溶时效处置后，，α2相重要存在于初生α 相（αp） 内，，高温长时热露出后，，初生α 相和α 片层中均会析出大量α2相［58］。。α2相析出使合金中可动滑移系削减，，位错切过α2相会推进平面滑移，，使变形高度局域化［58］。。局域化水平取决于滑移长度［59］，，滑移长度取决于“有效晶！！！背叽。！！！坝行ЬЯ！！！背叽绱，，滑移系一旦启动就会穿过整个晶粒，，因而滑移长度10也大，，滑移局域化也越显著，，这是600℃钛合金粗晶组织热不变性差，，必要选取双态组织的原因。！！！坝行ЬЯ！！！毕嗟庇谖⒅梗60 ～ 63］造成的“有效结构单元（effective structural units）”［64］，，也称为“宏区（macrozone）”［62］，，由某一区域内晶体位向靠近的晶粒组成。。在存在微织构的情况下，，已经启动的平面滑移很容易从一个晶粒进入取向相近的另一个晶粒而不用启动新的滑移系。。因而从工艺节制上，，获得藐小、、晶粒间取向差大的显微组织有利于缩短滑移长度、、增长滑移带密度，，改善变形均匀性，，从而有利于提高热不变性，，降低缺口敏感性；；而这样的细晶组织由于界面密度大，，对蠕变和悠久机能不利。。图9 是Ti60合金等温模锻件和小规格棒材显微组织的晶体学取向散布图［65］，，能够看出，，棒材的晶粒藐小且取向散布比力均匀，，而大尺寸模锻件的晶粒相对粗壮且存在一样或相近取向晶粒荟萃的区域，，即存在显著的微织机关成的“宏区”，，这是叶片用棒材热不变性最佳而大棒材和大尺寸锻件热不变性较差的重要原因。。微织构不仅影响热不变性和缺口敏感性，，并且也被以为是影响α 和近α 型钛合金保载委顿敏感性的重要原因［23，，65 ～ 68］。。因而，，对微织构形成机制、、节制步骤及其对资料机能的影响机制是高温钛合金当前及将来需重点钻研的课题之一。。

影响高温钛合金热不变性的另一个重要成分是高温下的理论氧化。。高温氧化环境下钛合金理论会形成富氧的α 壳层（α-case），，见图10a。。α 壳层的特点是硬度高、、脆性大，，见图10b，，拉伸过程中理论首先开裂引起应力集中，，导致热不变性进一步降低，，见图11a。。α 壳层的有害作用在室温下最显着，，随测试温度升高，，其有害作用逐步减弱甚至隐没，，见图11b。：：：娇辗⑵鸹舳蠹该胫游露燃茨芄淮锏100℃以上，，这可能也是600℃钛合金能在发起机环境下长时服役的原因之一。。

3. 3. 3 Ti60 与国外600℃钛合金机能比力

国内600℃高温钛合金与国外最重要分歧是对蠕变、、悠久及热不变性均提出明确技术指标，，而国外高温钛合金对热不变性并无明确划定。。凭据文件报道的有限数据，，对五种成熟或比力成熟的国内外高温钛合金力学机能进行简要比力。。表12 是5 种合金推荐的热加工、、热处置工艺以及对应的显微组织，，表13是室温拉伸、、断裂韧度、、600℃悠久和蠕变机能数据。。浚能够看到，，5 种合金中ВТ36 密度最高，，其余四种合金密度相当；；ВТ18у 合金室温强度和蠕变强度显著偏低，，严格意思上讲使用温度达不到600℃；；其余4 种合金室温抗拉强度相当，，但ВТ36 塑性稍差，，600℃悠久强度偏低；；Ti-1100 合金为片层类组织，，因而拥有高断裂韧度，，其蠕变机能不低于IMI834 和Ti60，，但其热不变性未见报道，，在航空发起机上利用较少；；在不思考热不变性前提下，，IMI834 和Ti60 总体机能水平相当。。

3. 4 Ti65 高温钛合金Ti65 合金是在Ti60 合金基础上研制的一种名义成分为Ti-5. 9Al-4. 0Sn-3. 5Zr-0. 3Mo-0. 4Si-0. 3Nb-2. 0Ta-1. 0W-0. 05C 的10 组元近α 型高温钛合金，，设计使用温度为600 ～ 650℃。。为保障合金的热不变性，，Ti65 合金系的电子浓度节制在2. 16 左近，，重要用处为航空发起机转子、、金属基复合伙料基体以及航天650 ～ 750℃高温短时结构件。。该合金设计指标见表14。。种类规格有叶片用小规格棒材、、盘用饼环材及大规格棒材。。

图片Ti65 合金拥有适中的工艺塑性，，可选取锻、、轧、、冲等传统伎俩成形，，推荐两相区热加工和两相区热处置指标组织为双态组织，，为两全热不变性，，初生α相须节制在5% ～ 25% 之间，，见图12。。该合金已用于制备叶片和先进发起机整体叶盘锻件等典型件，，见图13，，已实现叶片的振动委顿试验。。Ti65 合金目前仍处于工程化钻研阶段。。

Ti65 合金是在Ti60 合金基础上提高了Ta 含量，，参与约1. 0%的W 元素，，少量降低了Mo 和Nb 的参与量而开发的新合金。。Ta 含量增长提高了650℃蠕变机能，，见图14a;参与0. 8% 的W 取代部门Ta 后，，C1 ～ C5 五种分歧测试前提下的蠕变机能均略有改善，，且悠久机能改善显着，，见图14b 和c;W 的参与并未对合金650℃下的抗氧化机能产生不利影响，，见图14d。。Ti65 合金的密度为4. 59g /cm3，，相变点为1040±10℃，，典型力学机能见表15 ～ 表17。。浚能够看出，，Ti65 合金强度-塑性、、蠕变-悠久-热不变性之间的匹配优良，，拥有较好的综合机能。。

4、、 550 ～ 650℃高温钛合金焊接钻研

焊接是实现结构整体化、、轻量化、、低成本制作的关键技术伎俩之一，，在国外航空航天领域得到宽泛利用［72］。：：：附踊苁呛饬扛呶骂押辖鹱柿献酆匣艿闹匾楹酥副曛。。

针对高推重比发起机对焊接结构的火急需要，，中科院金属所与中航工业制作所、、平明和西航等单元合作，，发展了我国自主研制550 ～ 650℃高温钛合金的焊接工艺、、焊后热处置、、焊接组织演化、、焊缝机能调控、、焊接残存应力以及异材焊接等钻研工作。。选取电子束和氩弧焊混合焊接步骤成功实现了TA12 加力筒体复杂焊接结构的焊接；；实现Ti60 仿照件的电子束焊接钻研并索求相识决残存应力集平散布的工艺技术措施；；进行了Ti60 合金线性摩擦焊索求钻研，，得出Ti55A，，Ti60 和Ti65 高温钛合金能够选取氩弧焊、、电子束、、线性摩擦焊等步骤焊接的结论。。

4. 1 电子束焊接钻研

对TA12A，，Ti60 和Ti65 合金的电子束焊接钻研批注这三种高温钛合金电子束焊接接头有以下共性特点：：：1）焊态下接头熔合区及热影响区显微组织为针状马氏体，，见图15;显微硬度以焊缝中心为对称轴呈上抛物线散布，，在700℃以下焊后退火，，马氏体不能充分分化，，焊接接头显微硬度降低不显着［73］；；2）焊接残存应力重要存在于距焊缝中心± 20mm 领域内，，以焊缝中心为对称轴呈上抛物线散布，，应力以纵向拉应力为主，，纵向峰值应力约为横向峰值应力的3. 5 倍；；焊后选取电子束斑对焊缝进行部门扫描热处置，，可使残存应力散布“扁平”化，，见图16。：：：负蟛棵派杩捎行Ц纳坪附硬写嬗α缴⒉嫉淖刺；；3）焊缝熔合区的强度较母材偏高，，塑性和悠久机能较母材偏低，，见表18;室和善高温拉伸试样均在母材区断裂；；而在600℃下进行悠久试验，，Ti60 合金存在临界应力σth:当悠久应力≤σth时，，悠久功夫在4h 以上，，熔合区断裂；；悠久应力≥σth时，，悠久功夫在4h 以下，，母材区断裂［73］；；焊接接头经焊后电子束扫描处置，，悠久功夫显着提高。。图17 为经焊后电子束扫描处置的Ti60 电子束焊接仿照件。。

4. 2 Ti60 线性摩擦焊初步钻研

线性摩擦焊接作为航空发起机盘-叶片整体结构制作及修复的关键技术在国外已成熟，，在航空发起机整体叶盘中已有利用的报道［27］，，国内还处于钻研阶段。。针对国内整体叶盘设计需要，，中科院金属所和中航工业制作所合作发展Ti60 合金线性摩擦焊接接头的显微组织特点及力学机能钻研［74］，，了局批注线性摩擦焊接接头的显微组织可分为焊缝中心（W）、、热机械影响区（TMAZ） 和母材区（BM） 三部门，，见图18。。显微硬度以焊缝中心为对称轴呈上抛物线散布；；焊缝区强度高于基体，，焊接接头室和善600℃拉伸试样均在母材区断裂，，因而室和善高温拉伸机能均与母材相当，，见表19。。因接头部位产生剧烈绝热剪切变形，，晶粒沿剪切方向被拉长成细纤维状，，显微组织显着细化且存在α‘马氏体相，，导致接头的悠久寿命显著低于母材。。浚可见Ti60 合金能够选取线性摩擦焊步骤焊接，，但必要选取高温热处置提高接头的悠久机能或通过结构设计躲避接头悠久机能低的风险。。

5、、 550 ～ 650℃高温钛合金在航天领域的推广利用

用随着航天工业发展和航天器飞行速度的提高，，传统的Al 基和Mg 基合金已不能满足设计要求，，比强度和比刚度高、、耐高温机能良好的钛合金已成为首选资料。。飞行速度在Ma3. 0 ～ 4. 5 之间时，，壳体温度高达550 ～ 700℃，，成熟的TC4 和TA15 合金已不能满足设计需要，，必要选用耐热温度更高的钛合金。。

与航空发起机用高温钛合金的要求分歧，，航天用钛合金服役功夫短，，但需高强度和大应力悠久机能、、优良的热工艺机能（ 热成形、、超塑成形、、扩散衔接、、铸造机能和焊接机能） 等，，以满足复杂构件的成形及低成本必要。。因而，，航天耐短时高温钛合金的技术难点是资料强度与成形性的匹配。。

先前航天用钛合金重要从成熟的航空钛合金中拔取，，凭据经验，，在航天短时服役前提下，，高温钛合金可在高于航空发起机设计使用温度50℃下使用，，资料规格重要以板材为主，，其次是铸件和锻件。。

近年的钻研批注，，550℃是高温钛合金能否向航天领域顺利推广利用的一个重要分水岭。。使用温度在550℃以下的高温钛合金，，如TC4，，TA19 和TA15等合金热工艺窗口较宽，，可在航天利用前提下直接使用；；而550℃及以上温度钛合金则因α 不变元素含量更高、、β 相含量更低，，存在成形性与强度的匹配问题，，推广利用难度增大。。例如，，为满足超塑成形、、扩散衔接的工艺要求，，需获得细晶组织，，而温度在550℃以上时，，细化晶粒显著降低大应力悠久机能。。

近年，，中科院金属所和宝钛集团针对600℃ 及以上温度使用的航天短时用钛合金发展大量钻研，，在Ti55 基础上研制的、、可在航天600℃短时使用的超塑性板材和铸件有关技术已靠近成熟，，根基具备利用前提，，正在进行利用试验查核；；基于Ti60 合金的有关基础钻研工作正在进行中。。

5. 1 Ti55 合金超塑性板材（SPTi55）

Ti55 超塑性板材（ SPTi55） 是在TA12A 基础上改进的一种合用于航天600℃短时使用的钛合金板材，，合金成分在TA12A 成分领域内，，但适当降低Al含量，，提高Mo 含量，，使板材的工艺塑性得到改善，，满足设计要求。。SPTi55 资料及工艺已根基定型，，可进行工业化出产，，是目前国内TA15 板材之后使用温度最高的成熟高温钛合金板材。。

SPTi55 拉伸及悠久机能随温度的变动见图19。。 合金拥有优良的超塑性和焊接机能，，能够选取通例热成形或超塑成形/扩散焊成形。。SPTi55 板材选取超塑成形步骤制作的仿照件见图20，，在920℃左近超塑成形伸长率可达到800%。。

5. 2 550 ～ 650℃高温钛合金铸造技术钻研

钛合金从资料制备到构件制作，，成本都比力高，，为降低成本、、缩短出产周期，，对钛合金结构尤其是复杂结构件，，选取精密铸造实现无余量或近无余量加工，，无疑是梦想的设计规划。。然而由于熔点高、、化学活性高档原因，，钛合金容易与模浚壳资料产生化学反映，，铸造难度比钢和高温合金大。。经过几十年的钻研发展，，国外铸造钛合金关键技术已获得突破，，在宇航工业中得到宽泛利用。。钛合金精密铸件在热等静压后进行固溶时效处置，，冶金质量和力学机能均得到显着改善。。目前国际上利用最多的铸造钛合金为Ti-6Al-4V 和俄罗斯的BT20。。

近年来国内已发展了高温钛合金精密铸造成型的钻研工作。。从钻研情况来看，，550℃及以上温度钛合金在焊接缺点、、铸件机能以及出产成本节制方面存在肯定难度，，必要发展进一步的钻研工作。。

中科院金属地点Ti55 合金铸造工艺及铸件机能调控方面进行比力系统的钻研，，并对Ti60 和Ti65合金的铸造工艺进行了索求性钻研，，了局批注，，Ti55和Ti60 合金的铸态组织显著较Ti-6Al-4V 藐小，，见图21，，铸态β 晶粒尺寸与其母合金铸造后β 热处置组织的晶粒尺寸相当。。表20 是铸造高温钛合金（ZTi55，，ZTi60 和ZTi65） 和ZTC4，，ZTA15 合金的根基力学机能。。浚可见，，ZTi55 合金的拉伸机能显著优于ZTC4 和ZTA15 合金，，600℃ /400MPa /30min 下蠕变残存变形仅为0. 2%;ZTi60 合金铸态组织塑性较好，，但强度偏低，，固溶时效热处置后强度显着提高，，塑性有所降低，，但伸长率仍维持在4% 以上。。ZTi60和ZTi65 合金的最大优势在于其高温强度、、大应力悠久和蠕变机能，，见表20 和表21。。ZTi60 合金室温强度比ZTi55 合金高80MPa，，ZTi65 合金的700℃抗拉强度高于ZTi55 合金600℃下的抗拉强度，，700℃ /450MPa 前提下悠久功夫在20min 左右，，与导弹现实飞行功夫靠近，，有望在航天器700℃温度部位获得利用。。ZTi60 和ZTi65 合金的塑性较差，，但也可调控到可接受水平，，热等静压后综合机能有望进一步改善。。将来需深刻发展的钻研工作是铸造冶金质量尤其是铸造缺点的节制、、检测及表征评价。。图22 是ZTi55 钛合金大尺寸铸件。。铸造高温钛合金有其独个机能及低成本优势，，在航空航天领域有辽阔利用远景，，是高温钛合金当前和将来的重要发展方向之一。。

6、、关于国内高温钛合金发展的建议

6. 1 进一步美满我国的高温钛合金资料系统

因我国高温钛合金发展较晚、、航空发起机自主设计能力不及等原因，，目前在航空发起机上利用的合金多以仿制为主，，其中既有欧美系合金，，又有俄系合金，，商标多而杂。。目前成熟或比力成熟的高温钛合金资料有十几种。。凭据国外经验和国内现实情况已大体形成了由近十种合金组成的高温钛合金资料系统框架。。这个初步系统根基切合发展趋向，，但尚需美满，，以适应我国航空发起机发展的必要，，实现知“材”善用。。应该组建由发起机结构设计、、资料钻研和焊接技术领域钻研人员参与的跨领域钻研团队，，对当前国内高温钛合金资料进行梳理，，确定高温钛合金资料系统并加以美满，，成立设计用资料机能数据库及共享平台，，实现对资料的有效、、高水平利用。。

6. 2 今后应试虑的钻研重点

“钛火”、、理论氧化和保载委顿敏感性是影响固溶强化型高温钛合金利用及发展的三大技术“罩门”，，这三大国际性难题至今尚待进一步破解。。Ti-Al 系金属间化合物尤其是γ-TiAl 因Al 含量靠近50at%，，可形成陆续不变的Al2O3；；つ，，高温抗氧化性及抵抗“钛火”能力与传统钛合金相比有飞跃性提高，，并且650 ～ 800℃高温下比强度高于镍基高温合金，，因而从20 世纪90 年代以来，，国际上航空发起机用耐高温钛基合金的钻研重点已转向Ti-Al 系金属间化合物。。然而将来相当长的一段功夫，，耐高温钛合金仍将以固溶强化型钛合金为主。。结合近年来国内外的钻研热点，，除目前众所周知的防“钛火”设计及技术［72］钻研、、理论防护涂层技术两项国际性重大钻研课题外，，国内高温钛合金资料尚需侧重以下领域/方向的钻研。。

6. 2. 1 600 ～ 650℃高温钛合金的深入钻研及资料利用钻研

目前国内650℃钛合金的钻研了局超过预期，，但以提高抗氧化能力同时两全高温强度为指标的合金成分优化、、高温长时理论氧化及防护技术、、长时组织机能不变性以及资料利用钻研尚需深入；；为领导抗氧化性合金化元素的选择，，必要加强合金化元素对钛合金的氧化热力学及动力学理论基础钻研，，就合金元素对钛合金抗氧化机能的影响进行理论预测，，领导合金化钻研实际。。

6. 2. 2 保载委顿钻研

所谓保载委顿是在通例委顿峰值载荷处应力维持一段功夫的委顿大局。。不少钛合金存在保载委顿敏感性高的问题［75 ～ 84］。。20 世纪70 年代初，，装配在Lockheed Tristar 飞机上的罗罗公司ＲB211 发起机的2 个IMI685 合金电扇盘产生不测非包涵性失效［23］，，被以为是由保载委顿引起失效的典型案例，，之后保载委顿概念纳入国外资料钻研及发起机设计领域。。1997 年加拿大航空公司国际航班CP30 的空难变乱也是因其高压压气机3 ～ 9 级鼓筒产生保载委顿导致非包涵性失效所致［85］。。

钻研发现，，保载委顿是近α 和α + β 型钛合金存在的普遍景象，，在保载委顿前提下，，委顿寿命与通例三角/正弦波委顿相比通常会降低一个数量级甚至更多，，因而是大无数高温钛合金的“罩门”之一。。

高温钛合金优异的蠕变机能与高保载委顿敏感性并存，，成为困扰设计并限度钛合金利用的重大问题之一。。

国外针对保载委顿进行大量钻研，，目前是高温钛合金领域的钻研热点之一。。已有钻研批注：：：1） 现有的近α 和α + β 钛合金普遍存在保载委顿景象；；2）保载委顿重要产生在200℃以下［86，，87］；；3） 保载功夫在2min 以内寿命降低最显著［67］；；4） 盘锻件比小规格棒材保载委顿敏感性高；；保载委顿景象在高应力下显著，，随委顿峰值应力降低，，保载委顿敏感性降低［23，，67］；；5）双态组织中随初生α 相体积分数增长，，保载委顿敏感性提高［75，，82］；；对于片层状组织，，并列组织（α 片层呈平行分列） 保载委顿敏感性高于网篮组织（α 片层呈编织状分列）［26］；；6）无数钻研了局批注，，保载对委顿长裂纹扩大速度影响较。。25，，85，，88］；；7）保载委顿裂纹通常萌生于试样内部，，委顿源处存在密集的解理状平面，，其法向与委顿加载方向靠近平行［76］；；8） 保载委顿效应与微织构、、冷蠕变及氢脆等成分［23，，67，，79，，89 ～ 91］有关，，但主导影响机制尚不明确。。国外罗罗公司等重要航空发起机公司对IMI834，，Ti6242，，Ti6246，，Ti-6Al-4V 等重要高温钛合金的保载委顿敏感性已实现评估及数据累积。。

国内对高温钛合金保载委顿的钻研工作极少［65，，75］，，不能支持高温钛合金结构设计必要，，目前及今后一段功夫内应重点发展以下钻研：：：1） 保载委顿危险变形机制钻研，，理解保载效应的内涵机制；；2）关键高温钛合金资料的保载委顿敏感性评价及设计用数据累积，，为设计选材及构件寿命设计提供凭据；；3）近α 型钛合金中的微织构钻研。。凭据现有钻研了局，，保载委顿敏感性跟晶粒晶体学取向的均匀水平关系较大，，即与资猜中存在的微织构有较强关联，，需重点钻研微织构的形成机制和节制伎俩，，提出晶粒尺寸及微织构节制的技术措施，，在此基础上美满微织构的检测伎俩，，成立相应的评估步骤。。必要指出的是，，前面曾提到的晶粒尺寸及微织构对高温钛合金热不变性和缺口敏感性均有显着影响，，此项钻研对理解钛合金热不变性及缺口敏感性也拥有重要价值。。

6. 2. 3 高温钛合金焊接钻研

轻量化、、结构整体化、、高机能、、低成本是高温钛合金结构的发展趋向，，而焊接是实现结构整体化和低成本制作的有效伎俩。。高温钛合金焊接结构在国外先进发起机上得到宽泛利用。。然而对于合金化水平较高、、塑性储蓄较小的合金，，若是选取熔焊焊接，，焊缝开裂偏差比传统TC4，，TA15 等合金大，，因而焊接过程节制难度较大。。

国内高温钛合金焊接钻研基础相对幽微，，必要在以下方面发展深刻钻研：：：1） 熔焊前提下焊接过程的仿照仿真及焊接工艺钻研；；2） 固态焊接前提下接头显微组织、、机能与焊接工艺的关联性；；接头危险变形机制以及接头机能调控工艺钻研；；3） 分歧高温钛合金资料之间的异材焊接技术；；4） 焊接接头的部门热处置技术；；5）焊接残存应力的预测、、检测伎俩、、步骤及焊后去应力退火工艺钻研。。

6. 2. 4 铸造高温钛合金资料及工艺钻研

铸造尤其是精密铸造技术是实现结构轻量化、、整体化、、低成本制作的另一关键技术，，目前选取铸造Ti-6Al-4V，，Ti6242，，BT20 等制作的中介机匣、、电扇、、高压压气机机匣、、压气机转子和定子等薄壁整体结构件，，已在国外先进发起机上获得宽泛利用［3，，72，，92，，93］，，精密铸造也是下一代耐高温钛基合金γ-TiAl 的主导工艺之一。。国内钛合金铸造技术发展较快，，并已利用于航空发起机机匣等零部件，，但与先进国度相比尚存在差距。。高温钛合金铸件也可用于航天、、汽车、、刀兵等领域，，因而高温钛合金精密铸造技术是当前及将来国内需大力发展的钻研领域之一。。国外550℃以下高温钛合金的铸造技术相对成熟，，铸造难度较高的是550℃ 及以上钛合金。。针对高温钛合金精密铸造的钻研近况及需要，，急需发展以下钻研：：：1）500℃及以上温度铸造钛合金的机能调控钻研；；2）与资料个性关联的铸造过程仿照仿真钻研；；3）薄壁高温钛合金铸件的填充性和变截面铸件热裂偏差钻研；；4） 高温钛合金浇注工艺钻研；；5）铸造缺点的检测、、修复、、表征及评价技术。。

6. 2. 5 高温钛合金预合金粉末冶金技术钻研

选取气体雾化或旋转电极等急剧凝固步骤制备的预合金粉，，以粉末冶金步骤制备坯料或构件拥有可提凹凸固溶度弥散相形成元素的过饱和度、、容易引入第二相强化颗！！、、β 热处置组织晶粒尺寸可控、、成分散布均匀、、晶粒取向更靠近随机散布等优势，，理论上是破解600℃及以上高温钛合金强化、、解除保载委顿敏感性、、获得更佳机能匹配等技术难题的有效伎俩。。目前该技术尚未获得重大突破，，国内外的钻研了局均批注［2 ～ 36，，39］，，由于存在缺点、、传染或颗粒间未实现梦想的冶金结合等问题，，急剧凝固粉末冶金高温钛合金的综合机能尚达不到同成分热机械加工合金的水平（ 塑性和委顿机能偏低）。。只管如此，，急剧凝固+ 粉末冶金技术仍是将来高机能钛合金钻研的重要技术方向之一。。

6. 2. 6 纤维/颗粒加强钛基复合伙料制备与构件一体化制作技术钻研

纤维加强整体叶环结构利用到航空发起机高温部位必要选取高温钛合金作为基体资料，，而高温钛合金用于将来整体叶环结构也必要纤维加强。。因而以高温钛合金为基体的纤维/颗粒加强复合伙料制作技术是高温钛合金将来发展的重要方向之一，，为此必要发展以下钻研：：：1） 高温钛合金的热扩散衔接机能、、工艺及技术评估；；2） 热-力耦合作用下高温钛合金的显微组织演变、、对力学机能的影响及机能优化；；3）高温钛合金基体与纤维加强体的界面反映及其对复合伙料机能的影响；；4） 复合伙料内应力的仿真仿照、、设计及节制钻研；；5） 针对纤维加强复合伙料制作技术特点及要求的资料成分调控钻研等。。

7、、结语

高温钛合金发展的大趋向是由固溶强化为主向有序强化为主发展（如由正交O 相、、α2相和β0相组成的Ti2AlNb 基合金可利用于700℃；；由γ 相、、α2相和β0相组成的TiAl 基合金可用于800℃），，制作工艺由减量（如铸造） 向增量（如3D 打。。 方向发展。。

这些新资料新工艺也有其固有的局限性，，无法在550 ～ 650℃这个重要的工作温度区间齐全代替固溶强化型高温钛合金+ 铸造/铸造这种久经考验的技术路线。。在相当长功夫内，，高温钛合金在航空航天领域仍将占据重要的职位。。随着钻研工作的深刻和各类技术问题的解决以及利用面的拓展，，高温钛合金的利用远景极度辽阔。。