Ti-1023钛合金是美国20世纪70年代后期,为适应损伤容限设计原则的需要,而发展的一种高强高韧近p型钛合金,其名义成分是Ti-10V-2Fe-3Al。该合金具有比强度高、断裂韧性好、淬透截面大、各向异性小、锻造温度低和抗应力腐蚀能力强等一系列优点,能够满足高可靠性和低制造成本的设计要求。
Ti-1023钛棒合金已成功应用于国外飞机的起落架、梁、框、接头等诸多大型承力结构件,如波音757飞机的转轴轴承壳体和襟翼滑轨、波音737飞机的机翼发动机短舱接头件、波音777飞机的起落架、空客A380的起落架,其中A380的起落架的Ti-1023钛合金锻件达3210kg。国内Ti-1023钛合金锻棒的研制较晚,质量及其工业化批次稳定性与国外有较大差距。Ti-1023钛合金锻棒制备的主要难点体现在铸锭成分均匀性和棒材组织均匀性的控制难度大。
Ti-1023钛合金含有较高的结晶偏析元素铁(2wt%),大规格铸锭不同部位的铁元素含量波动较大进而引起相变点差异;另外,Ti-1023钛合金的变形抗力大,大规格坯料锻透性较差和锻造时容易产生变形温升均导致棒材的不均匀组织和性能一致性差。
(1)Ti-1023钛合金三种规格棒材显微组织均为典型的两相区加工的等轴组织,由时效P基体和球状或短棒状初生ot相组成。棒材组织的均匀性、等轴化和细化程度随着棒材的锻透性增加而提高。
(2)Ti-1023钛合金棒材不同部位的室温强度的一致性与组织的一致性密切相关,不同部位的组织一致性越好其室温强度一致性越好。
(3)随着棒材规格增大,Ti-1023钛合金棒材的室温拉伸强度下降。