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第1章 钛及钛合金的技术基础与发展现状1

1.1钛及钛合金的主要特性与应用1

1.1.1钛及钛合金的主要特性1

1.1.2钛的合金化与钛合金7

1.1.3钛及钛合金的主要应用11

1.2钛合金的主要制备工艺与加工方法15

1.2.1钛合金真空熔炼15

1.2.2钛合金的锻造18

1.2.3热处理22

1.2.4机械加工24

1.2.5近净成形技术26

1.2.6先进焊接技术31

1.2.7表面处理技术32

1.3中国钛及其合金的产业发展现状与存在的主要问题32

1.3.1中国钛及钛合金的产业发展现状32

1.3.2中国钛及钛合金产业发展存在的主要问题34

1.4航空用钛合金材料研究现状与存在的主要差距38

1.4.1新一代航空钛合金材料综合性能要求38

1.4.2研究现状与存在的主要差距38

参考文献41

第2章 航空用钛合金组织、结构与力学性能关系研究45

2.1钛合金的显微组织类型及工程化定义45

2.1.1钛合金显微组织类型的一般分类45

2.1.2钛合金显微组织类型的工程化分类47

2.2钛合金的显微组织特征48

2.2.1等轴组织48

2.2.2双态组织48

2.2.3网篮组织49

2.2.4片层组织50

2.3钛合金组织类型与力学性能的一般关系51

2.3.1静强度性能52

2.3.2断裂韧性54

2.3.3疲劳裂纹扩展速率56

2.3.4疲劳性能58

2.4钛合金晶体学择优取向（织构）对性能的影响59

2.5合金化和工艺创新是发展航空用综合高性能钛合金材料技术的关键途径64

2.5.1合金化设计的应用65

2 5.2工艺创新的应用66

参考文献67

第3章 航空用钛合金材料体系的形成与发展71

3.1中国飞机用钛合金材料按体系发展的必要性71

3.2钛合金的一般分类72

3.2.1按组织结构分类72

3.2.2按用途与特性分类74

3.2.3按制备方法分类78

3.3中国飞机用钛合金材料基本体系78

3.3.1低强度高塑性钛合金系列81

3.3.2中强度高韧性钛合金系列83

3.3.3高强高韧钛合金84

3.3.4铸造钛合金85

3.4飞机结构钛合金基本性能指标体系86

3.5飞机结构钛合金的技术标准体系92

3.6飞机结构用钛合金基本体系93

3.7飞机结构钛合金系列综合评价96

3.8我国飞机结构钛合金材料系列的完善与未来发展建议100

3.8.1当前存在的主要问题100

3.8.2系列发展与完善的建议101

参考文献102

第4章 中等强度高损伤容限型钛合金材料的研究与发展104

4.1损伤容限设计概念与应用发展现状104

4.2损伤容限型钛合金研究与应用106

4.2.1国外损伤容限型钛合金的研究与应用现状106

4.2.2国内中等强度高损伤容限型钛合金的研究与应用现状107

4.3 TC4-DT钛合金的锻造变形与组织均匀化控制107

4.3.1 TC4-DT钛合金锻坯的组织细化与均匀化108

4.3.2 TC4-DT钛合金锻件的均匀化改锻试验研究109

4.3.3 TC4-DT钛合金锻件的变形与组织性能的关系112

4.4 TC4-DT钛合金的新型准β热处理工艺与组织性能控制114

4.4.1新型准β热处理工艺对片层组织及其组织参数的影响114

4.4.2新型准β热处理工艺与力学性能的关系116

4.4.3初生α相含量对TC4-DT钛合金的力学性能和疲劳裂纹扩展行为的影响120

4.4.4片层组织参数对TC4-DT钛合金疲劳裂纹扩展行为的影响126

4.4.5 TC4-DT钛合金疲劳裂纹扩展断口的特征分析128

4.4.6近门槛区疲劳裂纹扩展速率的组织敏感性及转折点形成机制132

4.5 TC4-DT合金疲劳裂纹扩展速率模型与数学描述133

4.5.1用Paris方程对裂纹扩展速率的描述134

4.5.2 Forman方程对裂纹扩展速率的描述135

4.5.3用Elber型方程对裂纹扩展速率的描述136

4.5.4考虑转折点ΔKt的新型F-E分段方程137

4.6 TC4-DT合金的综合性能评价140

4.6.1 TC4-DT钛合金的电子束焊接性能140

4.6.2 TC4-DT钛合金锻件的综合性能评价143

参考文献144

第5章 高强度高韧性损伤容限型钛合金的研究与发展148

5.1国内外高强度高韧性钛合金的研究与应用148

5.1.1国外高强度高韧性钛合金的研究与应用148

5.1.2国内高强度高韧性钛合金的研究概况153

5.2高强度钛合金的强韧化工艺和技术发展状况154

5.2.1新型合金化154

5.2.2新型β热处理工艺154

5.2.3新型准β锻造工艺155

5.2.4损伤容限型钛合金的β加工综合强韧化技术基础159

5.3自主研发的我国飞机结构用TC21新型高强高韧损伤容限型钛合金162

5.3.1 TC21钛合金的合金化与综合性能特点162

5.3.2 TC21合金的相组成和相变特点163

5.4 TC21钛合金的新型准β锻造工艺173

5.5 TC21钛合金的热处理、组织与性能关系176

5.5.1第一次退火（固溶处理）的影响176

5.5.2第二次退火（时效）温度的影响178

5.5.3第二次退火（时效）时间的影响179

5.6 TC21钛合金的主要工艺性能181

5.6.1焊接性能181

5.6.2超塑性能189

5.6.3氢置塑性195

5.7 TC21钛合金的损伤容限和综合性能评价197

5.7.1疲劳裂纹扩展速率197

5.7.2断裂韧性199

5.7.3疲劳性能201

5.7.4高温性能209

5.7.5腐蚀疲劳性能211

5.7.6损伤容限特性212

5.7.7综合性能的对比分析215

5.8 TC21钛合金的应用与前景217

参考文献217

第6章 超高强度高韧性钛合金的研究与应用222

6.1国内外亚稳β型钛合金研究与发展现状222

6.1.1亚稳β型钛合金的主要特点222

6.1.2国内外亚稳β型钛合金的研究与发展情况224

6.1.3亚稳β型钛合金的相变特点232

6.2航空用超高强度钛合金的研制与应用235

6.2.1 TB8超高强度钛合金的组织、相组成和相变特点236

6.2.2 TB8钛合金的锻造239

6.2.3 TB8钛合金的热处理240

6.2.4 TB8钛合金的冷成形242

6.2.5 TB8钛合金的抗氧化性243

6.2.6 TB8钛合金的焊接244

6.3 TB8超高强度钛合金的主要力学性能特点252

6.3.1 TB8钛合金板材主要力学性能特点252

6.3.2 TB8钛合金棒材与锻件主要力学性能特点255

6.4 TB8超高强度钛合金的典型应用260

6.4.1“九五”期间的主要应用261

6.4.2“十一五”期间的主要应用263

6.4.3应用前景263

参考文献263

第7章 新型低强度高塑性钛合金材料研究与应用269

7.1低强度高塑性钛合金的主要特点与应用269

7.1.1 Ti45Nb合金丝材269

7.1.2 TA18 （Ti-3A1-2.5V）钛合金管材271

7.2 Ti45 Nb低强度高塑性钛合金的工艺、组织与性能关系控制272

7.2.1 Ti45 Nb丝材的变形、再结晶及相结构272

7.2.2 Ti45Nb丝材组织与性能关系控制研究274

7.3国产与进口Ti45 Nb丝材的综合性能对比276

7.3.1冷镦性能276

7.3.2室温拉伸性能对比276

7.3.3剪切性能279

7.3.4扭转性能279

7.4 Ti45 Nb钛合金的其他力学性能与工艺性能280

7.4.1热加工与冷加工280

7.4.2热处理280

7.4.3拉伸和剪切性能281

7.4.4热稳定性能281

7.4.5冷顶锻性能282

7.4.6表面处理282

7.4.7机械加工282

7.5 Ti45 Nb钛合金的应用282

参考文献283