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簡(jiǎn)單科普一下高強度高彈性鈦合金的發(fā)展現狀！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(xiàn)的彈性極限(ε0.2)一般小于1%。傳統鈦合金的強度按合金等級在400~1500 MPa范圍內，彈性模量在50~120 GPa之間，遠低于鋼(約210 GPa)，彈性變形能力約為鋼的兩倍。
鈦合金因其高強度、低彈性模量而具有優(yōu)異的彈性變形能力，被廣泛應用于航空航天領(lǐng)域。

20世紀50年代，美國首次在B-52轟炸機上使用TI-6AL-4V制造的鈦合金螺栓，開(kāi)啟了鈦合金緊固件在航空航天領(lǐng)域的應用。隨著(zhù)航空航天和武器裝備的不斷輕量化要求，輕量化、高強度、高彈性鈦合金在緊固件上的應用逐漸取代了傳統的30CrMosia鋼，提高了設備的安全性和可靠性。

目前常用的α+β和β型鈦合金，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，抗拉強度基本為1000 MPa級。

自20世紀70年代以來(lái)，McDonnell Douglas一直在使用TI-13V-11CR-3AL制造民用飛機彈簧，取代了彈簧鋼，減輕了70%的重量。后來(lái)，洛克希德、波音和空客開(kāi)始使用β-鈦合金材料制造彈簧組件，如起落架上下鎖、液壓返回和飛機控制。典型的合金為T(mén)i-15V-3Cr-3Al-3Sn和Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr (β-C)，其彈性模量約為104 GPa?？估瓘姸葹?300~1450 MPa。

在中國使用的典型品牌有TB2、TB3和TB5。目前，用于彈簧和緊固件的α+β和β型鈦合金一般采用α+β兩相組織獲得高強度。同時(shí)，彈性模量(90~120 GPa)也較高，導致其彈性性能較低。

因此，很難滿(mǎn)足先進(jìn)飛機對高強度、高彈性材料的要求。β型Ti-45Nb合金作為一種特殊的鉚釘材料，已在國內外航空航天產(chǎn)品中得到廣泛應用。該合金具有彈性模量低、塑性好、冷加工成形性好等優(yōu)點(diǎn)，但強度，特別是屈服強度較低，強度與彈性性能匹配差。

自20世紀90年代以來(lái)，為了降低醫用鈦合金的彈性模量，人們開(kāi)發(fā)了一系列低彈性模量亞穩態(tài)β型鈦合金，如Ti-29NB-13Ta-4.6Zr和Ti-35NB-5Ta-7Zr等，以獲得更好的彈性性能。然而，這種鈦合金是為醫療領(lǐng)域開(kāi)發(fā)的。

鈦合金強度低，難以滿(mǎn)足航空緊固件和彈簧用鈦合金的高強度、高彈性要求。2003年，日本豐田中央研究院研制出綜合性能優(yōu)異的多功能鈦合金(橡膠金屬)，典型成分為ti- 23nb -0.7 ta - 2zr -1.2 2o(原子分數%)，合金經(jīng)過(guò)90%冷軋變形后強度可達到1200 MPa，彈性模量為55 GPa，彈性極限可達2.5%左右，表現出優(yōu)異的高強度和高彈性匹配，合金在較寬的溫度范圍內具有恒定的彈性。

中國科學(xué)院金屬材料研究所研制的亞穩β型合金Ti-24Nb-4Zr-8Sn (Ti-2448)也表現出優(yōu)異的彈性性能，其彈性模量低至42 GPa，彈性應變高達3.3%。

經(jīng)固溶時(shí)效處理后，還具有優(yōu)異的高強度和高彈性匹配。橡膠金屬和TI-2448是先進(jìn)高強度高彈性鈦合金的典型代表，這說(shuō)明鈦合金可以達到高強度高彈性的匹配，其優(yōu)異的性能取決于巧妙的成分設計和適當的制備工藝。