基于Ti-6Al-4V团簇式设计的超高强Ti-Al-V-Mo-Nb-Zr合金

设计并用真空铜模吸铸制备了近α型双相Ti-Al-V-Mo-Nb-Zr合金系列,其成分框架满足Ti-6Al-4V的α+β双相团簇式,即α和β相团簇式的比例为12:5.同时,通过多元合金化尤其是改变Zr含量,可将后者改造成具有更高β稳定性的形式[Al-Ti14-xZrx](Mo0.6Nb0.2V1.2Al),x=0.6～3.这些合金的铸态组织其特征为网篮状,并含有大量针状α'马氏体.随着Zr含量的提高这些合金的晶粒细化,其强度和硬度也随之提高,Zr含量最高的Ti-6.7Al-2.2V-2.1Mo-0.7Nb-10.0Zr合金达到超高强水平,其铸态的拉伸强度为1404MPa,维氏硬度为451HV,与热处理后的典型超高强钛合金β-21S的性能接近,与在相同条件下制备的Ti-6Al-4V相比其强度和硬度分别提高52％和39％,比强度和比硬度分别提高45％和33％.