Fe代替V制备低成本钛合金：相体积分数的计算

王 亮，颜 卉，陈 云，骆良顺，苏彦庆，郭景杰

(金属精密热加工国家级重点实验室(哈尔滨工业大学)，哈尔滨 150001)

钛及钛合金因密度小、比强度高、无磁性、耐腐蚀、耐高温以及良好的生物相容性等一系列优点，广泛应用于航空航天、汽车制造、化学化工等多个领域[1]。但是钛合金的产量和用量却远低于钢铁、铝等传统结构材料，限制其广泛使用的最主要因素就是成本十分高昂。造成钛合金成本高的因素当中，真空熔炼及加工占总成本的60%，原材料占40%，同时钛加工材料利用率低(棒材一般为5%，板材约50%)也是造成钛合金高成本的一个重要原因[2]。针对这些问题，可以通过使用廉价合金元素设计合金、改善合金的加工特性、提高能源和材料的利用率等方法降低钛合金成本。美国开发了TI-METAL LCB合金(Ti-1.5Al-6.8Mo-4.5Fe)用以替代成本较高的Ti-1023(Ti-10V-2Fe-3Al)，这种合金的性能与Ti-6Al-4V相当，但其制造成本却只有Ti-6Al-4V的八成左右，开启了以Fe等廉价金属元素来取代V元素而降低成本的一种低成本钛合金的发展方向[3]。日本则研制了具有超塑性的钛合金Ti-4.5Αl-3V-2Mo-2Fe，这种合金不但在强度方面优于Ti-6Al-4V，而且成本较低。由于该合金较高的热处理强化能力和冷成型能力，已经被成功地应用在了摩托零件的生产当中[4]。中国采用廉价Fe-Mo中间合金设计研究出近α型Ti8LC和近β型Ti12LC 低成本钛合金，具有良好的室温拉伸性能，优于Ti-6Al-4V[5]。

由于中国V资源较缺，V的价格昂贵，在设计低成本合金过程中，应尽量减少其使用量，采用资源丰富、价格便宜的金属元素进行替代，同时尽量保证其原有的优点，这是设计新型低成本钛合金的根本出发点。……