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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