TC4钛合金成分设计与开发情况概述

合金的成分从根本上决定了合金的性能，随着现今对于材料性能要求的日益提高，以及材料设计概念的改变，人们对于 TC4 合金进行了不同程度的成分优化再设计，以期满足不同的需求。

针对 TC4 的成分优化再设计有很多，例如早期的 TImetaL 62S( Ti－6Al－2Fe－0.1Si) 、Ti8LC (Ti－Al－Fe－Mo) 、Ti12LC( Ti－Al－Fe－Mo) 等。近些年来也相继发展了 TImetaL CL4( Ti－5Al－3V－0.6Fe－0.1O)、ATI 425( Ti－4Al－2.5V－1. 5Fe－0. 25O) 、Ti575( Ti－5.3Al－7.7V－0.5Si) 、Ti－54M( Ti－5Al－4V－0.75Mo－0.5Fe) 、Ti407( Ti－0.85Al－3. 7V－0.25Fe－0.25Si) 等一系列 TC4 改型钛合金。

针对 TC4 改型的目的主要有两个，一个是出于性能考虑，尤其是其动态力学性能。例如 Ti575 合金，相比于 TC4，该合金降低了 Al 当量，提高了 Mo 当量， 并加入了少量的 Si 来提高合金的强度。其抗拉强度与屈服强度均高于 TC4，并且在抗拉强度 1200 MPa时，延伸率可达到 10.5% ，比强度比 TC4 高出 8% 。并且相比于 TC4 合金，该合金具有更好的疲劳性能和可锻性。

针对 TC4 改型的另一个目的在于降低成本。TImetaL CL4、ATI 425 都是在 TC4 的基础上降低了 Al、V 的含量并加入一定量的 Fe 和 O 元素，在 强度的同时，改善了 TC4 合金的冷加工性，从而降低了成本。Ti407 合金具有更低的 Al 当量，通过牺牲材料的强度来提高其加工性能，该合金设计目的主要是为了部分取代 TC4，降低商用飞机用材的成本。Ti－54M 相比于 TC4，含有较低的 Al 当量，并且加入了少量的 Mo、Fe 元素来降低 β 转变温度。该合金相比于 TC4，具有更好的加工性和成形性，其超塑成形能力优于 TC4 材料，可以显著降低加工成本。