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界FRINGE在鈦合金檢測中的應用

閱讀：1683 發布時間：2022-11-25

鈦合金指的是多種用鈦與其他金屬制成的合金金屬。

鈦是20世紀50年代發展起來的一種重要的結構金屬，鈦及鈦合金具有密度小、高比強度、耐高溫、耐低溫、耐腐蝕、可焊、無磁、生物相容性好等綜合優點，是三大輕金屬（Al、Mg、Ti）中強度最高、耐熱性最好、耐腐蝕好材料，被廣泛應用于航空、航天、艦船、兵器、化工等領域。

鈦合金分類

鈦是同素異構體，熔點為1720℃，在低于882℃時呈密排六方晶格結構，稱為α鈦；在882℃以上呈體心立方品格結構，稱為β鈦。利用鈦的上述兩種結構的不同特點，添加適當的合金元素，使其相變溫度及相分含量逐漸改變而得到不同組織的鈦合金。

α鈦合金

α鈦合金的組織為單相α固溶體。主要加入α相穩定元素Al及中性元素Sn和Zr，以固溶強化α相。α鈦合金的主要優點是焊接性能好，組織穩定，抗蝕性高；缺點是強度低，熱加工性能差，且不能進行熱處理強化。

β鈦合金

β鈦合金的組織為單相β固溶體，其主要合金元素為Cr、Mo、Mn、Fe、V等β穩定元素。β鈦合金在室溫和高溫下的晶體結構均為體心立方，具有良好的塑性，在淬火狀態下具有很好的冷成形性能。

β鈦合金可以進行熱處理強化，經時效強化后兼有高的屈服強度和斷裂韌性，淬透性高，可使大尺寸零件熱處理后得到均勻的高強度。但缺點是密度大，彈性模量低。

α+β鈦合金

α+β鈦合金是雙相合金，具有良好的綜合性能，組織穩定性好，有良好的韌性、塑性和高溫變形性能，能較好地進行熱壓力加工，能進行淬火、時效使合金強化。熱處理后的強度約比退火狀態提高50%～100%；高溫強度高，可在400℃～500℃的溫度下長期工作，其熱穩定性次于α鈦合金。

三種鈦合金中常用的是α鈦合金和α+β鈦合金；α鈦合金的切削加工性最好，α+β鈦合金次之，β鈦合金最差。α鈦合金代號為TA，β鈦合金代號為TB，α+β鈦合金代號為TC(GB/T3620.1-2016鈦及鈦合金牌號和化學成分)。

XRD在鈦合金檢測中的應用

X射線衍射(XRD)是材料領域研究的一個不可少的工具，不論是對未知物質的晶體結構解析，還是對多相混合物的物相進行鑒定，XRD都發揮了不可缺的作用。

鈦合金通過處理工藝可以獲得不同的相組成和組織，以達到不同的性能特征。使用X射線衍射儀可以很好地來獲取鈦合金的物相組成及含量比例，為鈦合金合成工藝、加工工藝等技術路線提供有利的數據支撐。

應用案例

使用界FRINGE桌面式X射線衍射儀對BS-T-5A樣品進行物相分析。

第二

BS-T-5A樣品圖片

美國標樣BS-T-5A化學成分

國標TC-4（Ti-6Al-4V）成分

物相鑒定

鈦合金BS-T-5A在界FRINGE上測試前的安裝展示圖

CrystalX軟件展示的鈦合金BS-T-5A的物相定量結果

結論

從BS-T-5A鈦合金化學成分表中可以清楚地知道其含有6.33%Al和4.1%V，化學成分與國標TC-4（Ti-6Al-4V）化學成分相近，從鈦合金牌號命名規則(GB/T3620.1-2016鈦及鈦合金牌號和化學成分)上來看，其為α+β鈦合金。其中α鈦合金的組織為密排六方結構的單相α固溶體，加入α相穩定元素Al。β鈦合金的組織為體心立方的單相β固溶體，加入β相穩定元素V。

另外從浪聲的桌面式射線衍射儀界FRINGE測試分析來看：BS-T-5A鈦合金由58.83%α-Ti和41.17%的β-Ti組成，這與BS-T-5A鈦合金中含有的6.33%Al和4.1%V這一元素比例關系高度一致。

界FRINGE在鈦合金檢測中的應用

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