1概述

衡量一个国家钛工业规模有两个重要指标：海绵钛产量和钛材产量，其中海绵钛产量反映原料生产能力，钛材产量反映的是深加工能力。钛工业已形成中国、美国、独联体、日本和欧洲五大生产和消费主体。

钛合金中钛的合金元素通常分为α，β稳定元素，这个分法取决于他们是增加还是降低α，β的转变温度。而本课题中的Fe元素则为β稳定元素，他甚至是比Cr更强的β稳定元素，Ti-Fe系中的共析温度大约是600℃。而α，β相对于钛合金的机械性能有着直接的决定性作用，所以研究Fe元素对钛合金中组织的影响从而测试其对机械性能的影响，这对钛合金的加工工艺和钛合金的使用场合都有着重要的意义，这也正是本课题的目的。

2 钛合金中合金元素的作用

钛合金中的常加入的合金元素：铝、锡、锆、钼、钒、铬、铁、硅、铜、稀土。除工业纯钛外，各类钛合金中几乎都添加铝，铝主要起固溶强化作用，每添加1％Al，室温抗拉强度增加50MPa。铝在钛中的极限溶解度为7.5％；超过极限溶解度后，组织中出现有序相Ti3Al(α2)，对合金的塑性、韧性及应力腐蚀不利，故一般加铝量不超过7％。铝改善抗氧化性，铝比钛还轻，能减小合金密度，并显著提高再结晶温度，如添加5％Al可使再结晶温度从纯钛600℃提高到800℃。铝提高钛固溶体中原子间结合力，从而改善热强性。在可热处理β合金中，加入约3％的铝，可防止由亚稳定β相分解产生的ω相而引起的脆性。铝还提高氢在α-Ti中的溶解度，减少由氢化物引起氢脆的敏感性。 锡和锆：属中性元素，在α-Ti和β-Ti中均有较大溶解度，常与其他元素同时加入，起补充强化作用。为保证耐热合金获得单相α组织，除铝以外，还加入锆和锡进一步提高耐热性；同时对塑性不利影响比铝小，使合金具有良好的压力加工性和焊接性能锡能减少对氢脆的敏感性。钛锡系合金中，锡超过一定浓度后形成有序相Ti3Sn，降低塑性和热稳定性。钼，铁，钒在β稳定元素中应用最多，固溶强化β相，并显著降低相变点、增加淬透性，从而增强热处理强化效果。含钒或钼的钛合金不发生共析反应，在高温下组织稳定性好；但单独加钒，合金耐热性不高，其蠕变抗力只能维持到400℃；钼提高蠕变抗力的效果比钒高，但密度大；钼还改善合金的耐蚀性，尤其是提高合金在氯化物溶液中抗缝隙腐蚀能力。锰、铬：强化效果大，稳定β相能力强，密度比钼、钨等小，故应用较多，是高强亚稳定β型钛合金的主要加入元素。但它们与钛形成慢共析反应，在高温长期工作时，组织不稳定，蠕变抗力低；当同时添加β同晶型元素，特别是钼时，有抑制共析反应的作用。

3铁元素对钛合金的作用

3.1.0 Fe对力学性能的影响

选用0 级海绵钛，Al、V 按Ti-6Al-4V 钛合金名义成分配; 海绵钛中Fe 含量较低，一般小于0.05% ( 质量分数)通过增加铁粉( 纯度＞ 99． 99%) 调控合金中Fe 元素含量，经混料、压制电极、真空自耗三次熔炼，制得一系列460 mm 铸锭，。铸锭经β单相加热锻造开坯、改锻，最终轧制成10 mm 棒材。

5种合金锻轧加工成10mm 棒材室温拉伸力学性能比较发现，Ti-6Al-4V 钛合金屈服强度、抗拉强度、屈强比σ0．2 /σb、硬度及材料的弹性模量等力学性能，随合金中Fe 含量增加而呈递增趋势。其中，合金的屈服强度增加较明显，从812 MPa 提高到996 MPa，提高了184 MPa; 而抗拉强度同比只增加107 MPa。这也反映在另一项力学性能指标屈强比σ0． 2 /σb上，屈强比σ0．2 /σb值较高，基本在0． 9 以上，最高值达到0．97。塑性、硬度及弹性模量变化不明显。

3.1.1机理：