鈦是一種非?；钴S的金屬元素，它能和很多元素發(fā)生作用，但能影響鈦及鈦合金性能的只有那些與鈦形成連續(xù)或不連續(xù)固熔體的元素。a穩(wěn)定元素主要有鋁、鎵、鍺、鑭、鈰、釹及氧、碳、氮、硼等。在工業(yè)鈦及鈦合金中應(yīng)用最廣的a穩(wěn)定元素是鋁。鋁都能提高鈦的室溫及高溫抗拉強度，對高溫塑性影響不大。在固溶度范圍內(nèi)，鋁能有效地提高鈦的彈性模量、剪切模量、比電阻及線膨脹系數(shù)。β穩(wěn)定元素包括元素周期表中位于鈦右邊的幾乎所有過渡族元素以及IB族元素，約有30種。實際常用的僅有十幾種。其中同晶型β穩(wěn)定元素有鉬、釩、鉭、鈮，共析型β穩(wěn)定元素有鐵、鉻、錳、銅、鈷、鎳、鎢、鈀和氫。氫對鈦合金的獨特作用將在有關(guān)間隙元素對鈦影響的內(nèi)容中敘述。

 

對具有良好冷加工性、超塑性和細胞兼容性的新型α＋β型鈦合金的進行了合金設(shè)計研究和各種性能評價。合金設(shè)計研究是通過研究O、Al、Mo、Fe及Nb含量對具有基礎(chǔ)成分為Ti-4.5%Al-4.5%Nb-2%Fe-2%Mo合金的冷加工性的影響來進行的。對于生物兼容性，則避免使用β穩(wěn)定元素，如V、Ni或Cu。根據(jù)影響發(fā)生開裂的臨界壓縮比、固溶狀態(tài)的硬度以及隨冷軋壓縮比變化而變化的硬度來評價合金的冷加工性能。研究表明，通過增強β相的熱穩(wěn)定性、力學(xué)穩(wěn)定性和降低α＋β兩相顯微組織中α相的硬度可以使合金獲得良好的冷加工性能。

 

TC18為一種新型α＋β雙相鈦合金，名義成分Ti-5A1-5Mo-5V-1Cr-lFe，不僅具有普通鈦合金的特性，而且還具有良好的韌性和淬透性，淬透深度可達250mm，因此被廣泛應(yīng)用于制造飛機起落架等承重承沖擊大型結(jié)構(gòu)件。對TC18鈦合金零件的設(shè)計加工，為提高結(jié)構(gòu)件可靠性提供數(shù)據(jù)依據(jù)，將對鈦合金在航空領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。還發(fā)現(xiàn)，新型開發(fā)的Ti-4.5%Al-4.5%Nb-2%Fe-2%Mo合金的β轉(zhuǎn)變溫度為1073K、臨界壓縮比在60%以上、再結(jié)晶退火下的屈服強度為910MPa。在1048～1073K退火可以獲得晶粒度約為1μm的相當細的α＋β兩相顯微組織，拉伸試驗結(jié)果顯示合金的超塑延伸率為3000%左右。細胞培養(yǎng)試驗表明，新型合金的細胞生存能力值超過Ti-6%Al-4%V和Ti-6%Al-7%Nb合金的。