钛合金综合性能良好,是一种优良的结构材料,应用广泛。然而,钛合金的性价比比较低,零件不易机械加工,成本高。通过铸造方法,特别是精密铸造可以直接制造形状复杂的零件,免去大量的机械加工工序,使材料的利用率提高到接近90%。

铸造钛合金通常按照相组成分为a、a+B和β合金,按习惯也分为铸造高强、耐热和耐蚀钛合金。其中铸造Ti-6Ai-4V和T5Ai-2.5Sn是应用较为广泛的铸造钛合金,其特点是具有中等的强度和耐热、耐蚀性,以及良好的塑性,特别适合航空航天发动机和结构铸件使用。

美国开发的铸造Ti6242合金(Ti-6Ai-2sn-4Zr-2Mo)可在500℃以下工作,可用于航空发动机的压气机零件,约占铸造钛合金用量的2%以上。我国的ZTC6是借鉴Ti6242合金开发的一种近α型钛合金,该合金的铝含量控制在8%以下,高温热稳定性能良好,已应用到500℃以下的发动机部件。

ZTC3(Ti-Al-Mo-Si系)也可以在500℃以下长期使用,由于添加了稀土元素Ce,合金具有很好的耐热性能。铸造Ti153合金(Ti-15V-3Al-3Cr-3Sn)属于亚稳B型高强钛合金,该合金可以进行固溶和时效强化,该合金的强度可达到1200MPa以上,而且合金具有5%以上的伸长率。ZTC5合金是我国自行研制的高强度钛合金,它是Ti- Al-Mo-Sn-Zr系耐热钛合金基础上发展的一种a+型铸造钛金,通过快速共析元素的加入,提高了合金时效时的强度,该合不仅高强高韧,而且在350℃以下使用,具有很好的热稳定性。

我国常用的几种铸造钛合金的牌号及其化学成分