合金的成分從根本上決定了合金的性能,隨著現(xiàn)今對于材料性能要求的日益提高,以及材料設(shè)計(jì)概念的改變,人們對于 TC4 合金進(jìn)行了不同程度的成分優(yōu)化再設(shè)計(jì),以期滿足不同的需求。
針對 TC4 的成分優(yōu)化再設(shè)計(jì)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。近些年來也相繼發(fā)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 改型鈦合金。
針對 TC4 改型的目的主要有兩個,一個是出于性能考慮,尤其是其動態(tài)力學(xué)性能。例如 Ti575 合金,相比于 TC4,該合金降低了 Al 當(dāng)量,提高了 Mo 當(dāng)量, 并加入了少量的 Si 來提高合金的強(qiáng)度。其抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度均高于 TC4,并且在抗拉強(qiáng)度 1200 MPa時,延伸率可達(dá)到 10.5% ,比強(qiáng)度比 TC4 高出 8% 。并且相比于 TC4 合金,該合金具有更好的疲勞性能和可鍛性。
針對 TC4 改型的另一個目的在于降低成本。TImetaL CL4、ATI 425 都是在 TC4 的基礎(chǔ)上降低了 Al、V 的含量并加入一定量的 Fe 和 O 元素,在保證強(qiáng)度的同時,改善了 TC4 合金的冷加工性,從而降低了成本。Ti407 合金具有更低的 Al 當(dāng)量,通過犧牲材料的強(qiáng)度來提高其加工性能,該合金設(shè)計(jì)目的主要是為了部分取代 TC4,降低商用飛機(jī)用材的成本。Ti-54M 相比于 TC4,含有較低的 Al 當(dāng)量,并且加入了少量的 Mo、Fe 元素來降低 β 轉(zhuǎn)變溫度。該合金相比于 TC4,具有更好的加工性和成形性,其超塑成形能力優(yōu)于 TC4 材料,可以顯著降低加工成本。