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制造新一代先进飞机和喷气发动机都需要使用新材料并确保成本效益，这反映在全俄航空材料研究院发布的“2030年材料及其加工技术发展战略方向”中。自2000年代初，全俄航空材料研究院一直在加强低合金钛合金领域的研究。2004年，获得以铁、氮、氧为主要合金元素，添加少量钼进行强化的新型低成本钛合金，wt. %：0.6~1.0 Fe，0.3–0.6 Mo，0.3–0.4 O， 0.04–0.05 N。该合金具有适中的强度性能(σB=800–890MPa)，塑性好(δ=18.4–26.8%),冲击韧性高(KCU=520–560kJ/m2). 这种合金被推荐用于医疗产品，因为它具有增加的生物惰性并且不含有毒元素（例如钒）。然而，合金的主要缺点是其低温工艺性能不足，无法用它制成薄板半成品。合金的强度也不足以制造具有重要用途的航空零件。

迄今为止，几乎所有提高传统钛合金强度和降低密度的可能性都已用尽。此外，许多高性能钛合金（如BT38、BT23、SP-700、Beta CEZ）的合金化体系复杂，含有稀缺和昂贵的元素。低成本钛合金的概念：

——合金化元素设计组分少，摒弃贵的或者稀缺的合金化元素（Mo, Ta, Zr, Ni, W），选择价格低廉的合金化元素（Al，Fe，Cu等）作为主要成分；

——配料时尽量选择容易获得中间合金的元素（Al-V, Al-Mo, Mo-W-Ti-Al中间合金），以及“天然”的中间合金（Ti-Fe，V-Fe）；

——选择添加微量的稀土元素（РЗЭ不超过0.5%），在不明显提高价格的基础上显著改善综合性能；

——广泛使用废料和回收料。

本文综述了全俄航空材料研究院开发的低成本铸造合金ВТ40Л（Ti-Al-V-Mo-Fe-Si）和两种新型结构合金BT44（Ti-Al-РЗЭ）和BT45（Ti-Al-V-Fe-РЗЭ）的特点（备注：РЗЭ-稀土元素）。以及由合金制成的薄板半成品为基体，与玻璃或碳纤维复合材料交替制成的预浸料，在保持相同承载能力的情况下，与全金属结构相比，钛聚合物层状复合材料质量可降低20%。

表1. 全俄航空材料研究院开发的低成本钛合金的成分

BT40Л合金是一种铸造合金。其成分是基于使用氧和碳的低成本合金化元素。该合金旨在获得强度达到1050MPa并提高长时疲劳性能的铸件。ВТ40Л合金的主要用途是用于制造涡轮机汽轮、螺旋推进器、壳体、中间支架、固定基座的异型铸件——取代系列铸造钛合金ВТ6Л和ВТ20Л。合金化BT40Л合金的基本原理是采用非稀缺的β稳定元素（V、Mo、Fe）和中性增韧剂（Zr），其含量不超过1.2%。除主要合金元素外，合金还掺杂了氧和碳，因此在压制消耗电极时，应控制海绵钛的氧和碳含量。由于采用综合方法选择合金的化学成分，可以在铸锭中获得没有枝晶内部偏析的组织，这大大简化了在随后铸造该合金铸件时实现均匀形貌的组织状态。

BT44合金（2014年通过认证）是一种中等强度的变形结构近α钛合金。选择合金合金化体系时应考虑建立稳定均匀结构的需要——体积分数不小于95%的α相。合金中度掺铝，在很大程度上决定了钛合金的综合力学性能。镧系稀土钆被用作微添加剂，有效改性铸态组织。在退火状态下，合金呈近单相组织，不能热处理强化。BT44合金的优点是其可加工性，加上其强度特性和氢脆倾向小，因此与OT4、BT20和ПТ-3B合金相比，该合金可以在相对较低的温度和较小的变形力下制成半成品。BT44合金用于制造飞机机身内部套件中低承压部件，在温度高达350°C的条件下长期工作，在一般气候条件下短期工作——高达425°C。

BT45合金（2015年通过认证）是一种以Ti-Al-V-Fe系为基础的高强度可变形结构（α+β）钛合金。合金中掺杂铝、钒、铁，提供复合强度性能；稀土元素的引入可以实现对铸态组织的有效改性。在退火状态下，BT45合金具有两相（α+β）结构，β稳定相体积分数达到10%。此外，合金成分具有显著的技术优势，因为它提供了使用广泛的炉料的可能性。变形半成品可以通过热处理进行强化，热处理包括从（α+β）相区高温段加热后淬火，和在500-600℃温度范围内时效，空冷。ВТ45合金用于制造飞机机身内部设置的中承压部件，在温度高达400°С的条件下长期工作，在一般气候条件下短期工作——高达450°С。

与类似合金（ОТ4、ВТ20、ПТ-3B、ВТ6、Ti-6-4）相比，低成本钛合金ВТ44和ВТ45对加工后与碳纤维复合材料连接的变形半成品表面的耐腐蚀性能有所提高。因此，推荐它们用于与碳纤维预浸料（蒙皮元件、装饰结构等）的复合接头的制造，其工作温度由碳纤维的耐热性决定。与同类合金的相应指标相比较，所开发合金的物理力学特性的综合结果见表 2。

表2 国内外低成本钛合金物理和力学性能对比

下一步的工作主要集中在对低成本钛合金热机械加工工艺的研究，得到厚度为0.4~0.8mm的无织构薄板半成品，用来制备钛聚合物层状复合材料。除此之外，要求开发一种新的低模量钛基合金，专门用于制造这种复合材料的连接件。

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