高溫鈦合金具有優(yōu)異的熱強(qiáng)性、低的密度和良好的耐蝕性，在航空航天領(lǐng)域多用來制造航空發(fā)動機(jī)的壓氣盤、機(jī)匣等。目前，國外600℃高溫鈦合金研究成果已用于航空發(fā)動機(jī)上，如英國的IMI834、美國的Ti-1100、俄羅斯的BT18Y等都取得了良好的使用效果。我國研制的600℃高溫鈦合金Ti60和Ti600合金性能已達(dá)到國際先進(jìn)水平，高溫鈦合金的進(jìn)一步發(fā)展受到熱強(qiáng)性和熱穩(wěn)定性限制。600℃高溫鈦合金幾乎全是Ti-Al-Zr-Sn-Mo-Si系近α型高鋁當(dāng)量合金，這種合金會有較高的蠕變強(qiáng)度及瞬時(shí)拉伸強(qiáng)度，但經(jīng)長期使用后熱穩(wěn)定性會有不同程度的下降。高溫長時(shí)暴露過程中的表面氧化和內(nèi)部顯微組織的變化會顯著降低合金的熱穩(wěn)定性。目前，高溫鈦合金的另一個(gè)發(fā)展趨勢則是加入稀土元素。我國在這方面做了很多研究，例如Ti55合金和Ti60合金均加入了稀土Nd，向Ti600合金中加入稀土Y及Ti633G合金中加入稀土Gd，在改善合金性能方面均取得了很好的效果。加入稀土元素改善合金熱穩(wěn)定性主要是通過稀土元素與合金基體中的氧作用，形成復(fù)雜化合物，凈化合金基體，從而提高合金熱強(qiáng)性和熱穩(wěn)定性。

為了獲得綜合性能較好的合金，現(xiàn)設(shè)計(jì)研制出一種加Nd新型600℃高溫鈦合金Ti-Al-Zr-Sn-Mo-Nb-Si-0.8Nd(wt%)，合金的特點(diǎn)是同時(shí)含有Mo和Nb兩種β穩(wěn)定元素和一種稀土元素Nd。本文針對Nd在本合金中的作用進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)選用不含Nd和含0.8Nd兩種合金進(jìn)行對比，進(jìn)行拉伸性能及熱穩(wěn)定性測試，并對組織進(jìn)行觀察分析。
實(shí)驗(yàn)合金均為真空自耗電弧爐兩次熔煉得到的5kg鑄錠，經(jīng)測定相變點(diǎn)為(1045±5)℃，兩種合金鑄錠均在β相區(qū)開坯，反復(fù)鐓拔后經(jīng)兩相區(qū)最終精鍛成直徑為20mm的棒材。對兩種合金均采用1000℃×1h/AC+700℃×2h/AC的熱處理制度，熱暴露試驗(yàn)是將熱處理后的合金棒加工成拉伸試樣在空氣循環(huán)箱式爐中600℃下放置100h而完成，對熱暴露前后的拉伸試樣進(jìn)行室溫拉伸測試。
稀土Nd加入合金中，主要以含有O、Nd、Sn三種元素的稀土相顆粒形式存在，平均尺寸不到6μm，為高溫穩(wěn)定相。合金中彌散分布的稀土相顆粒減小了合金平均晶粒尺寸，并且可以阻礙界面及位錯(cuò)運(yùn)動，起到提高合金強(qiáng)度的作用。稀土相中含有大量的O和Sn元素，降低合金基體的鋁當(dāng)量，從而抑制了α2相的大量析出，改善了合金熱穩(wěn)定性。