A. 钛合金（TA、TC、TB）铸造性能阐述
钛及钛合金铸件铸造生产工艺
钛及钛合金具有密度低，比强度高，耐腐蚀，线胀系数小，生物相溶性好等优异性能，在航空、航天、远洋运输、化工、冶金、医疗卫生等行业中都是不可缺少的结构材料。工业上最初应用的钛及钛合金制件都是变形件，随着其用量的增多和应用范围的扩大，变形反映出机械加工量大，材料利用率低，生产成本高等弊端，于是铸造技术由此发展起来。钛铸造是比较经济且又容易实现的近成形工艺。钛及钛合金在熔融状态下具有高化学活性，要与常用的各种耐火材料发生化学反应，熔炼和铸造成形难度很大，必须有其专用的造型材料和造型工艺以及专用的熔炼与铸造设备。
一）熔炼工艺：
我国的钛铸造90% 以上熔炼与铸造设备都采用真空自耗电极电弧凝壳炉加离心铸造。坩埚采用水冷铜坩埚，钛液的最大浇注量为500 kg。
自耗电极电弧熔炼法是以钛或钛合金制成的自耗电极为阴极，以水冷铜坩埚为阳极；大电流熔炼，钛电极的熔化速度远远大于钛的凝结速度，熔化了的电极以液滴形式进入坩埚，形成熔池；熔池表面被电弧加热，始终呈液态，底部和坩埚接触的四周受到循环水强制冷却，产生自下而上的结晶。这种方法具有结构简单、维持费用低、大型化容易等优点，缺点是浇注温度难以调节和控制，一停弧后，金属液必须在3~5秒内全部从坩埚倒出，否则温度急剧下降，金属液过热度不高，使得液体流动性和补缩能力较差。自耗电极电弧熔炼对电极的质量要求很高，要求电极内部组织致密。熔炼过程中危险性较大，稍微操作不慎将会出现电弧损坏坩埚，造成坩埚外壁强制冷却的循环水进入坩埚，污染钛液，水蒸气损坏真空泵系统。
二）铸造型腔工艺：
钛合金铸造的造型工艺主要有金属型、机加工石墨型、金属面层陶瓷型壳、氧化物陶瓷型壳。
1）金属型
金属型在钛合金铸造领域中，用作铸型的金属材料主要有铜、钢、铸铁、钨、钼等，与石墨加工型一起统称为硬模系统。由于存在着工艺上的分型等难点，这种方法很难制造出复杂形状的钛铸件，而大多只在特定的铸件上使用。
2）石墨型
机加工石墨型强度高，退让性不好，对液态钛要产生激冷，常使铸件表面产生裂纹和冷隔，生产成本高、生产周期长。石墨孔隙较大，容易吸潮，所以机加工石墨型使用前必须进行除油、除气处理，否则铸件表面氧化现象严重。铸件尺寸比较大，壁比较厚（≥5mm），形状简单，所需数量只有一件或几件。选择机加工石墨型。
3）陶瓷型
（1）金属面层陶瓷型壳采用难熔金属钨粉作为耐火材料，金属钨的熔点高，与钛液接触时化学稳定性好，但是钨粉应具有较高的纯度，杂质含量不能超过规定标准，否则将影响钛铸件的品质。钨面层熔模型壳必需采用溶剂脱蜡，而且在特制的脱蜡槽中进行，对人体健康有很大的伤害，同时也污染环境。钨面层型壳高温焙烧必须在还原性气氛下进行，脱蜡后沉积在型壳外貌上的模料灰分很难烧化，在浇注时很容易与液钛反应，在铸件外貌形成气孔。涂料浆工艺性能不好，悬浮性差，涂料浆寿命短，保存困难，价格昂贵。
（2）氧化物陶瓷型壳是将惰性氧化物做为面层型壳耐火材料。各种氧化物材料按其对熔融钛合金的化学稳定性由低到高排列的顺序如下：SiO2、MgO、Al2O3、CaO、ZrO2、Y2O3、ThO2。ThO2由于具有放射性已基本不用。CaO容易吸潮，所以阻碍了它的应用。现在，用作熔模铸造型壳面层和邻面层的材料主要是Y2O3、ZrO2。
未经稳定化处理的ZrO2不能做为铸钛的造型材料，因为它会发生同素异形体转变，常温下为单斜晶体，高温下为四方晶体，温度更高则转变为立方晶体，单斜晶体转变为四方晶体时，伴随着9%左右的体积变化，使型壳发生开裂。通常采取向ZrO2 中加入4%~8%的CaO，经高温电熔或煅烧后就可以得到稳定的ZrO2 固溶体（也有用Y2O3稳定），工业上大多采用电熔ZrO2。
Y2O3 同ZrO2 一样，必须经过高温稳定化处理后才能用作钛合金造型材料。Y2O3 陶瓷型壳具有热导率低、强度高等优点，浇注出的铸件表面质量好，但Y2O3价格比较昂贵，来源困难。
我国的铸钛工业发展比较快，近几年来新增加了一些铸钛生产厂。目前，全国的铸钛生产厂、研究所已经将近20 个，新增的钛铸造厂也都将产品定位在钛熔模精密铸件上，陕西锦瀚稀贵金属有限公司常年与哈尔滨工业大学、西安交通大学、西北工业大学进行技术交流合作，致力于钛、镍、锆及其合金的精密铸件生产，形成以精密铸造为主、机加工石墨型为辅的生产模式。
随着钛及钛合金铸造技术的发展和日益成熟，加上热等静压（HIP）技术的诞生和在钛合金铸件方面的成功应用，较好的解决了铸件的质量问题，提高了铸件的可靠性。从20世纪80年代以后，钛及钛合金铸件在航空、航天及其他方面的应用每年以20%的速度递增。铸造工艺方面，目前已经由单件铸造发展到几件或几十件零件组合成的大型整体铸件。应用范围已经从早期的受力不大的非关键静止结构件发展到成为航空发动机中的构件组成部分，完全取代了一些变形钛合金、铝合金、钢件。
随着航空发动机对推重比和刚度要求的提高，要求其中的一些关键钛合金构件做成大型复杂薄壁的整件精铸件。一些先进的航空大型涡轮发动机风扇机匣、中介机匣、前机匣、压缩机机匣等都开始使用钛合金精铸件。大型客机的导风管、隔热屏、支架、框架、耳轴、支撑架、刹车壳体、等也都以钛合金精铸件替代原来的构件。
军用飞机方面，钛合金铸件的使用也逐步在增加，如：支座、框架、支架、制动勾、机翼上受力物件、方向舵转动装置支架、变速装置壳件、吊架支撑附件等，实践证实了钛合金铸件在飞机上的应用是成功、可靠的。不仅如此，在生产成本上，由于使用了钛合金铸件，使飞机的某些机构的设计、加工、紧固、装配等都变得比原来未使用钛合金铸件时的机构简化了，从而大大降低了飞机的制造成本。钛合金铸件在航天领域中主要用于导弹、航天飞机飞船、人造卫星。其应用部位主要为：导弹壳体、尾翼、舵翼及连接座等，航天飞机和飞船支架、框架、支座、附件、壳体等，由于钛合金铸件具有高的刚性、轻的重量和光学玻璃相当的热膨胀系数，也应用于人造卫星及其他光学仪器的托框、基座、连结架以及壳体等。
钛及钛合金铸件在日常工业生产方面也有着广泛的应用领域。由于钛及钛合金具有良好的耐腐蚀性能，是化工及其他耐腐蚀工业的不可替代的材料。广泛应用于化工、造纸、石油、制碱、冶金、农药等工业。主要应用产品是以工业纯钛和钛—钯合金为材质的铸造钛泵、钛风机，各种不同类型的阀门，如：截止阀、球阀、旋塞阀、闸阀、蝶阀、止回阀等。
随着人们生活水平的提高和对健康质量要求的提升，钛合金以其高的疲劳强度，和人体超强的亲和力等诸多优点，也被越来越多的用在医疗卫生领域。如：铸造钛合金髋关节修复件、膝关节修复件、人体假肢、口腔修复等等。运动器械领域钛合金精密铸件的用量非常巨大，如：自行车配件，高尔夫球头。尤其是钛合金高尔夫球头市场容量最为巨大，但铸造工艺比较复杂。
目前，钛及钛合金铸件的使用范围还在扩展，更多的应用领域也在相继研究，但还存在着一些问题：1.合金品种少、牌号少，基本上常用的钛合金都是工业纯钛铸件和TC4合金铸件。2.铸件应用范围小，大部分铸件都用在了石油化工行业（工业纯钛铸件），航空、航天领域应用很少，致使我国钛铸造工业的工艺和技术水平难以提高。3.造型工艺普遍落后，大部分厂家都是用石墨型造型工艺（机加工石墨型和捣实石墨型），而熔模精密铸造应用很少。铸造出的铸件表面比较粗糙。4.熔炼设备基本上都为真空自耗电极电弧凝壳炉，熔炼过程危险性较高，熔化金属液过热度不高，造成铸件表面易产生流痕、冷隔等缺陷，薄壁零件成形困难。
为改善我国钛铸造工业生产的落后状态，提高我国铸钛工业的整体工艺和技术水平，还需进行以下几方面的研究：1.改进现有的造型工艺，研究新的粘结剂和造型材料，简化工艺，缩短生产周期，降低生产成本。2.研究和发展新的熔炼和铸造设备及其技术，提高金属液的过热度，改善和提高铸造钛液的流动性和充型补缩能力，为研制大型复杂薄壁整体精铸件创造有利条件。3.进一步扩大计算机模拟凝固技术在钛合金铸造中的应用，以提高铸件质量，减小铸件的废品率。4.研究和发展钛合金铸件的各种热处理工艺和热化学处理技术，以改善钛合金铸件的微观组织结构，提高铸件的力学性能。5.熔模铸造只能生产中小型铸件，应寻求一种生产更大型、更净形、更高效铸件的造型工艺，提高钛合金铸件的生产能力。
B. 钛的基础知识及钛合金的分类
◎ 一种金属元素，灰色，能在氮气中燃烧，熔点高。钝钛和以钛为主的合金是新型的结构材料，主要用于航天工业和航海工业。
从发现钛元素到制得纯品，历时一百多年。而钛真正得到利用，认识其本来的真面目，则是20世纪40年代以后的事情了。
地理表面十公里厚的地层中，含钛达千分之六，比铜多61倍。随便从地下抓起一把泥土，其中都含有千分之几的钛，世界上储量超过一千万吨的钛矿并不稀罕。
海滩上有成亿吨的砂石，钛和锆这两种比砂石重的矿物，就混杂在砂石中，经过海水千百万年昼夜不停地淘洗，把比较重的钛铁矿和锆英砂矿冲在一起，在漫长的海岸边，形成了一片一片的钛矿层和锆矿层。这种矿层是一种黑色的砂子，通常有几厘米到几十厘米厚。
钛没有磁性，用钛建造的核潜艇不必担心磁性水雷的攻击。
1947年，人们才开始在工厂里冶炼钛。当年，产量只有2吨。1955年产量激增到2万吨。1972年，年产量达到了 20万吨。钛的硬度与钢铁差不多，而它的重量几乎只有同体积的钢铁的一半，钛虽然稍稍比铝重一点，它的硬度却比铝大2倍。现在，在宇宙火箭和导弹中，就大量用钛代替钢铁。据统计， 目前世界上每年用于宇宙航行的钛，已达一千吨以上。极细的钛粉，还是火箭的好燃料，所以钛被誉为宇宙金属，空间金属。
钛的耐热性很好，熔点高达1725℃。在常温下，钛可以安然无恙地躺在各种强酸强碱的溶液中。就连最凶猛的酸——王水，也不能腐蚀它。钛不怕海水，有人曾把一块钛沉到海底，五年以后取上来一看，上面粘了许多小动物与海底植物，却一点也没有生锈，依旧亮闪闪的。
现在，人们开始用钛来制造潜艇一——钛潜艇。由于钛非常结实，能承受很高的压力，这种潜艇可以在深达4500米的深海中航行。
发展历程
钛元素发现于1789年，1908年挪威和美国开始用硫酸法生产钛白，1910年在试验室中第一次用钠法制得海绵钛，1948年美国杜邦公司才用镁法成吨生产海绵钛---这标志着海绵钛即钛工业化生产的开始。
中国钛工业起步于20世纪50年代。1954，北京有色金属研究总院开始进行海绵钛制备工艺研究，1956年国家把钛当作战略金属列入了12年发展规划，1958年在抚顺铝厂实现了海绵钛工业试验，成立了中国第一个海绵钛生产车间，同时在沈阳有色金属加工厂成立了中国第一个钛加工材生产试验车间。
20世纪60-70年代，在国家的统一规划下，先后建设了以遵义钛厂为代表的10余家海绵钛生产单位，建设了以宝鸡有色金属加工厂为代表的数家钛材加工单位，同时也形成了以北京有色金属研究总院为代表的科研力量，成为继美国、前苏联和日本之后的第四个具有完整钛工业体系的国家。
1980年前后，我国海绵钛产量达到2800吨，然而由于当时大多数人对钛金属认识不足，钛材的高价格也限制了钛的应用，钛加工材的产量仅200吨左右，我国钛工业陷入困境。在这种情况下，由当时国务院副总理方毅同志倡导，朱镕基和袁宝华同志支持，于1982年7月成立了跨部委的全国钛应用推广领导小组，专门协调钛工业的发展事宜，促成了20世纪80年代至90年代初期我国海绵钛和钛加工材产销两旺、钛工业快速平稳发展的良好局面。
综上所述，我国钛工业大致经历了三个发展期：即20世纪50年代的开创期，60-70年代的建设期和80-90年代的初步发展期。在新世纪，得益于国民经济的持续、快速发展，我国钛工业也进入了一个快速成长期。
钛耐腐蚀，所以在化学工业上常常要用到它。过去，化学反应器中装热硝酸的部件都用不锈钢。不锈钢也怕那强烈的腐蚀剂——热硝酸，每隔半年，这种部件就要统统换掉。现在，用钛来制造这些部件，虽然成本比不锈钢部件贵一些，但是它可以连续不断地使用五年，计算起来反而合算得多。
在电化学中，钛是单向阀型金属，电位很负，通常无法用钛作为阳极进行分解。
钛的最大缺点是难于提炼。主要是因为钛在高温下化合能力极强，可以与氧、碳、氮以及其他许多元素化合。因此，不论在冶炼或者铸造的时候，人们都小心地防止这些元素“侵袭”钛。在冶炼钛的时候，空气与水当然是严格禁止接近的，甚至连冶金上常用的氧化铝坩埚也禁止使用，因为钛会从氧化铝里夺取氧。现在，人们利用镁与四氯化钛在惰性气体——氦气或氩气中相作用，来提炼钛。
人们利用钛在高温下化合能力极强的特点，在炼钢的时候，氮很容易溶解在钢水里， 当钢锭冷却的时候，钢锭中就形成气泡，影响钢的质量。所以炼钢工人往钢水里加进金属钛，使它与氮化合，变成炉渣一—氮化钛，浮在钢水表面，这样钢锭就比较纯净了。
当超音速飞机飞行时，它的机翼的温度可以达到500℃。如用比较耐热的铝合金制造机翼，一到二三网络也会吃不消，必须有一种又轻、又韧、又耐高温的材料来代替铝合金而钛恰好能够满足这些要求。钛还能经得住零下一百多度的考验，在这种低温下，钛仍旧有很好的韧性而不发脆。
利用钛和锆对空气的强大吸收力，可以除去空气，造成真空。比方，利用钛制成的真空泵，可以把空气抽到只剩下十万万万分之一。
钛的氧化物——二氧化钛，是雪白的粉末，是最好的白色颜料，俗称钛白。以前，人们开采钛矿，主要目的便是为了获得二氧化钛。钛白的粘附力强，不易起化学变化，永远是雪白的。特别可贵的是钛白无毒。它的熔点很高，被用来制造耐火玻璃，釉料，珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。
二氧化钛是世界上最白的东西， 1克二氧化钛可以把 450多平方厘米的面积涂得雪白。它比常用的白颜料一—锌钡白还要白5倍，因此是调制白油漆的最好颜料。世界上用作颜料的二氧化钛，一年多到几十万吨。二氧化钛可以加在纸里，使纸变白并且不透明，效果比其他物质大10倍，因此，钞票纸和美术品用纸就要加二氧化钛。此外，为了使塑料的颜色变浅，使人造丝光泽柔和，有时也要添加二氧化钛。在橡胶工业上，二氧化钛还被用作为白色橡胶的填料。
四氯化钛是种有趣的液体，它有股刺鼻的气味，在湿空气中便会大冒白烟——它水解了，变成白色的二氧化钛的水凝胶。在军事上，人们便利用四氯化钛的这股怪脾气，作为人造烟雾剂。特别是在海洋上，水气多，一放四氯化钛，浓烟就象一道白色的长城，挡住了敌人的视线。在农业上，人们利用四氟化钛来防霜。
钛酸钡晶体有这样的特性：当它受压力而改变形状的时候，会产生电流，一通电又会改变形状。于是，人们把钛酸钡放在超声波中，它受压便产生电流，由它所产生的电流的大小可以测知超声波的强弱。相反，用高频电流通过它，则可以产生超声波。现在，几乎所有的超声波仪器中，都要用到钛酸钡。除此之外，钛酸钡还有许多用途。例如：铁路工人把它放在铁轨下面，来测量火车通过时候的压力；医生用它制成脉搏记录器。用钛酸钡做的水底探测器，是锐利的水下眼睛，它不只能够看到鱼群，而且还可以看到水底下的暗礁、冰山和敌人的潜水艇等。
冶炼钛时，要经过复杂的步骤。把钛铁矿变成四氯化钛，再放到密封的不锈钢罐中，充以氩气，使它们与金属镁反应，就得到“海绵钛”。这种多孔的“海绵钛”是不能直接使用的，还必须把它们在电炉中熔化成液体，才能铸成钛锭。但制造这种电炉又谈何容易！除了电炉的空气必须抽干净外，更伤脑筋的是，简直找不到盛装液态钛的坩埚，因为一般耐火材料部含有氧化物，而其中的氧就会被液态钛夺走。后来，人们终于发明了一种“水冷铜坩埚”的电炉。这种电炉只有中央一部分区域很热，其余部分都是冷的，钛在电炉中熔化后，流到用水冷却的铜坩埚壁上，马上凝成钛锭。用这种方法已经能够生产几吨重的钛块，但它的成本就可想而知了。
元素名称：钛
元素原子量：47.87
元素在海水中的含量:(ppm)
0.00048
元素在太阳中的含量:(ppm)
4
元素类型：金属
核内质子数：22
核外电子数：22
核电核数：22
质子质量：3.6806E-26
质子相对质量：22.154
原子体积:(立方厘米/摩尔)
10.64
地壳中含量：（ppm）
5600
以下为增加内容：
氧化态：
Main Ti+4
Other Ti-1, Ti0, Ti+2, Ti+3
所属周期：4
所属族数：IVB
摩尔质量：48
氢化物：TiH4
氧化物：TiO
最高价氧化物化学式：TiO2
密度：4.54g/cm3
熔点：1660.℃
沸点：3287.0 ℃
电离能 (kJ /mol)
M - M+ 658
M+ - M2+ 1310
M2+ - M3+ 2652
M3+ - M4+ 4175
M4+ - M5+ 9573
M5+ - M6+ 11516
M6+ - M7+ 13590
M7+ - M8+ 16260
M8+ - M9+ 18640
M9+ - M10+ 20830
外围电子排布：2 8 8 4
核外电子排布：2,8,10,2
晶体结构：晶胞为六方晶胞。
晶胞参数：
a = 295.08 pm
b = 295.08 pm
c = 468.55 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 120°
莫氏硬度：6
声音在其中的传播速率：（m/S）5090
颜色和状态：银灰色金属
原子半径：2
常见化合价：+2,+3,+4
发现人：格列高尔 发现年代：1791年
发现过程：
钛是英国化学家格雷戈尔(Gregor R W ，1762—1817。)在1791年研究钛铁矿和金红石时发现的。四年后，1795年，德国化学家克拉普罗特(Klaproth M H ，1743—1817。)在分析匈牙利产的红色金红石时也发现了这种元素。他主张采取为铀(1789年由克拉普罗特发现的)命名的方法，引用希腊神话中太旦神族“Titans”的名字给这种新元素起名叫“Titanium”。中文按其译音定名为钛。
格雷戈尔和克拉普罗特当时所发现的钛是粉末状的二氧化钛，而不是金属钛。因为钛的氧化物极其稳定，而且金属钛能与氧、氮、氢、碳等直接激烈地化合，所以单质钛很难制取。直到1910年才被美国化学家亨特(Hunter M A )第一次制得纯度达99.9%的金属钛。
元素描述：
具有金属光泽，有延展性。密度4.5克/厘米3。熔点1660±10℃。沸点3287℃。化合价+2、+3和+4。电离能为6.82电子伏特。钛的主要特点是密度小，机械强度大，容易加工。钛的塑性主要依赖于纯度。钛越纯，塑性越大。有良好的抗腐蚀性能，不受大气和海水的影响。在常温下，不会被稀盐酸、稀硫酸、硝酸或稀碱溶液所腐蚀；只有氢氟酸、热的浓盐酸、浓硫酸等才可对它作用。
元素来源：
钛属于稀有金属，在地壳中的丰度占第七位，有0.42%。用于冶炼钛的矿物主要有钛铁矿（FeTiO3）、金红石（TiO2）和钙钛矿等。矿石经处理得到易挥发的四氯化钛，再用镁还原而制得纯钛。
元素用途：
钛和钛的合金大量用于航空工业，有"空间金属"之称；另外，在造船工业、化学工业、制造机械部件、电讯器材、硬质合金等方面有着日益广泛的应用。
元素辅助资料：
钛的主要矿石是金红石TiO2和钛铁矿FeTiO3，它的发现也正是从这两种矿石的分析而来。早在1791年英国英格兰西南端康沃尔（Cornwall）郡门拉陈（Menacan）教区的牧师格累高尔，也是一位科学家，分析出产在他教区内的一种黑色矿砂，也就是今天成为钛铁矿的矿石时发现了一种新的金属物质并命名为menacenite。三年后，1795年，克拉普罗特分析了匈牙利布伊尼克（Boinik）地区出产的金红石，认识到它是一种新金属的氧化物，具有抵抗酸、碱溶液的特性，借用希腊神话中大地的第一代儿子们泰坦神族Titans，命名这个金属为titanium，元素符号定为Ti。两年后，克拉普罗特证实格累高尔发现的menacenite就是钛。
钛对于酸、碱具有较强的耐腐蚀性，已成为化工生产中重要的材料。
钛一般被认为是稀有金属，其实它在地壳中的含量相当大，比一般的常用的金属锌、铜、锡等都大，甚至比氯、磷都大。
钛的冶炼
钛在1791年被发现，而第一次制得纯净的钛却是在1910年，中间经历了一百余年。原因在于：钛在高温下性质十分活泼，很易和氧、氮、碳等元素化合，要提炼出纯钛需要十分苛刻的条件。
工业上常用硫酸分解钛铁矿的方法制取二氧化钛，再由二氧化钛制取金属钛。浓硫酸处理磨碎的钛铁矿（精矿），发生下面的化学反应：
FeTiO3+3H2SO4 == Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O
FeTiO3+2H2SO4 == TiOSO4+FeSO4+2H2O
FeO+H2SO4 == FeSO4+H2O
Fe2O3+3H2SO4 == Fe2(SO4)3+3H2O
为了除去杂质Fe2(SO4)3，加入铁屑，Fe3+ 还原为Fe2+，然后将溶液冷却至273K以下，使得FeSO4·7H2O（绿矾）作为副产品结晶析出。
Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏钛酸沉淀，反应是：
Ti(SO4)2+H2O == TiOSO4+H2SO4
TiOSO4+2H2O == H2TiO3+H2SO4
锻烧偏钛酸即制得二氧化钛：
H2TiO3 == TiO2+H2O
工业上制金属钛采用金属热还原法还原四氯化钛。将TiO2（或天然的金红石）和炭粉混合加热至1000～1100K，进行氯化处理，并使生成的TiCl4，蒸气冷凝。
TiO2＋2C＋2Cl2＝TiCl4＋2CO-
在1070K 用熔融的镁在氩气中还原TiCl4可得多孔的海绵钛：
TiCl4＋2Mg＝2MgC12＋Ti
这种海绵钛经过粉碎、放入真空电弧炉里熔炼，最后制成各种钛材。
钛及钛合金的特性、用途
纯钛是银白色的金属，它具有许多优良性能。钛的密度为4.54g／cm3，比钢轻43% ，比久负盛名的轻金属镁稍重一些。机械强度却与钢相差不多，比铝大两倍，比镁大五倍。钛耐高温，熔点1942K，比黄金高近1000K ，比钢高近500K。
钛属于化学性质比较活泼的金属。加热时能与O2、N2、H2、S和卤素等非金属作用。但在常温下，钛表面易生成一层极薄的致密的氧化物保护膜，可以抵抗强酸甚至王水的作用，表现出强的抗腐蚀性。因此，一般金属在酸、碱、盐的溶液中变得千疮百孔而钛却安然无恙。
液态钛几乎能溶解所有的金属，因此可以和多种金属形成合金。钛加入钢中制得的钛钢坚韧而富有弹性。钛与金属Al、Sb、Be、Cr、Fe等生成填隙式化合物或金属间化合物。
钛合金制成飞机比其它金属制成同样重的飞机多载旅客100多人。制成的潜艇，既能抗海水腐蚀，又能抗深层压力，其下潜深度比不锈钢潜艇增加80% 。同时，钛无磁性，不会被水雷发现，具有很好的反监护作用。
钛具有“亲生物“’性。在人体内，能抵抗分泌物的腐蚀且无毒，对任何杀菌方法都适应。因此被广泛用于制医疗器械，制人造髋关节、膝关节、肩关节、胁关节、头盖骨，主动心瓣、骨骼固定夹。当新的肌肉纤维环包在这些“钛骨”上时，这些钛骨就开始维系着人体的正常活动。
钛在人体中分布广泛，正常人体中的含量为每70kg体重不超过15mg，其作用尚不清楚。但钛能刺激吞噬细胞，使免疫力增强这一作用已被证实。
钛的化合物及用途
重要的钛化合物有：二氧化钛(TiO2)、四氯化钛(TiCl4)、偏钛酸钡(BaTiO3)。
纯净的二氧化钛是白色粉末，是优良的白色颜料，商品名称“钛白”。它兼有铅白(PbCO3)的遮盖性能和锌白（ZnO）的持久性能。因此，人们常把钛白加在油漆中，制成高级白色油漆；在造纸工业中作为填充剂加在纸桨中；纺织工业
中作为人造纤维的消光剂；在玻璃、陶瓷、搪瓷工业上作为添加剂，改善其性能；在许多化学反应中用作催化剂。在化学工业日益发展的今天，二氧化钛及钛系化合物作为精细化工产品，有着很高的附加价值，前景十分诱人。
四氯化钛是一种无色液体；熔点250K、沸点409K，有制激性气味。它在水中或潮湿的空气中都极易水解，冒出大量的白烟。
TiCl4+3H2O == H2TiO3+4HCl
因此TiCl4在军事上作为人造烟雾剂，犹其是用在海洋战争中。在农业上，人们用TiCl4形成的浓雾地面，减少夜间地面热量的散失，保护蔬菜和农作物不受严寒、霜冻的危害。
将TiO2和BaCO3一起熔融制得偏钛酸钡：
TiO2+BaCO3 == BaTiO3十CO2-
人工制得的BaTiO3具有高的介电常数，由它制成的电容器有较大的容量，更重要的是BaTiO3具有显著的“压电性能”，其晶体受压会产生电流，一通电，又会改变形状。人们把它置于超声波中，它受压便产生电流，通过测量电流强弱可测出超声波强弱。几乎所有的超声波仪器中都要用到它。随着钛酸盐的开发利用，它愈来愈广泛地用来制造非线性元件、介质放大器、电子计算机记忆元件、微型电容器、电镀材料、航空材料、强磁、半导体材料、光学仪器、试剂等。
钛、钛合金及钛化合物的优良性能促使人类迫切需要它们。然而，生产成本之高，使应用受到限制。我们相信在不久的将来，随着钛的冶炼技术不断改进和提高，钛、钛合金及钛的化合物的应用将会得到更大的发展。
钛产品：
钛及钛合金是极其重要的轻质结构材料,在航空、航天、车辆工程、生物医学工程等领域具有非常重要的应用价值和广阔的应用前景。
类型：典化钛，工业纯钛， α 型钛， β 型钛， α +β型钛
主 要 特 性：
工业纯钛：工业纯钛的杂质含量较化学纯钛要多，因此其强度、硬度也稍高，其力学性能及化学性能与不锈钢相近，比起钛合金纯钛强度较好，在抗氧化性方面优于奥氏体不锈钢，但耐热性较差，TA1、TA2、TA3依次杂质含量增高，机械强度、硬度依次增强，但塑性韧性依次下降。
β 型钛：β型钛合金属可热处理强化，合金强度高、焊接性、压力加工性良好，但性能不稳定，且熔炼工艺复杂。
A、β钛板：0.5-4.0mm
B、眼镜板（纯钛）：0.8-8.0mm
C、标板（纯钛）：1 x 2m 厚度：0.5-20mm
D、电镀及其它行业用板（纯钛）：0.1-50mm
用途：电子、化工、钟表、眼镜、首饰、体育用品、机械设备、电镀设备、环保设备、高尔夫球及精密加工等行业。
钛管规格：φ6-φ120mm 壁厚：0.3-3.0mm
钛管用途：环保设备、冷却管、钛发热管、电镀设备、戒指及各种精密电器用管等行业。
A、β钛丝规格：φ0.8-φ6.0mm
B、眼镜钛丝规格：φ1.0-φ6.0mm专用钛丝
C、钛丝规格：φ0.2-φ8.0mm挂具专用
钛丝用途：军工、医用、体育用品、眼镜、耳环、头饰、电镀挂具、焊丝等行业。
A、方棒规格：方条：8-12mm
B、磨光圆棒：φ4-φ60mm
C、毛棒、黑皮棒：φ6-φ120mm
钛棒用途：主要用于机械设备、电镀设备、医用、各种精密机件等行业。
C. 钛合金的性质有什么
钛合金
钛是周期表中第ⅣB类元素，外观似钢，熔点达1 672 ℃，属难熔金属。钛在地壳中含量较丰富，远高于Cu、Zn、Sn、Pb等常见金属。我国钛的资源极为丰富，仅四川攀枝花地区发现的特大型钒钛磁铁矿中，伴生钛金属储量约达4.2亿吨，接近国外探明钛储量的总和。
纯钛机械性能强，可塑性好，易于加工，如有杂质，特别是0、N、C等元素存在，会提高钛的强度和硬度，但会降低其塑性，增加脆性。
钛是容易钝化的金属，且在含氧环境中，其钝化膜在受到破坏后还能自行愈合。因此，钛对空气、水和若干腐蚀介质都是稳定的。钛和钛合金有优异的耐蚀性，只能被氢氟酸和中等浓度的强碱溶液所侵蚀。特别是钛对海水很稳定，将钛或钛合金放入海水中数年，取出后，仍光亮如初，远优于不锈钢。
钛的另一重要特性是密度小。其强度是不锈钢的3.5倍，铝合金的1.3倍，是目前所有工业金属材料中最高的。
液态的钛几乎能溶解所有的金属，形成固溶体或金属化合物等各种合金。合金元素如A1、V、Zr、Sn、Si、Mo和Mn等的加入，可改善钛的性能，以适应不同部门的需要。例如，Ti-A1-Sn合金有很高的热稳定性，可在相当高的温度下长时间工作；以Ti-Al-V合金为代表的超塑性合金，可以50％～150％地伸长加工成型，其最大伸长可达到2 000％。而一般合金的塑性加工的伸长率最大不超过30％。
由于上述优异性能，钛享有“未来的金属”的美称，钛合金已广泛用于国民经济各部门，它是火箭、导弹和航天飞机不可缺少的材料。船舶、化工、电子器件和通讯设备以及若干轻工业部门中要大量应用钛合金，只是目前钛的价格较昂贵，限制了它的广泛使用。
D. 钛合金丝加工工艺有那些
钛及钛合金丝由于具有良好的耐蚀性、比强度高、无磁性、与人体的亲和性好和形状记忆功能等特点, 因而不但广泛应用于航空航天等高技术领域, 而且正越来越多地进入各种民用领域。例如在航天领域广泛应用的钛合金丝紧固件, 不仅可以达到减重、耐腐蚀的目的, 而且是钛合金、碳纤维复合材料等结构件必需的连接件；汽车领域采用钛合金丝制成的弹簧, 同钢弹簧相比, 可减重60%~70%；医疗领域采用的钛合金丝由于具有无毒、质轻、耐生物腐蚀及良好的生物相容性等特性而受到医生及患者的青睐；在海水养殖方面, 用钛丝织成的养殖网使用15 年后仍毫无损坏。
钛及钛合金属于难加工材料, 由于钛的屈强比较高, 一般为0.70~0.95, 弹性较好, 变形抗力大, 而其弹性模量相对较低, 故加工时变形抗力大, 回弹性也较严重；而且在加工过程中的粘着问题对制品的表面质量也产生了极为恶劣的影响。目前, 钛合金丝材的制备工艺通过不断改进、完善,并采用各种新兴技术使钛合金丝材产品的质量迅速提高, 种类不断增加, 应用领域进一步扩大。拉拔仍是现今生产钛合金丝所采用的最普遍方法,通常丝材的生产工艺流程为: 原料→铸锭熔炼→锻造→轧制→拉拔→热处理→检验→成品。本文以丝材的生产工艺流程为主线, 重点介绍丝材的拉伸工艺, 简单介绍丝坯的制备工艺(熔炼、锻造、轧制)以及丝材加工技术。
1 丝坯制备工艺
1.1 熔炼工艺
钛是非常活泼的金属, 在液态下与氧、氮、氢及碳的反应相当快, 因此钛合金熔炼必须在较高的真空度或惰性气体(Ar 或Ne)保护下进行。熔炼技术主要有真空自耗电极电弧炉熔炼、真空自耗电极凝壳炉熔炼、电子束冷床炉熔炼、等离子冷床炉熔炼、真空感应炉熔炼等。从耗电量、熔化速度、成本技术经济指标对比来看, 前两种仍是目前最经济适用的熔炼方法。但真空电弧熔炼对消除钛合金中高密度夹杂和低密度夹杂的能力有限, 而冷床炉熔炼在这方面有独特的优势。熔炼铸锭的质量将影响后续加工工艺以及成品质量, 可通过精选原材料, 选择合理的熔炼工艺参数(熔炼电流、电弧电压、真空度、漏气率、冷却速度、搅拌磁场强度), 严格控制工艺过程, 得到高质量的铸锭。由于丝材尺寸较小, 加工工艺比较复杂, 对合金内部冶金缺陷(偏析、夹杂)的敏感性增加, 因此熔炼工艺对精确控制成分, 减少合金中的杂质含量, 确保丝材优良的性能非常关键。
1.2 锻造工艺
锻造的目的是改善组织、提高金属的综合性能, 为轧制工序提供坯料。其工序基本流程为: 铸锭→加热→开坯锻造→冷却→表面清理→变形坯料→加热→锻棒→检验→成品。
铸锭和变形坯料的加热应选择合适的加热温度、加热速度和加热时间, 并控制好炉内气氛, 才能保证产品质量。加热温度应选择变形塑性好、锻件质量高、变形抗力低的温度范围。铸锭的开坯加热是在(α+β)/β相变点以上100~200℃(β钛合金除外)的范围内; 经过锻造变形的坯料, 粗大的铸造组织已得到一定程度的破碎, 内部组织得到改善, 塑性提高, 因此再锻造加热温度可随退火次数增加而逐渐降低; 成品前的锻造加热, 为防止β脆性的发生, 获得良好的组织及综合性能, 对于α合金和α+β合金应在相变点以下的温度进行, 对于β合金, 实际上是在β区加热和锻造的。由于钛的导热系数低, 在室温下为0.0397K/cm·s·℃, 约是中碳钢的1/4, 在高温时却又相近。因此, 在较低温度加热时应采用慢速, 避免加热过程中表层与中心层形成很大温度差。在高温时, 钛的导热系数增加, 可采用稍快的速度加热。
锻造加工中, 变形温度、变形量以及变形速度对锻件质量有重要的影响, 必须正确控制。如前所说, 一般将锻前的铸锭加热到相变点以上, 因为在此温度下变形抗力低、塑性高, 但若铸锭开坯的变形量过低, 铸态组织将不能得到有效地破碎, 其性能较差, 也将直接影响到后续加工。锻造过程中,若变形量选择不当将严重影响合金的组织与性能。如TC4 合金, 当加热温度高于相变点之上, 而变形量不够大时, 往往得到粗大的片状或针状α间β组织, 也称粗大魏氏组织。这种组织的强度变化不大, 但塑性显著下降。当变形量增大时则出现歪扭程度不同的条状α+β组织, 称为网篮状组织。这种组织的高温性能和断裂韧性有所改善, 而塑性有所下降。应当选择合适的变形量, 得到较细小的具有一定量的等轴初生α加转变的β组织。这种组织的综合性能较好。变形速度对锻件质量也有很重要的影响, 当变形速度过快时, 不仅使变形抗力提高, 而且变形热效应使锻件局部或整体温度过高, 得到的锻件组织和综合性能较差。最后须指出的是: 变形温度、变形速度和变形量绝不是孤立的影响锻件的质量。例如加热温度稍高, 但是用足够大的变形量和较低的变形速度也可以得到较好的组织和性能。
1.3 轧制工艺
轧制加工主要为丝材拉伸提供丝坯, 进一步改善合金组织, 提高金属的综合性能。同锻造工艺一样, 对丝材的组织以及表面质量都有重要的影响。其主要工艺参数有: 加热温度、轧制速度和热轧加工率。
(1) 加热温度
经锻造加工后, 坯料组织均匀性和致密性已经大大提高, 故加热温度可略低于锻造温度。α+β型合金的轧前加热温度一般都稍低于(α+β)/β相变温度, 即在(α+β)相区进行加热, 使轧制过程在(α+β)相区完成, 保证产品的组织性能较好; α型合金的加热温度也在(α+β)相区内, 此时热加工性能良好且室温性能较好; β型合金的加热温度在高于β相变转变温度以上进行, 使其变形在β相区完成, 此时合金的变形抗力小、塑性较好。不同的加热温度对合金的组织性能有很大影响, 如对TC9 棒材在1050 ℃轧制时, 由于其轧制温度在β转变温度以上, 得到的是针状组织, 性能较差。在α+β相区(980 ℃以下)轧制时, 得到的是等轴组织, 其性能较好。
(2) 轧制速度
目前, 钛及其合金轧制时, 由于产量不大, 钛制品长度较短, 大多采用手工操作, 所以不适宜高速轧制。而且轧速过快将造成轧件快速升温, 影响最终产品组织性能。理论计算表明: 轧制速度大于12m/s后, 轧件升温与轧制速度成正比增加; 当轧制速度大于30m/s 时, 终轧温度与加热温度无关。
(3) 热轧加工率
由于变形量的不同, 合金的组织和性能有明显的差别。如在920 ℃下热轧的TC4 棒材, 在28%变形量下轧制, 其组织基本上是α相被β相网格分割成等轴状, 这种组织性能较差；在变形量为44%时, β相网格已被破碎, α相粒度较大, 这种组织性能也较差; 在变形量为66%~78%时, 有大致相同的组织, 以α相为基体, 加上细小分散的α+β组织, 这种组织性能较好。
为充分加工与细化组织, 提高材料性能, 在20世纪70年代,发明了步进轧制工艺,它是一种将轧制和锻造两种变形特点结合在一起的加工方式, 具有锻造的大变形和轧制的高速度等特点。借鉴国外少数先进国家丝材的制备工艺流程为:铸锭→开坯锻造→热连轧成线材。秦伯祥等人研究了采用合金钢热连轧机组, 生产大卷重10mm纯钛高速线材工艺, 并对产品组织、性能、外形、尺寸公差进行了分析讨论, 研究表明, 用该方法生产的产品力学性能良好, 组织均匀一致, 而且表面质量良好。
2 拉伸工艺
2.1 拉伸温度
对冷加工性能差的钛合金常用热拉伸进行加工, 拉伸温度对丝材的组织、性能、间隙元素含量以及表面质量均有重要影响。朱恩科等人对Ti2Cu钛合金丝材拉伸方法的研究结果表明, Ti2Cu 钛合金丝材不适宜冷拉伸, 而热拉伸方法能够顺利拉制出合格的Ti2Cu 钛合金丝材。在拉伸过程中C、O、N 和H 的增加量, 可以通过碱、酸洗和真空退火消除。图1 为在冷拉伸与热拉伸下Ti2Cu 钛合金丝材的拉伸性能,可以看出,冷拉伸时,丝材的抗拉强度随直径减小而增加, 伸长率随直径减小而迅速降低。热拉伸在8mm~6.19mm区间抗拉强度随直径减小迅速增加, 伸长率显著下降, 这是由于只发生了部分再结晶, 硬化作用大于软化作用; 在6.19 mm~1.15mm 区间抗拉强度和伸长率基本保持不变, 这是由于变形造成的硬化和回复再结晶引起的软化作用达到了动态平衡。
2.2 拉伸道次加工率
热拉伸时, 道次加工率的大小主要取决于加工温度和丝材直径。对于在室温下的冷拉伸, 道次加工率主要取决于氧化、涂层的质量和润滑剂的好坏。表1为室温下拉伸时, 随直径变化道次加工率分配的一般规范。
2.3 拉伸应力
在拉伸时, 拉伸应力应小于被拉出金属材料的屈服强度, 这是实现拉伸过程的基本条件。影响拉伸应力的因素很多, 如拉伸温度、拉伸速度、加工率以及模具的圆锥角等等。加工率的增加、拉伸温度的降低、圆锥角过大或过小都将引起拉伸应力的增大; 在直线拉伸时, 拉伸速度对拉伸应力无显著改变, 而在丝材以直线式通过模孔后向牵引绞盘上缠绕时, 拉伸速度超过一定范围将引起拉伸应力的增大。为减小拉伸过程中的拉伸应力,可通过润滑、减小变形量、提高金属变形塑性等方法。为此, 人们研究了多种加工技术, 其中包括辊模拉伸、超声振动拉伸等方法。
2.4 拉伸润滑
由于钛合金拉伸时具有粘附模具的倾向, 造成拉丝困难, 因此除了必须采用良好的润滑剂之外, 还应采取涂层、氧化等其他增强润滑措施。钛合金拉伸前大多进行氧化、涂层处理。采用的涂料有石墨乳、盐石灰、钙基涂层等等, 选择涂层的依据是不仅与所加工的丝材要结合紧密, 与润滑剂之间要有良好的浸润性, 而且要便于清除。拉伸工艺条件不同, 使用的润滑剂也不相同。在钛丝拉伸工艺中, 采用的润滑剂有工业皂粉、石墨乳以及肥皂粉与其他材料的混合物, 应选择与涂层有良好浸润性、热稳定性较好的润滑剂。如在TB2 钛合金丝材加工中, 涂层选择钙基涂层, 辅以自制润滑剂(HTK-SM), 可以获得令人满意的丝材表面。为增强润滑效果, 还常采用增压模来提高丝材的表面质量。
2.5 拉伸模
拉丝模具材质主要有硬质合金、天然金刚石、合成金刚石、聚晶金刚石。细丝生产中常用单晶天然金刚石模。天然金刚石模具虽然造价高, 但经久耐用, 尺寸变化小, 不易出现粘拉磨损、丝材划伤等。为使待加工的丝材顺利通过模具, 实现变形的目的, 形成所需的规格尺寸, 要求加工后的模具形状有利于润滑并减少断丝现象, 有利于产生的变形热量散发得快。由于经过一段时间的拉伸,模具表面发生磨损现象, 即表面因摩擦、撕裂等使模具表面有物质脱落, 会因此划伤丝材表面。因此需要提高模具光洁度, 减少模具缺陷, 加强对模
具的管理控制。
2.6 表面处理
在丝材拉伸过程中, 表面处理也是影响丝材表面质量及组织性能的影响因素。其方式有酸洗、机械抛光、电解抛光、磷化、氧化、电镀等。西北有色金属研究院与有研亿金新材料股份有限公司分别对钛钽合金丝与钛镍合金丝进行了表面处理的研究, 结果表明, 酸洗、机械抛光与电解抛光拉伸试样均表现为韧性断裂, 但电解抛光由于减少了试样表面裂纹源而有效改善了钛镍合金丝材的力学性能, 而酸洗由于减少了表面夹杂物对拉伸的影响, 表现出了比机械抛光更好的综合性能。磷化、氧化处理由于其磷化层和氧化层具有较高的硬度, 可以有效地保证丝材拉伸过程中表面不被划伤, 但在拉伸过程中会出现表面和心部变形不协调性, 容易在表面出现裂纹, 导致材料断裂。电镀后的丝材虽然表面光洁, 但由于易发生氢脆现象, 试样表现为脆性断裂, 材料的力学性能显著降低。
2.7 热处理工艺
钛及钛合金丝热处理时应用最多的是退火,包括中间退火和成品退火, 其目的是提高丝材继续拉伸的加工塑性和达到所要求的成品性能。在制定退火工艺时, 不仅要考虑生产的具体条件, 更重要的应考虑金属的力学性能与变形程度、退火温度之间的关系。如工业纯钛, 随着加工率的增加, 伸长率下降, 而抗拉强度升高, 说明冷加工硬化快, 因此必须进行中间退火。丝材成品的退火温度应根据所要求的成品性能来选择, 以达到最佳的性能匹配。如Ti-2Al-2.5Zr 丝材的优选真空退火温度在700~850 ℃, 在这区间内, 伸长率和抗拉性能均能达到丝材的要求。表2与表3为钛及钛合金丝的一般退火规范, 可以看出, 丝材的退火制度还应考虑丝材的尺寸。实际应用中, 应根据合金成分以及加工工艺, 进行试验研究, 来选择最佳退火工艺。
除退火工艺外, 为达到各种用途所需要的性能, 还常常需要进行固溶时效等热处理。如眼镜架用Ti-22V-4Al 合金丝, 经780℃×30min 退火处理, 其组织均匀, 伸长率达20%以上; 再经520℃×4 h 时效处理, 维氏硬度达到2800MPa, 可达到眼镜架用丝材对材料硬度的技术要求。
3 加工技术
传统的固定模拉伸(即常规拉伸)有着本身固有的缺陷, 其突出问题是模具与变形金属接触面的摩擦以及伴随产生的热效应。为此, 人们发明了多种加工技术来解决上述问题。
(1) 辊模拉伸: 该技术结合了传统的轧制与拉伸的特点, 减少了拉拔力, 增加了道次加工率,降低了加工硬化程度。由于辊模拉伸是在由非传动的、自由旋转的辊轮组成的孔型中拉伸, 将固定模拉伸时材料与模孔的大部分滑动摩擦转变为非常小的滚动摩擦, 从而大幅度减小拉伸摩擦力。辊模拉伸的缺点是尺寸精度没有固定模拉伸高, 适用于粗拉丝, 而在细拉丝中用固定模拉伸进行精整。
(2) 超声振动拉伸: 该方法是从20世纪50年代发展起来的,拉伸时,对拉伸模施以超声振动,可以有效降低拉伸力, 提高道次加工率。
(3) 无模拉伸: 该工艺是采用感应线圈或激光使丝材局部加热软化, 并施加张力使丝材变细。其优点是不需要拉伸模和润滑剂, 变形率大, 效率高, 缺点是成品尺寸均匀性差, 质量不稳定。
(4) 增压模拉伸: 该工艺是指在拉伸模前安装增压喷嘴装置, 在丝材拉伸时, 能造成自动增压强制润滑效果的方法。其优点是断丝频率减少4/5、拉丝模寿命提高20 倍以上、改善表面质量等。
(5) 镀层- 包套集束拉伸: 该方法首先在钛丝表面镀一层低碳钢, 再将镀好的钛丝集束装入低碳钢管内, 然后进行集束拉伸加工并进行中间退火, 加工到最终尺寸后, 用硫酸酸洗将低碳钢包套和镀层除去。其优点是效率高、生产成本低。
(6) 包套- 碎屑挤压: 该工艺是日本东北大学开发的, 主要用于TiNi 形状记忆合金丝的加工,可提高产品质量、降低生产成本。首先通过包覆轧制制备由不同金属片组成的多层复合片材, 各种金属层的厚度比取决于所确定的化学成分, 然后把轧成的包覆片切成碎屑, 将切成的碎屑装填到容器中制成坯料, 并将坯料挤压成细棒, 接着再加工成细丝, 最后通过热扩散处理, 将复合丝转化成想要得到的金属间化合物丝材。
(7) 四辊丝材轧机连轧生产丝材: 这种轧机是由四个轧辊组成一个圆的孔形, 工作时由一个主动辊带动另外三个辊转动。多个这样的机架组成连轧机组可进行钛合金丝材的生产, 从而大幅度提高了丝材的生产率和成品率。
4 结语
钛及钛合金丝材应用广泛, 但其昂贵的价格是阻碍其应用的主要障碍, 需要开发并普及丝材制备新工艺, 以降低丝材加工成本。国外对丝材加工技术研究报道较多, 并且采用了很多新技术,因此国外的钛合金丝材产品质量好、规格多。而国内钛合金丝材生产技术仍然较落后, 生产流程长、效率低、成本高是目前需要解决的问题。因此我国应加大对钛合金丝材加工的研究投入, 尽快提高在该领域的技术水平和装备水平, 生产出质优价廉的钛合金丝材产品, 以适应市场的需求。
E. 钛合金液体多少温度凝固
钛合金液体1668±4℃凝固。钛合金指的是多种用钛与其他金雀或属制成的合金金属。钛是20世纪50年代发展起来的一种重皮碧要的结构金属，钛合金强顷握伍度高、耐蚀性好、耐热性高。20世纪50～60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金。
F. 钛合金高强钢等金属材料
钛合金、高强钢等金属材料在高温下由固态变成液态，是熔化现象，需要吸热；然后按构件形状重新结晶，是凝固现象，凝固放热．
故答案为：熔化；凝固．
G. 钛金属所有的化合物及其化合物的化学性质
钛在1791年被发现，而第一次制得纯净的钛却是在1910年，中间经历了一百余年。原因在于：钛在高温下性质十分活泼，很易和氧、氮、碳等元素化合，要提炼出纯钛需要十分苛刻的条件。
工业上常用硫酸分解钛铁矿的方法制取二氧化钛，再由二氧化钛制取金属钛。浓硫酸处理磨碎的钛铁矿（精矿），发生下面的化学反应：
FeTiO3+3H2SO4
==
Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O
FeTiO3+2H2SO4
==
TiOSO4+FeSO4+2H2O
FeO+H2SO4
==
FeSO4+H2O
Fe2O3+3H2SO4
==
Fe2(SO4)3+3H2O
为了除去杂质Fe2(SO4)3，加入铁屑，Fe3+
还原为Fe2+，然后将溶液冷却至273K以下汪租稿，使得FeSO4·7H2O（绿矾）作为副产品结晶析出。
Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏钛酸沉淀，反应是：
Ti(SO4)2+H2O
==
TiOSO4+H2SO4
TiOSO4+2H2O
==
H2TiO3+H2SO4
锻烧偏钛酸即制得二氧化钛：
H2TiO3
==
TiO2+H2O
工业上制金属钛采用金属热还原法还原四氯化钛。将TiO2（或天然的金红石）和炭粉混合加热至1000～1100K，进行氯化处理，并使生成的TiCl4，蒸气冷凝。
TiO2＋2C＋2Cl2＝TiCl4＋2CO-
在1070K
用熔融的镁在氩气中还原TiCl4可得困孝多孔的海绵钛：
TiCl4＋2Mg＝2MgC12＋Ti
这种海绵钛经过粉碎、放入真空电弧炉里熔炼，最后制成各种钛材。
也可以通过反应：Ti+2I2＝TiI4
得到的TiI4经过高温（1250摄氏度左右）情况下分解：
TiI4＝Ti+2I2
由此得到纯钛棒。
钛及钛合金的特性、用途
纯钛是银白色的金属，它具有许多优良性能。钛的密度为4.54g／cm3，比钢轻43%
，比久负盛名的轻金属镁稍重一些。机械强度却与钢相差不多，比铝大两倍，比镁大五倍。钛耐高温，熔点1942K，比黄金高近1000K
，比钢高近500K。
钛属于化学性质比较活泼的金属。加热时能与O2、N2、H2、S和卤素等非金属作用。但在常温下，钛表面易生成一层极薄的致密的氧化物保护膜，可以抵抗强酸甚至王水的作用，表现出强的抗腐蚀性。因此，一般金属在酸、碱、盐的溶液中变得千疮百孔而钛却安然无恙。
液态钛几乎能溶解所有的金属，因此可以和多种金属形成合金。钛加入钢中制得的钛钢坚韧而富有弹性。钛与金属Al、Sb、Be、Cr、Fe等生成填隙式化合物或金属间化合物。
钛合金制成飞机比其它金属制成同样重的飞机多载旅客100多人。制成的潜艇，既能抗海水腐蚀，又能抗深层压力，其下潜深度比不锈钢潜艇增加80%
。同时，钛无磁性，不会被水雷发现，具有很型陪好的反监护作用。
钛具有“亲生物“’性
H. 四氯化钛（TiCl 4 ）是制取航天航空工业材料--钛合金的重要原料，由钛铁矿（主要成分是FeTiO 3 ）制备TiC
| （1）生成Ti 3+ ，保斗判迅护Fe 2+ 不被氧空此化 |
I. 钛的金属性质是什么
钛为银灰色金属，质软，有延展性。熔点1660℃，沸点3287℃，密度4.5g/cm3。导电和导热性差。钛能和大多数金属和许多非金属形成合金，金属钛中加入其它金属可以增加钛的强度，钛合金强度比许多合金钢还强。
钛具有优异的抗腐蚀性。常温下，金属钛表面容易形成一层保护性氧化膜；不受水、硝酸、稀硫酸、稀盐酸和稀碱溶液的侵蚀，对海水的抗腐蚀能力特别强。氢氟酸、磷酸和中等强度的碱对钛有侵蚀作用。
在高温时钛能和大多数非金属单质直接化合，如氢、氧、氮、碳、硫和卤素等。钛在地壳中的含量为0.6%，占第9位。
J. 四氯化钛（TiCl4）是制取航天航空工业的材料--钛合金的重要原料．由钛铁矿（主要成份是FeTiO3）制备TiCl4
（1）增大可燃物接触面积可以使反应速度加快，反应充分，粉碎的目的是增大接触面积，使反应充分；
（2）由于混合物中含有硫酸，所以加入铁后，铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，氢气后面标上上升符号；
（3）由于在步骤②中铁与硫酸反应生成硫酸悉顷亚铁和氢气，铁与硫酸铁反应生成硫酸亚铁，所以趁热过滤后可得到硫酸亚铁晶体；
（4）步骤⑤灼烧发生的反应的反应物是H2TiO3，生成物是TiO2和H2O，反应物只有一种物质，生成物有两种，属于分解反应；
（5）反应物是TiO2和焦炭、氯气，配枝生成物是四氯化钛和一氧化碳，用观察法配平，反应条件是高温写在等号的上边；
（6）该工艺流程能释放出废液、废气、废渣污染环境；
（7）过滤用到的仪器有：铁架台、烧杯、漏斗、玻璃棒；所以玻璃仪器有：漏斗、烧杯、玻璃棒．
故答案为：（1）增大接触面积，使反应充分；（2）H2SO4+Fe═FeSO4+H2↑；（3）硫酸亚铁；（4）分解；（5）TiO2+2C+2Cl2
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