如何劃分高中低強度鈦合金

❶ 鈦合金都有哪些分類類型

鈦是同素異構體，熔點為1668℃，在低於882℃時呈密排六方晶格結構，稱為α鈦；在882℃以上呈體心立方晶格結構，稱為β鈦。利用鈦的上述兩種結構的不同特點，添加適當的合金元素，使其相變溫度及相分含量逐漸改變而得到不同組織的鈦合金（titaniumalloys）。室溫下，鈦合金有三種基體組織，鈦合金也就分為以下三類：α合金,(α+β)合金和β合金。中國分別以TA、TC、TB表示。
α鈦合金
它是α相固溶體組成的單相合金，不論是在一般溫度下還是在較高的實際應用溫度下，均是α相，組織穩定，耐磨性高於純鈦，抗氧化能力強。在500℃～600℃的溫度下，仍保持其強度和抗蠕變性能，但不能進行熱處理強化，室溫強度不高。
β鈦合金
它是β相固溶體組成的單相合金，未熱處理即具有較高的強度，淬火、時效後合金得到進一步強化，室溫強度可達1372～1666MPa；但熱穩定性較差，不宜在高溫下使用。
α+β鈦合金
它是雙相合金，具有良好的綜合性能，組織穩定性好，有良好的韌性、塑性和高溫變形性能，能較好地進行熱壓力加工，能進行淬火、時效使合金強化。熱處理後的強度約比退火狀態提高50%～100%；高溫強度高，可在400℃～500℃的溫度下長期工作，其熱穩定性次於α鈦合金。
三種鈦合金中最常用的是α鈦合金和α+β鈦合金；α鈦合金的切削加工性最好，α+β鈦合金次之，β鈦合金最差。α鈦合金代號為TA，β鈦合金代號為TB，α+β鈦合金代號為TC。
鈦合金按用途可分為耐熱合金、高強合金、耐蝕合金（鈦-鉬，鈦-鈀合金等）、低溫合金以及特殊功能合金（鈦-鐵貯氫材料和鈦-鎳記憶合金）等。典型合金的成分和性能見表。
熱處理鈦合金通過調整熱處理工藝可以獲得不同的相組成和組織。一般認為細小等軸組織具有較好的塑性、熱穩定性和疲勞強度；針狀組織具有較高的持久強度、蠕變強度和斷裂韌性；等軸和針狀混合組織具有較好的綜合性能。

❷ 如何辨別TC4鈦合金

鈦合金的牌號、品種很多，超過100種。工業上可利用的用40-50種，最常用的也就十多種。其中包括各種不同品味工業純鈦和被精選出的鈦合金，如Ti-6AL-4V，Ti-5AL-2.5Sn，Ti-2AL-1.5Mn，Ti-3AL-2.5V,Ti-6AL-2Sn-4Zr-2Mo,Ti-6AL-2Sn-4Zr-6Mo,Ti-8AL-1Mo-1V，Ti-13V-11Cr-3AL，Ti-15V—3Cr-3AL-Sn和Ti-10V-2Fe-3AL以及Ti-0.20Pd、Ti-0.3Mo-0.8Ni等。然而對大多數國家來說，前兩個重要合金（Ti-6Al-4V；Ti-5Al-2.5Sn）是為最典型的，也是世界各國公認的。

一、按組織分類

鈦合金一般是按其組織來命名的，即α鈦合金（含近α鈦合金）、β鈦合金及（α+β）鈦合金。中國國家標准中分別用TA、TB、TC作為字頭表示鈦合金的類型，然後跟著一個數字代表合金序號，如TA代表α型鈦合金，TA7鈦合金為Ti5Al-2.5Sn合金；TB代表β鈦合金，TB2為Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al合金；TC代表α+β型合金，如TC4鈦合金為Ti-6Al-4V合金。

α鈦合金，主要含有α穩定元素，在室溫穩定狀態下，基本為α相的鈦合金，如工業純鈦（TA0、TA1、TA2、TA3）和TA7（Ti-5Al-5Sn）。α鈦合金主要應用於化工、石化和加工工業，在這些工業中首要考慮的是合金的耐腐蝕性能和可加工變形能力，工業純鈦（TA0-TA3四種），TA9鈦合金含鈀合金（TA9鈦鈀合金）和含少量的鉬和鎳合金（TA10鈦鉬鎳合金）為首選。

近α鈦合金，這類鈦合金中加入少量β穩定元素，在室溫穩定狀態下，退火組織中包含少量β相或金屬間化合物，一般不超過10%，如TA11（Ti-8Al-1Mo-1V），這是美國開發的鈦合金，用於高溫狀態下使用，但鋁含量高會導致熱鹽效應力腐蝕問題；TA15（Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr）是俄羅斯開發的BT20合金。TA11鈦合金與TA15鈦合金為相類似合金，後者降低了鋁含量增加了鋯，這樣就保持耐熱性並改善了熱鹽效應力腐蝕。α+化合物合金TA13（Ti-2.5CU）是英國開發的IMI230合金。

α+β鈦合金，含有較多的β穩定元素，在室溫穩定狀態下，由α及β相所組成的鈦合金。β含量一般為10%-50%。α+β鈦合金有中等強度，並可熱處理強化，但焊接性能較差。根據鉬當量不同，此類合金又可分成馬氏體型和過渡型。其中典型合金Ti-6Al-4V，該合金是美國水城兵工廠與1954年研製成的，廣泛用於宇航工業，該合金產品占鈦合金產量的55%-65%，可用於生產各種大規格航空鍛件和零件，Ti-6Al-4V合金由於他具有優良的綜合性能，研究的最為深入，使用的時間最長，應用的領域最廣泛，所以該合金誕生半個世紀以來一直保持旺盛的生命力。中國牌號為TC4，美國鈦金屬公司所屬Timet分部牌號為Ti-6Al-4V，美國活性金屬公司為RMI6Al4V，英國鈦金屬公司為IMI318，俄羅斯為BT6，日本住友為ST-Al40，法國為TA6V，德國為LT31.

二、按強度分類

鈦合金添加元素，利用鉬當量[Mo1]ep和鋁當量[Al]ep來表達：α與近α鈦合金[Mo1]ep為12-13，[Al]ep為5-8；α+β鈦合金[Mo1]ep為5-12，[Al]ep為6-30；β鈦合金（亞穩合金）[Mo1]ep為12-25，[Al]ep為5-8。更適合設計者需要是按強度分類，可分為低強度、普通強度、中等強度、高強度、最高強度分類。

三、按用途分類

1、工業純鈦

工業純鈦是鈦含量不低於99%，並含有少量鐵、氧、碳、氮、氫等雜質的緻密金屬鈦。雜質對純鈦的力學性能影響最明顯的是氧、氮和鐵，尤其是氧。氫與鈦的反應是可逆的，氫對鈦的性能影響主要表現為「氫脆」，通常規定氫含量不得超過0.03%-0.05%氫。工業純鈦在常溫雖是密排六方晶格（α），但其軸比小（c/a=1.587），有較好的可加工性。純鈦的成型性能和焊接性能好，對熱處理不敏感。

工業純鈦作為外科植入物金屬材料已經列入ISO5832-2-1999國際標准，滿足長期植入物的材料應有下列基本要求：抗腐蝕、生物相容、優越的抗拉強度、耐疲勞和有良好的韌性、彈性磨具、抗磨損以及令人滿意的價格。

2、耐腐蝕鈦合金

耐腐蝕鈦合金適合於在強腐蝕性介質中應用，主要為低強合金。在非宇航領域中主要是利用耐腐蝕性能好這一優點。耐蝕鈦合金提高了工業純鈦在還原性介質中（如鹽酸、硫酸、磷酸、草酸和甲酸）的耐腐蝕能力，目前成熟的鈦鉬、鈦鈀、鈦鉬鎳、鈦鎳、鈦鉭等合金。

鈦鉬合金是研究最早（1952年）的，他在還原性的鹽酸中具有優異的耐腐蝕性，Ti-30Mo合金在沸騰的5%碳酸、沸騰的5%硫酸、沸騰10%磷酸、沸騰的10%醋酸和沸騰50%甲酸中，一般最大的腐蝕率為0.0254-0.0508mm/a.而純鈦在93.3℃的10%硫酸溶液中腐蝕率達到38.1-50.8mm/a；Ti-30Mo合金在氧化性介質中耐腐蝕性較差。由於加入高密度的鉬鉿合金的熔煉、加工和焊接帶來一定的空難。由鈦鉬合金又派生除出了鈦鉬鈮、鈦鉬鋯、鈦鉬鈀等耐腐蝕鈦合金。

TA9鈦鈀合金在氧化性介質中具有優良的耐腐蝕性。對還原性介質也有一定的耐腐蝕能力，尤其能改善其在高氯離子濃度介質中的抗縫隙腐蝕能力。TA9鈦合金含0.2%鈀，TA9鈦鈀合金在5%沸騰硫酸中，可以使腐蝕率從48.26mm/a（工業純鈦）降低到0.508mm/a，耐腐蝕能力提高約95倍。該合金具有良好的加工、成型和焊接性能，但含有貴金屬鈀，成本高。

β鈦合金，這類鈦合金中含有足夠多的β穩定元素，在適當冷卻速度下室溫組織全部為β相，通常又可分為可熱處理β鈦合金（亞穩定β鈦合金）和穩定β鈦合金。可熱處理β鈦合金，在淬火狀況下有非常好的工藝塑性，可以進行板材冷成型，並能通過時效處理獲得高達1300-1400MPa的室溫抗拉強度。

TA10鈦鉬鎳合金名義成分為Ti-0.3Mo-0.8Ni，是20實際70年代中期美國研究開發的Ti-12合金，是一種抗縫隙腐蝕的鈦合金，該合金在300℃的抗拉強度比純鈦高一倍，抗還原性介質的腐蝕能力明顯提高，在150-200℃的氯化物中不發生縫隙腐蝕。

鈦鎳合金（Ti-2Ni）在高溫脫鹽裝置中的使用溫度可達到200℃左右。

鈦鉭合金（Ti-5Ta）是俄羅斯以4204合金牌號、日本神戶制鋼以KS50Ta牌號生產的抗硝酸腐蝕的α型鈦合金。該合金具有良好的工藝性能和焊接性能，在100-200℃流動的硝酸中腐蝕率低於0.1mm/a。已在硝酸回收裝置和核燃料後處理工序得到了應用。

3、結構鈦合金

按強度分類的低強度鈦合金主要用於耐蝕環境，其他鈦合金用於結構件，稱結構鈦合金。普通強度鈦合金（約500MPa），主要包括工業純鈦、Ti-2Al-1.5Mn（TC1）、和Ti-3Al-2.5V（TA18)，獲得了廣泛的應用。由於加工成型性能和可焊接性能好，合金用於製作各種航空板材零件和液壓管等，以及自行車民用產品。中等強度鈦合金（約900MPa）的典型合金是Ti-6Al-4V（TC4），廣泛用於宇航鈦合金工業。板材高強度鈦合金是室溫抗拉強度在1100MPa以上，由近β鈦合金和亞穩定β鈦合金組成，主要用來代替飛機結構中常用的高強度結構鋼，其典型合金有了Ti-13V-11Cr-3Al、Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn和Ti-10V-2Fe-3Al合金等。

4、耐熱鈦合金

耐熱鈦合金是適合於在較高溫度下長期工作的鈦合金。它在整個工作溫度范圍內具有較高的瞬時個持久強度。室溫下有較好的塑性、較好的蠕變抗力和良好的熱穩定性。在室溫與高溫下均有好的抗疲勞性能。主要用來製造壓壓氣機中的盤、葉片、進氣機匣以及飛機構件。已得到應用的耐熱鈦合金固溶強化α+β型和近α型鈦合金。能在500℃以下長期工作的α+β型耐熱鈦合金，他們都含有較多的α穩定元素，鋁當量都在6以上。加入適當的β穩定元素，使合金在高溫下不僅顯示高的瞬時強度，而且具有足夠的塑性，典型的合金有TC4（Ti-6Al-4V），TC6（Ti-6Al-2.5Mo-2Cr-0.5Fe-0.3Si）和TC11（Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si）。在500℃以下長期工作的α型耐熱鈦合金，它們都含有少量α穩定元素。鋁當量幾乎都在7以上，在平衡狀態下合金有更多的α相，因此這些合金在500℃以上具有更高的蠕變抗力和更好的抗疲勞性和斷裂韌度。由於近α型合金具有這些優良的綜合性能，而使其成為耐熱合金的主要體系。典型的合金有Ti-8Al-1Mo-1V（美國Ti-811）、Ti6Al-2Zr-1Mo-1V（俄羅斯BT20）、Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo（美國Ti-6242）和Ti-5.5Al-3.5Sn-3Zr-1Nb-0.3Mo-0.3Si（英國IMI-829）。

5、低溫鈦合金

低溫鈦合金是適合於低溫下使用的α和α+β鈦合金。該類合金隨溫度的降低而增加、韌性隨溫度的降低而很少下降，可作低溫結構件。低溫鈦合金發展趨勢是將氧含量由0.2%（普通級）降至0.12%，形成極低間隙級鈦合金（ELI）。能在超低溫（＜77K）下使用。典型的合金有Ti-5Al-2.5Sn（ELI）。美國上世紀60年代初研製的Ti-5Al-2.5Sn（ELI為美軍標的MIL-9047)，中國上世紀70年代末仿製成功該合金，稱TA7鈦合金，Ti-5Al-2.5Sn（ELI）合金特別適用於在-255℃的低溫下工作的液體燃料儲存容器。

❸ 鈦的基礎知識及鈦合金的分類

◎ 一種金屬元素，灰色，能在氮氣中燃燒，熔點高。鈍鈦和以鈦為主的合金是新型的結構材料，主要用於航天工業和航海工業。

從發現鈦元素到製得純品，歷時一百多年。而鈦真正得到利用，認識其本來的真面目，則是20世紀40年代以後的事情了。

地理表面十公里厚的地層中，含鈦達千分之六，比銅多61倍。隨便從地下抓起一把泥土，其中都含有千分之幾的鈦，世界上儲量超過一千萬噸的鈦礦並不稀罕。

海灘上有成億噸的砂石，鈦和鋯這兩種比砂石重的礦物，就混雜在砂石中，經過海水千百萬年晝夜不停地淘洗，把比較重的鈦鐵礦和鋯英砂礦沖在一起，在漫長的海岸邊，形成了一片一片的鈦礦層和鋯礦層。這種礦層是一種黑色的砂子，通常有幾厘米到幾十厘米厚。

鈦沒有磁性，用鈦建造的核潛艇不必擔心磁性水雷的攻擊。

1947年，人們才開始在工廠里冶煉鈦。當年，產量只有2噸。1955年產量激增到2萬噸。1972年，年產量達到了 20萬噸。鈦的硬度與鋼鐵差不多，而它的重量幾乎只有同體積的鋼鐵的一半，鈦雖然稍稍比鋁重一點，它的硬度卻比鋁大2倍。現在，在宇宙火箭和導彈中，就大量用鈦代替鋼鐵。據統計， 目前世界上每年用於宇宙航行的鈦，已達一千噸以上。極細的鈦粉，還是火箭的好燃料，所以鈦被譽為宇宙金屬，空間金屬。

鈦的耐熱性很好，熔點高達1725℃。在常溫下，鈦可以安然無恙地躺在各種強酸強鹼的溶液中。就連最兇猛的酸——王水，也不能腐蝕它。鈦不怕海水，有人曾把一塊鈦沉到海底，五年以後取上來一看，上面粘了許多小動物與海底植物，卻一點也沒有生銹，依舊亮閃閃的。

現在，人們開始用鈦來製造潛艇一——鈦潛艇。由於鈦非常結實，能承受很高的壓力，這種潛艇可以在深達4500米的深海中航行。

發展歷程
鈦元素發現於1789年，1908年挪威和美國開始用硫酸法生產鈦白，1910年在試驗室中第一次用鈉法製得海綿鈦，1948年美國杜邦公司才用鎂法成噸生產海綿鈦---這標志著海綿鈦即鈦工業化生產的開始。
中國鈦工業起步於20世紀50年代。1954，北京有色金屬研究總院開始進行海綿鈦制備工藝研究，1956年國家把鈦當作戰略金屬列入了12年發展規劃，1958年在撫順鋁廠實現了海綿鈦工業試驗，成立了中國第一個海綿鈦生產車間，同時在沈陽有色金屬加工廠成立了中國第一個鈦加工材生產試驗車間。
20世紀60-70年代，在國家的統一規劃下，先後建設了以遵義鈦廠為代表的10餘家海綿鈦生產單位，建設了以寶雞有色金屬加工廠為代表的數家鈦材加工單位，同時也形成了以北京有色金屬研究總院為代表的科研力量，成為繼美國、前蘇聯和日本之後的第四個具有完整鈦工業體系的國家。
1980年前後，我國海綿鈦產量達到2800噸，然而由於當時大多數人對鈦金屬認識不足，鈦材的高價格也限制了鈦的應用，鈦加工材的產量僅200噸左右，我國鈦工業陷入困境。在這種情況下，由當時國務院副總理方毅同志倡導，朱鎔基和袁寶華同志支持，於1982年7月成立了跨部委的全國鈦應用推廣領導小組，專門協調鈦工業的發展事宜，促成了20世紀80年代至90年代初期我國海綿鈦和鈦加工材產銷兩旺、鈦工業快速平穩發展的良好局面。
綜上所述，我國鈦工業大致經歷了三個發展期：即20世紀50年代的開創期，60-70年代的建設期和80-90年代的初步發展期。在新世紀，得益於國民經濟的持續、快速發展，我國鈦工業也進入了一個快速成長期。

鈦耐腐蝕，所以在化學工業上常常要用到它。過去，化學反應器中裝熱硝酸的部件都用不銹鋼。不銹鋼也怕那強烈的腐蝕劑——熱硝酸，每隔半年，這種部件就要統統換掉。現在，用鈦來製造這些部件，雖然成本比不銹鋼部件貴一些，但是它可以連續不斷地使用五年，計算起來反而合算得多。

在電化學中，鈦是單向閥型金屬，電位很負，通常無法用鈦作為陽極進行分解。

鈦的最大缺點是難於提煉。主要是因為鈦在高溫下化合能力極強，可以與氧、碳、氮以及其他許多元素化合。因此，不論在冶煉或者鑄造的時候，人們都小心地防止這些元素「侵襲」鈦。在冶煉鈦的時候，空氣與水當然是嚴格禁止接近的，甚至連冶金上常用的氧化鋁坩堝也禁止使用，因為鈦會從氧化鋁里奪取氧。現在，人們利用鎂與四氯化鈦在惰性氣體——氦氣或氬氣中相作用，來提煉鈦。

人們利用鈦在高溫下化合能力極強的特點，在煉鋼的時候，氮很容易溶解在鋼水裡， 當鋼錠冷卻的時候，鋼錠中就形成氣泡，影響鋼的質量。所以煉鋼工人往鋼水裡加進金屬鈦，使它與氮化合，變成爐渣一—氮化鈦，浮在鋼水表面，這樣鋼錠就比較純凈了。

當超音速飛機飛行時，它的機翼的溫度可以達到500℃。如用比較耐熱的鋁合金製造機翼，一到二三網路也會吃不消，必須有一種又輕、又韌、又耐高溫的材料來代替鋁合金而鈦恰好能夠滿足這些要求。鈦還能經得住零下一百多度的考驗，在這種低溫下，鈦仍舊有很好的韌性而不發脆。

利用鈦和鋯對空氣的強大吸收力，可以除去空氣，造成真空。比方，利用鈦製成的真空泵，可以把空氣抽到只剩下十萬萬萬分之一。

鈦的氧化物——二氧化鈦，是雪白的粉末，是最好的白色顏料，俗稱鈦白。以前，人們開采鈦礦，主要目的便是為了獲得二氧化鈦。鈦白的粘附力強，不易起化學變化，永遠是雪白的。特別可貴的是鈦白無毒。它的熔點很高，被用來製造耐火玻璃，釉料，琺琅、陶土、耐高溫的實驗器皿等。

二氧化鈦是世界上最白的東西， 1克二氧化鈦可以把 450多平方厘米的面積塗得雪白。它比常用的白顏料一—鋅鋇白還要白5倍，因此是調制白油漆的最好顏料。世界上用作顏料的二氧化鈦，一年多到幾十萬噸。二氧化鈦可以加在紙里，使紙變白並且不透明，效果比其他物質大10倍，因此，鈔票紙和美術品用紙就要加二氧化鈦。此外，為了使塑料的顏色變淺，使人造絲光澤柔和，有時也要添加二氧化鈦。在橡膠工業上，二氧化鈦還被用作為白色橡膠的填料。

四氯化鈦是種有趣的液體，它有股刺鼻的氣味，在濕空氣中便會大冒白煙——它水解了，變成白色的二氧化鈦的水凝膠。在軍事上，人們便利用四氯化鈦的這股怪脾氣，作為人造煙霧劑。特別是在海洋上，水氣多，一放四氯化鈦，濃煙就象一道白色的長城，擋住了敵人的視線。在農業上，人們利用四氟化鈦來防霜。

鈦酸鋇晶體有這樣的特性：當它受壓力而改變形狀的時候，會產生電流，一通電又會改變形狀。於是，人們把鈦酸鋇放在超聲波中，它受壓便產生電流，由它所產生的電流的大小可以測知超聲波的強弱。相反，用高頻電流通過它，則可以產生超聲波。現在，幾乎所有的超聲波儀器中，都要用到鈦酸鋇。除此之外，鈦酸鋇還有許多用途。例如：鐵路工人把它放在鐵軌下面，來測量火車通過時候的壓力；醫生用它製成脈搏記錄器。用鈦酸鋇做的水底探測器，是銳利的水下眼睛，它不只能夠看到魚群，而且還可以看到水底下的暗礁、冰山和敵人的潛水艇等。

冶煉鈦時，要經過復雜的步驟。把鈦鐵礦變成四氯化鈦，再放到密封的不銹鋼罐中，充以氬氣，使它們與金屬鎂反應，就得到「海綿鈦」。這種多孔的「海綿鈦」是不能直接使用的，還必須把它們在電爐中熔化成液體，才能鑄成鈦錠。但製造這種電爐又談何容易！除了電爐的空氣必須抽干凈外，更傷腦筋的是，簡直找不到盛裝液態鈦的坩堝，因為一般耐火材料部含有氧化物，而其中的氧就會被液態鈦奪走。後來，人們終於發明了一種「水冷銅坩堝」的電爐。這種電爐只有中央一部分區域很熱，其餘部分都是冷的，鈦在電爐中熔化後，流到用水冷卻的銅坩堝壁上，馬上凝成鈦錠。用這種方法已經能夠生產幾噸重的鈦塊，但它的成本就可想而知了。

元素名稱：鈦

元素原子量：47.87

元素在海水中的含量:(ppm)
0.00048

元素在太陽中的含量:(ppm)
4

元素類型：金屬

核內質子數：22

核外電子數：22

核電核數：22

質子質量：3.6806E-26

質子相對質量：22.154

原子體積:(立方厘米/摩爾)

10.64

地殼中含量：（ppm）
5600

以下為增加內容：
氧化態：
Main Ti+4

Other Ti-1, Ti0, Ti+2, Ti+3

所屬周期：4

所屬族數：IVB

摩爾質量：48

氫化物：TiH4

氧化物：TiO
最高價氧化物化學式：TiO2
密度：4.54g/cm3
熔點：1660.℃
沸點：3287.0 ℃

電離能 (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

外圍電子排布：2 8 8 4
核外電子排布：2,8,10,2

晶體結構：晶胞為六方晶胞。

晶胞參數：
a = 295.08 pm
b = 295.08 pm
c = 468.55 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 120°

莫氏硬度：6

聲音在其中的傳播速率：（m/S）5090

顏色和狀態：銀灰色金屬

原子半徑：2

常見化合價：+2,+3,+4

發現人：格列高爾 發現年代：1791年

發現過程：

鈦是英國化學家格雷戈爾(Gregor R W ，1762—1817。)在1791年研究鈦鐵礦和金紅石時發現的。四年後，1795年，德國化學家克拉普羅特(Klaproth M H ，1743—1817。)在分析匈牙利產的紅色金紅石時也發現了這種元素。他主張採取為鈾(1789年由克拉普羅特發現的)命名的方法，引用希臘神話中太旦神族「Titans」的名字給這種新元素起名叫「Titanium」。中文按其譯音定名為鈦。
格雷戈爾和克拉普羅特當時所發現的鈦是粉末狀的二氧化鈦，而不是金屬鈦。因為鈦的氧化物極其穩定，而且金屬鈦能與氧、氮、氫、碳等直接激烈地化合，所以單質鈦很難製取。直到1910年才被美國化學家亨特(Hunter M A )第一次製得純度達99.9%的金屬鈦。
元素描述：

具有金屬光澤，有延展性。密度4.5克/厘米3。熔點1660±10℃。沸點3287℃。化合價+2、+3和+4。電離能為6.82電子伏特。鈦的主要特點是密度小，機械強度大，容易加工。鈦的塑性主要依賴於純度。鈦越純，塑性越大。有良好的抗腐蝕性能，不受大氣和海水的影響。在常溫下，不會被稀鹽酸、稀硫酸、硝酸或稀鹼溶液所腐蝕；只有氫氟酸、熱的濃鹽酸、濃硫酸等才可對它作用。

元素來源：

鈦屬於稀有金屬，在地殼中的豐度占第七位，有0.42%。用於冶煉鈦的礦物主要有鈦鐵礦（FeTiO3）、金紅石（TiO2）和鈣鈦礦等。礦石經處理得到易揮發的四氯化鈦，再用鎂還原而製得純鈦。

元素用途：

鈦和鈦的合金大量用於航空工業，有"空間金屬"之稱；另外，在造船工業、化學工業、製造機械部件、電訊器材、硬質合金等方面有著日益廣泛的應用。

元素輔助資料：

鈦的主要礦石是金紅石TiO2和鈦鐵礦FeTiO3，它的發現也正是從這兩種礦石的分析而來。早在1791年英國英格蘭西南端康沃爾（Cornwall）郡門拉陳（Menacan）教區的牧師格累高爾，也是一位科學家，分析出產在他教區內的一種黑色礦砂，也就是今天成為鈦鐵礦的礦石時發現了一種新的金屬物質並命名為menacenite。三年後，1795年，克拉普羅特分析了匈牙利布伊尼克（Boinik）地區出產的金紅石，認識到它是一種新金屬的氧化物，具有抵抗酸、鹼溶液的特性，借用希臘神話中大地的第一代兒子們泰坦神族Titans，命名這個金屬為titanium，元素符號定為Ti。兩年後，克拉普羅特證實格累高爾發現的menacenite就是鈦。

鈦對於酸、鹼具有較強的耐腐蝕性，已成為化工生產中重要的材料。

鈦一般被認為是稀有金屬，其實它在地殼中的含量相當大，比一般的常用的金屬鋅、銅、錫等都大，甚至比氯、磷都大。

鈦的冶煉
鈦在1791年被發現，而第一次製得純凈的鈦卻是在1910年，中間經歷了一百餘年。原因在於：鈦在高溫下性質十分活潑，很易和氧、氮、碳等元素化合，要提煉出純鈦需要十分苛刻的條件。

工業上常用硫酸分解鈦鐵礦的方法製取二氧化鈦，再由二氧化鈦製取金屬鈦。濃硫酸處理磨碎的鈦鐵礦（精礦），發生下面的化學反應：

FeTiO3+3H2SO4 == Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O
FeTiO3+2H2SO4 == TiOSO4+FeSO4+2H2O
FeO+H2SO4 == FeSO4+H2O
Fe2O3+3H2SO4 == Fe2(SO4)3+3H2O

為了除去雜質Fe2(SO4)3，加入鐵屑，Fe3+ 還原為Fe2+，然後將溶液冷卻至273K以下，使得FeSO4·7H2O（綠礬）作為副產品結晶析出。

Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏鈦酸沉澱，反應是：
Ti(SO4)2+H2O == TiOSO4+H2SO4
TiOSO4+2H2O == H2TiO3+H2SO4

鍛燒偏鈦酸即製得二氧化鈦：
H2TiO3 == TiO2+H2O

工業上制金屬鈦採用金屬熱還原法還原四氯化鈦。將TiO2（或天然的金紅石）和炭粉混合加熱至1000～1100K，進行氯化處理，並使生成的TiCl4，蒸氣冷凝。

TiO2＋2C＋2Cl2＝TiCl4＋2CO-

在1070K 用熔融的鎂在氬氣中還原TiCl4可得多孔的海綿鈦：

TiCl4＋2Mg＝2MgC12＋Ti

這種海綿鈦經過粉碎、放入真空電弧爐里熔煉，最後製成各種鈦材。

鈦及鈦合金的特性、用途
純鈦是銀白色的金屬，它具有許多優良性能。鈦的密度為4.54g／cm3，比鋼輕43% ，比久負盛名的輕金屬鎂稍重一些。機械強度卻與鋼相差不多，比鋁大兩倍，比鎂大五倍。鈦耐高溫，熔點1942K，比黃金高近1000K ，比鋼高近500K。

鈦屬於化學性質比較活潑的金屬。加熱時能與O2、N2、H2、S和鹵素等非金屬作用。但在常溫下，鈦表面易生成一層極薄的緻密的氧化物保護膜，可以抵抗強酸甚至王水的作用，表現出強的抗腐蝕性。因此，一般金屬在酸、鹼、鹽的溶液中變得千瘡百孔而鈦卻安然無恙。

液態鈦幾乎能溶解所有的金屬，因此可以和多種金屬形成合金。鈦加入鋼中製得的鈦鋼堅韌而富有彈性。鈦與金屬Al、Sb、Be、Cr、Fe等生成填隙式化合物或金屬間化合物。

鈦合金製成飛機比其它金屬製成同樣重的飛機多載旅客100多人。製成的潛艇，既能抗海水腐蝕，又能抗深層壓力，其下潛深度比不銹鋼潛艇增加80% 。同時，鈦無磁性，不會被水雷發現，具有很好的反監護作用。

鈦具有「親生物「』性。在人體內，能抵抗分泌物的腐蝕且無毒，對任何殺菌方法都適應。因此被廣泛用於制醫療器械，制人造髖關節、膝關節、肩關節、脅關節、頭蓋骨，主動心瓣、骨骼固定夾。當新的肌肉纖維環包在這些「鈦骨」上時，這些鈦骨就開始維系著人體的正常活動。

鈦在人體中分布廣泛，正常人體中的含量為每70kg體重不超過15mg，其作用尚不清楚。但鈦能刺激吞噬細胞，使免疫力增強這一作用已被證實。

鈦的化合物及用途
重要的鈦化合物有：二氧化鈦(TiO2)、四氯化鈦(TiCl4)、偏鈦酸鋇(BaTiO3)。

純凈的二氧化鈦是白色粉末，是優良的白色顏料，商品名稱「鈦白」。它兼有鉛白(PbCO3)的遮蓋性能和鋅白（ZnO）的持久性能。因此，人們常把鈦白加在油漆中，製成高級白色油漆；在造紙工業中作為填充劑加在紙槳中；紡織工業

中作為人造纖維的消光劑；在玻璃、陶瓷、搪瓷工業上作為添加劑，改善其性能；在許多化學反應中用作催化劑。在化學工業日益發展的今天，二氧化鈦及鈦系化合物作為精細化工產品，有著很高的附加價值，前景十分誘人。

四氯化鈦是一種無色液體；熔點250K、沸點409K，有制激性氣味。它在水中或潮濕的空氣中都極易水解，冒出大量的白煙。

TiCl4+3H2O == H2TiO3+4HCl

因此TiCl4在軍事上作為人造煙霧劑，猶其是用在海洋戰爭中。在農業上，人們用TiCl4形成的濃霧地面，減少夜間地面熱量的散失，保護蔬菜和農作物不受嚴寒、霜凍的危害。

將TiO2和BaCO3一起熔融製得偏鈦酸鋇：

TiO2+BaCO3 == BaTiO3十CO2-

人工製得的BaTiO3具有高的介電常數，由它製成的電容器有較大的容量，更重要的是BaTiO3具有顯著的「壓電性能」，其晶體受壓會產生電流，一通電，又會改變形狀。人們把它置於超聲波中，它受壓便產生電流，通過測量電流強弱可測出超聲波強弱。幾乎所有的超聲波儀器中都要用到它。隨著鈦酸鹽的開發利用，它愈來愈廣泛地用來製造非線性元件、介質放大器、電子計算機記憶元件、微型電容器、電鍍材料、航空材料、強磁、半導體材料、光學儀器、試劑等。

鈦、鈦合金及鈦化合物的優良性能促使人類迫切需要它們。然而，生產成本之高，使應用受到限制。我們相信在不久的將來，隨著鈦的冶煉技術不斷改進和提高，鈦、鈦合金及鈦的化合物的應用將會得到更大的發展。

鈦產品：
鈦及鈦合金是極其重要的輕質結構材料,在航空、航天、車輛工程、生物醫學工程等領域具有非常重要的應用價值和廣闊的應用前景。

類型：典化鈦，工業純鈦， α 型鈦， β 型鈦， α +β型鈦

主 要 特 性：

工業純鈦：工業純鈦的雜質含量較化學純鈦要多，因此其強度、硬度也稍高，其力學性能及化學性能與不銹鋼相近，比起鈦合金純鈦強度較好，在抗氧化性方面優於奧氏體不銹鋼，但耐熱性較差，TA1、TA2、TA3依次雜質含量增高，機械強度、硬度依次增強，但塑性韌性依次下降。

β 型鈦：β型鈦合金屬可熱處理強化，合金強度高、焊接性、壓力加工性良好，但性能不穩定，且熔煉工藝復雜。

A、β鈦板：0.5-4.0mm
B、眼鏡板（純鈦）：0.8-8.0mm
C、標板（純鈦）：1 x 2m 厚度：0.5-20mm
D、電鍍及其它行業用板（純鈦）：0.1-50mm
用途：電子、化工、鍾表、眼鏡、首飾、體育用品、機械設備、電鍍設備、環保設備、高爾夫球及精密加工等行業。

鈦管規格：φ6-φ120mm 壁厚：0.3-3.0mm
鈦管用途：環保設備、冷卻管、鈦發熱管、電鍍設備、戒指及各種精密電器用管等行業。

A、β鈦絲規格：φ0.8-φ6.0mm
B、眼鏡鈦絲規格：φ1.0-φ6.0mm專用鈦絲
C、鈦絲規格：φ0.2-φ8.0mm掛具專用
鈦絲用途：軍工、醫用、體育用品、眼鏡、耳環、頭飾、電鍍掛具、焊絲等行業。

A、方棒規格：方條：8-12mm
B、磨光圓棒：φ4-φ60mm
C、毛棒、黑皮棒：φ6-φ120mm
鈦棒用途：主要用於機械設備、電鍍設備、醫用、各種精密機件等行業。

❹ 鈦合金如何分類的

鈦合金也就分為以下三類：α合金，(α+β)合金和β合金。中國分別以TA、TC、TB表示。

1、α鈦合金

它是α相固溶體組成的單相合金，不論是在一般溫度下還是在較高的實際應用溫度下，均是α相，組織穩定，耐磨性高於純鈦，抗氧化能力強。在500℃～600℃的溫度下，仍保持其強度和抗蠕變性能，但不能進行熱處理強化，室溫強度不高。

2、β鈦合金

它是β相固溶體組成的單相合金，未熱處理即具有較高的強度，淬火、時效後合金得到進一步強化，室溫強度可達1372～1666 MPa；但熱穩定性較差，不宜在高溫下使用。

3、α+β鈦合金

它是雙相合金，具有良好的綜合性能，組織穩定性好，有良好的韌性、塑性和高溫變形性能，能較好地進行熱壓力加工，能進行淬火、時效使合金強化。熱處理後的強度約比退火狀態提高50%～100%；高溫強度高，可在400℃～500℃的溫度下長期工作，其熱穩定性次於α鈦合金。

(4)如何劃分高中低強度鈦合金擴展閱讀：

鈦、鈦合金及鈦化合物的優良性能促使人類迫切需要它們。然而，生產成本之高，使應用受到限制。

據相關統計數據，2012年我國化工行業用鈦量達2.5萬噸，比2011年有所減少。這是自2009年以來，我國化工用鈦市場首次出現負增長。近些年來，化工行業一直是鈦加工材最大的用戶，其用量在鈦材總用量的佔比一直保持在50%以上，2011年佔比高達55%。

但隨著經濟陷入低迷期，化工行業不但新建項目明顯減少，同時還將面臨產業結構調整，部分產品新建產能受到控制，落後產能也將逐步淘汰的境地。受此影響，其對鈦加工材用量的萎縮也變得順理成章。

在此之前，便有業內人士預測化工行業用鈦量在2013~2015年間達到峰值。以當前市場表現看來，2012年整體經濟的疲軟有可能使得化工用鈦的衰退期提前。

參考資料來源：網路-鈦金屬

參考資料來源：網路-鈦合金

❺ 關於鈦合金，你了解多少呢

密度小，比強度高金屬鈦的密度為,高於鋁而低於鋼、銅、鎳，但比強度位於金屬之首。耐腐蝕性能,鈦是一種非常活潑的金屬，其平衡電位很低，在介質中的熱力學腐蝕傾向大。但實際上鈦在許多介質中很穩定，如鈦在氧化性、中性和弱還原性等介質中是耐腐蝕的。這是因為鈦和氧有很大的親和力，在空氣中或含氧的介質中，鈦表面生成一層緻密的、附著力強、惰性大的氧化膜，保護了鈦基體不被腐蝕。即使由於機械磨損也會很快自愈或重新再生。這表明了鈦是具有強烈鈍化傾向的金屬。介質溫度在315℃以下鈦的氧化膜始終保持這一特性。為了提高鈦的耐蝕性，研究出氧化、電鍍、等離子噴塗、離子氮化、離子注入和激光處理等表面處理技術，對鈦的氧化膜起到了增強保護性作用，獲得了所希望的耐腐蝕效果。針對在硫酸、鹽酸、甲胺溶液、高溫濕氯氣和高溫氯化物等生產中對金屬材料的需要，開發出鈦-鉬、鈦-鈀、鈦-鉬-鎳等一系列耐蝕鈦合金。鈦鑄件使用了鈦-32鉬合金，對常發生縫隙腐蝕或點蝕的環境使用了鈦鉬鎳合金或鈦設備的局部使用了鈦鈀合金,均獲得了很好的使用效果。耐熱性能好新型鈦合金可在600℃或更高的溫度下長期使用。

❻ 為什麼鈦合金有1.4 1.2 怎麼多種型材該怎麼區分

鈦合金1.4、1.2其中1.4、1.2表示的是厚度。這是一種做門窗的型材，裡面只含有極微量的鈦元素。含量極低1%左右，是為了增加一點材料的強度而已。其主要成分還是鋁合金。

區分做門窗的型材的「鈦合金」，主要是看厚度和外觀。例如：「鈦合金1.4」，就是表示厚度為1.4mm的「鈦合金」型材。

真正的鈦合金，鈦元素的含量在50%以上，鈦合金根據內里元素含量的不同，分了至少40多種牌號，分別具有不同的個性特點，用於不同的場合。只有極個別可以從外觀上區別，其他的只有分析成分得出牌號。金屬材料市場上的鈦合金價格是200-500元一公斤，不可能用來做型材的。

(6)如何劃分高中低強度鈦合金擴展閱讀：

鈦合金的性能：

1、強度高

鈦合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右，僅為鋼的60%，純鈦的密度才接近普通鋼的密度，一些高強度鈦合金超過了許多合金結構鋼的強度。因此鈦合金的比強度(強度/密度)遠大於其他金屬結構材料，見表7-1，可制出單位強度高、剛性好、質輕的零部件。飛機的發動機構件、骨架、蒙皮、緊固件及起落架等都使用鈦合金。

2、熱強度高

使用溫度比鋁合金高幾網路，在中等溫度下仍能保持所要求的強度,可在450～500℃的溫度下長期工作這兩類鈦合金在150℃～500℃范圍內仍有很高的比強度，而鋁合金在150℃時比強度明顯下降。鈦合金的工作溫度可達500℃，鋁合金則在200℃以下。

3、抗蝕性好

鈦合金在潮濕的大氣和海水介質中工作，其抗蝕性遠優於不銹鋼；對點蝕、酸蝕、應力腐蝕的抵抗力特別強；對鹼、氯化物、氯的有機物品、硝酸、硫酸等有優良的抗腐蝕能力。但鈦對具有還原性氧及鉻鹽介質的抗蝕性差。

4、低溫性能好

鈦合金在低溫和超低溫下，仍能保持其力學性能。低溫性能好，間隙元素極低的鈦合金，如TA7，在-253℃下還能保持一定的塑性。因此，鈦合金也是一種重要的低溫結構材料。

5、化學活性大

鈦的化學活性大，與大氣中O、N、H、CO、CO2、水蒸氣、氨氣等產生強烈的化學反應。含碳量大於0.2%時，會在鈦合金中形成硬質TiC；溫度較高時，與N作用也會形成TiN硬質表層；在600℃以上時，鈦吸收氧形成硬度很高的硬化層；氫含量上升，也會形成脆化層。吸收氣體而產生的硬脆表層深度可達0.1～0.15 mm，硬化程度為20%～30%。鈦的化學親和性也大，易與摩擦表面產生粘附現象。

6、導熱彈性小

鈦的導熱系數λ=15.24W/（m.K）約為鎳的1/4，鐵的1/5，鋁的1/14，而各種鈦合金的導熱系數比鈦的導熱系數約下降50%。鈦合金的彈性模量約為鋼的1/2，故其剛性差、易變形，不宜製作細長桿和薄壁件，切削時加工表面的回彈量很大，約為不銹鋼的2～3倍，造成刀具後刀面的劇烈摩擦、粘附、粘結磨損。

❼ 鈦合金的種類和特性

鈦加入合金元素後可改善加工性能和力學性能，常加的合金元素有Al、V、Mn、Cr、Mo等，按照成分和在室溫時的組織不同，鈦和鈦合金可分為：1.工業純鈦 按其純度可分為TA1、TA2、TA3等牌號，其中TA1的雜質最少，少量雜質將使強度增高、塑性降低，故TA1的強度最低（σb為300～500MPa）、塑性最好（δ為30%）。2.α鈦合金 鈦中加入了Al、Sn等元素，牌號為TA6、TA7，有良好的高溫強度和抗氧化性。α鈦合金有良好的焊接性。3.β鈦合金 鈦中加入了Mn、V、Mo、Cr等元素，牌號為TB1、TB2。熱處理後強度較高（TB1的σb為700MPa），塑性也較好，而且具有良好的加工性，但耐熱性稍差，體積質量大、成本高。β鈦合金的焊接性不良。4.α+β鈦合金 鈦中加入了Al、Se、Mo、Mn、Cr等元素，牌號為TC1、TC2。可通過熱處理如化，加工性能良好，但高溫強度低於α鈦合金。α+β鈦合金焊接性很差，很少用於焊接結構。如果要詳細的： http://..com/question/23949074.html 這個希望對你有幫助！

❽ 鈦合金根據其雜質含量不同可分為幾個等級

①穩定α相、提高相轉變溫度的元素為α穩定元素,有鋁、碳、氧和氮等。其中鋁是鈦合金主要合金元素，它對提高合金的常溫和高溫強度、降低比重、增加彈性模量有明顯效果。

②穩定β相、降低相變溫度的元素為β穩定元素，又可分同晶型和共析型二種。前者有鉬、鈮、釩等；後者有鉻、錳、銅、鐵、硅等。

③對相變溫度影響不大的元素為中性元素，有鋯、錫等。

氧、氮、碳和氫是鈦合金的主要雜質。氧和氮在α相中有較大的溶解度,對鈦合金有顯著強化效果,但卻使塑性下降。通常規定鈦中氧和氮的含量分別在0.15～0.2%和0.04～0.05%以下。

氫在α相中溶解度很小,鈦合金中溶解過多的氫會產生氫化物，使合金變脆。通常鈦合金中氫含量控制在 0.015%以下。氫在鈦中的溶解是可逆的，可以用真空退火除去。

(8)如何劃分高中低強度鈦合金擴展閱讀

鈦合金分類及製造方式：

在鈦合金材料命名方面，國內通常將α型鈦合金（包括近α型合金）以TA命名，β型鈦合金（包括近β型合金）以TB命名，兩相混合的α+β型鈦合金以TC命名。

如應用最為廣泛的兩項混合型鈦合金Ti-6Al-4V，其對應的國內牌號為TC4。國家標准GB/T3620.1-2007在1994年版本基礎上，新納入54個牌號、刪除兩個牌號，鈦及鈦合金牌號總數量達到76個。鈦合金的材料種類有棒材、絲材、板材、帶材、鍛件等。

經過最近三個「五年計劃」的材料研製，具有中國特色的新一代飛機骨幹鈦合金材料已初具規模。我國自主研發的中強高損傷容限型鈦合金TC4-DT，名義成分與TC4相同，但降低了氧含量、斷裂韌度得到提高。

Ti45Nb（絲材）、TA18（管材）、TB8（板材、絲材、鍛件）、TC21（鍛件）等新材料也得到了良好的應用。結合已有的TC1/TC2（板材）、TC4（鍛件、板材、絲材）和ZTC4鑄造鈦合金，形成了從低強高塑性、中強高塑性、高強高塑性、超高強鈦合金和鑄造鈦合金的完整主幹材料體系。

鈦合金及其零部件的制備與加工方法主要包括真空熔煉、鍛造、機械加工、熱處理、凈近成形、焊接及表面處理。由於鈦具有高化學活性，鈦及其合金的鑄錠熔煉必須採用真空熔煉方法。鍛造變形是改變鑄鈦組織、獲得所需要的組織類型的關鍵手段。

鈦合金的機械加工主要包括銑削加工、車削、鏜孔、鑽孔、攻絲等。高切削溫度、與刀具發生化學反應、彈性模量較低是鈦合金難以加工的主要原因。鈦合金的熱處理主要有退火、固溶和時效等。

近凈成形技術包括精密鑄造、等溫鍛造、粉末冶金、超塑成形/擴散連接、激光快速成形、粉末注射成形等。近凈成形是提高材料利用率、通過工藝控制可達到一定的性能和外形尺寸要求的先進加工技術。先進的鈦合金焊接技術有激光焊接、電子束焊接等。

鈦合金對表面狀態、表面完整性非常敏感，由於其表面硬度低而易發生微動磨蝕等問題。近些年來，鈦合金錶面處理技術也獲得了長足的發展。熱滲鍍、氣相沉積、三束改性、轉化膜、形變強化、熱噴塗、化學鍍、電鍍等技術發展迅速。

❾ 鈦合金的分類

鈦是同素異構體，熔點為1668℃，在低於882℃時呈密排六方晶格結構，稱為α鈦；在882℃以上呈體心立方晶格結構，稱為β鈦。利用鈦的上述兩種結構的不同特點，添加適當的合金元素，使其相變溫度及相分含量逐漸改變而得到不同組織的鈦合金（titanium alloys）。室溫下，鈦合金有三種基體組織，鈦合金也就分為以下三類：α合金,(α+β)合金和β合金。中國分別以TA、TC、TB表示。 它是雙相合金，具有良好的綜合性能，組織穩定性好，有良好的韌性、塑性和高溫變形性能，能較好地進行熱壓力加工，能進行淬火、時效使合金強化。熱處理後的強度約比退火狀態提高50%～100%；高溫強度高，可在400℃～500℃的溫度下長期工作，其熱穩定性次於α鈦合金。
三種鈦合金中最常用的是α鈦合金和α+β鈦合金；α鈦合金的切削加工性最好，α+β鈦合金次之，β鈦合金最差。α鈦合金代號為TA，β鈦合金代號為TB，α+β鈦合金代號為TC。
鈦合金按用途可分為耐熱合金、高強合金、耐蝕合金（鈦-鉬，鈦-鈀合金等）、低溫合金以及特殊功能合金（鈦-鐵貯氫材料和鈦-鎳記憶合金）等。典型合金的成分和性能見表。
熱處理 鈦合金通過調整熱處理工藝可以獲得不同的相組成和組織。一般認為細小等軸組織具有較好的塑性、熱穩定性和疲勞強度；針狀組織具有較高的持久強度、蠕變強度和斷裂韌性；等軸和針狀混合組織具有較好的綜合性能。

❿ 如何鑒別鈦合金

朋友,全介紹給你了,很多的:

以鈦為基加入其他合金元素組成的合金稱作鈦合金。鈦合金具有密度低、比強度高、抗腐蝕性能好、工藝性能好等優點,是較為理想的航天工程結構材料。

研究范圍：
鈦合金可分為結構鈦合金和耐熱鈦合金,或α型鈦合金、β型鈦合金和α＋β型鈦合金。研究范圍還包括鈦合金的成形技術、粉末冶金技術、快速凝固技術、鈦合金的軍用和民用等。

應用：
鈦合金是一種新型結構材料，它具有優異的綜合性能，如密度小（~4.5gcm-3），比強度和比斷裂韌性高，疲勞強度和抗裂紋擴展能力好，低溫韌性良好，抗蝕性能優異，某些鈦合金的最高工作溫度為550�0�2C，預期可達700�0�2C。因此它在航空、航天、化工、造船等工業部門獲得日益廣泛的應用，發展迅猛。輕合金、鋼等的（σ0.2/密度）與溫度的關系，鈦合金的比強高於其他輕金屬、鋼和鎳合金，並且這一優勢可以保持到500�0�2C左右，因此某些鈦合金適於製造燃氣輪機部件。鈦產量中約80%用於航空和宇航工業。例如美國的B-1轟炸機的機體結構材料中，鈦合金約佔21%，主要用於製造機身、機翼、蒙皮和承力構件。F-15戰斗機的機體結構材料，鈦合金用量達7000kg ，約占結構重量的34%。波音757客機的結構件，鈦合金約佔5%，用量達3640 kg。麥克唐納道格拉斯（Mc-Donnell-Dounlas）公司生產的DC10飛機，鈦合金用量達5500kg，占結構重量的10%以上。在化學和一般工程領域的鈦用量：美國約占其產量的15%，歐洲約佔40%。由於鈦及其合金的優異抗蝕性能，良好的力學性能，以及合格的組織相容性，使它用於製作假體裝置等生物材料。

特點：
鈦金屬的密度較小，為4.5g/cm3，僅為鐵的60%，通常與鋁、鎂等被稱為輕金屬，其相應的鈦合金、鋁合金、鎂合金則稱為輕合金。世界上許多國家都認識到鈦合金材料的重要性，相繼對鈦合金材料進行研究開發，並且得到了實際應用。 鈦是二十世紀五十年代發展起來的一種重要的結構金屬，鈦合金因具有比強度高、耐蝕性好、耐熱性高、易焊接等特點而被廣泛用於各個領域，尤其是強度高、易焊接性能有利於高爾夫桿頭的製造。
第一個實用的鈦合金是1954年美國研製成功的Ti-6Al（鋁）-4V（礬）合金。Ti-6Al-4V合金在耐熱性、強度、塑性、韌性、成形性、可焊性、耐蝕性和生物相容性方面均達到較好水平。Ti-6Al-4V合金使用量已佔全部鈦合金的75~85%。許多其它合金可以看作是Ti-6Al-4V合金的改型。 目前，世界上已研製出的鈦合金有數百種，最著名的合金有二十至三十種，例如，有Ti-6Al-4V</SPAN>、Ti-5Al-2.5Sn、Ti-2Al-2.5Zr、Ti-32Mo、Ti-Mo-Ni、Ti-Pd、Ti-811、Ti-6242、Ti-1023、Ti-10-5-3、Ti-1100、BT9、BT20、IMI829、IMI834等；用於球桿製造的有10-2-3,SP700,15-3-3-3（通常所說的β鈦）,22-4,DAT51。
鈦合金可以分為α、α+β、β型合金及鈦鋁金屬間化合物（TixAl，此處x=1或3）四類。下表列出了四類典型鈦合金及特點。
類別 典型合金 特點
α Ti-5Al-2.5Sn
Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo
強韌性一般，焊接性能好
抗氧化強，蠕變強度較高
較少應用在高爾夫球刊刊頭製造上

α+β Ti-6Al-4V
Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo
強韌性中上，可熱化處理強，可焊
疲勞性能好，多應用於鑄造刊頭
如鐵桿、球道木等
β Ti-13V-11Cr-3Al
Sp700
Ti-15va-3Cr-3Al-3Ni 強度高，熱處理強化能力強
可鍛性及冷成型性能好
可適用多種焊接方式
TixAl Ti3Al(α2)及TiAl(Y0 使用溫度渴望達到900度，但室溫塑韌性差

鈦的發展史

1791年英國牧師W．格雷戈爾(Gregor)在黑磁鐵礦中發現了一種新的金屬元素。1795年德國化學家M．H．克拉普魯斯(Klaproth)在研究金紅石時也發現了該元素，並以希臘神Titans命名之。1910年美國科學家M．A．亨特(Hunter)首次用鈉還原TiCI：製取了純鈦。1940年盧森堡科學家W．J．克勞爾(kroll)用鎂還原TiCl：製得了純鈦。從此，鎂還原法(又稱為克勞爾法)和鈉還原法(又稱為亨特法)成為生產海綿鈦的工業方法。美國在1948年用鎂還原法制出2t海綿鈦，從此達到了工業生產規模。隨後，英國、日/本、前蘇聯和中國也相繼進入工業化生產，其中主要的產鈦大國為前蘇聯、日/本和美國。
鈦是一種新金屬，由於它具有一系列優異特性，被廣泛用於航空、航天、化工、石油、冶金、輕工、電力、海水淡化、艦艇和日常生活器具等工業生產中，它被譽為現代金屬。金屬鈦生產從1948年至今才有半個世紀的歷史，它是伴隨著航空和航天工業而發展起來的新興工業。它的發展經受了數次大起大落，這是因為鈦與飛機製造業有關的緣故。但總的說來，鈦發展的速度是很快的，它超過了任何一種其他有色金屬的發展速度。這從全世界海綿鈦工業發展情況可以看出：海綿鈦生產規模60年代為60kt/a，70年代為1lOkt/a，80年代為130kt/a，到1992年已達140kt/a。實際產量1990年達到歷史最高水平，為105kt/a。目前，世界海綿鈦生產廠家和生產能力列於表1—1。
進入90年代後，由於軍用鈦量減少和俄羅斯等一些國家拋售庫存海綿鈦，使前幾年市場疲軟。1995年鈦的市場開始回升，主要由於B777等民用飛機和高爾夫球桿等民用鈦量大幅度增加， 1996年鈦的需求量達到一個新的高點。專家預測今後幾年內鈦的 需求量將繼續較大幅度增長。目前妨礙鈦應用的主要原因是價格貴。可以預料，隨著科學技術的進步和鈦生產工藝的不斷完善、 擴大企業的生產能力和提高管理水平、進一步降低鈦製品的成本， 必然會開拓出更廣泛的鈦市場。

鈦的基本性質

原子結構
鈦位於元素周期表中ⅣB族，原子序數為22，原子核由22個質子和20-32個中子組成，核外電子結構排列為1S22S22P63S23D24S2。原子核半徑5x10-13厘米。
物理性質
鈦的密度為4.506-4.516克/立方厘米（20℃），熔點1668±4℃，熔化潛熱3.7-5.0千卡/克原子，沸點3260±20℃，汽化潛熱102.5-112.5千卡/克原子，臨界溫度4350℃，臨界壓力1130大氣壓。鈦的導熱性和導電性能較差，近似或略低於不銹鋼，鈦具有超導性，純鈦的超導臨界溫度為 0.38-0.4K。在25℃時，鈦的熱容為0.126卡/克原子·度，熱焓1149卡/克原子，熵為7.33卡/克原子·度，金屬鈦是順磁性物質，導磁率為1.00004。
鈦具有可塑性，高純鈦的延伸率可達50-60%，斷面收縮率可達70-80%，但強度低，不宜作結構材料。鈦中雜質的存在，對其機械性能影響極大，特別是間隙雜質（氧、氮、碳）可大大提高鈦的強度，顯著降低其塑性。鈦作為結構材料所具有的良好機械性能，就是通過嚴格控制其中適當的雜質含量和添加合金元素而達到的。
化學性質
鈦在較高的溫度下，可與許多元素和化合物發生反應。各種元素，按其與鈦發生不同反應可分為四類：
第一類：鹵素和氧族元素與鈦生成共價鍵與離子鍵化合物；
第二類：過渡元素、氫、鈹、硼族、碳族和氮族元素與鈦生成金屬間化物和有限固溶體；
第三類：鋯、鉿、釩族、鉻族、鈧元素與鈦生成無限固溶體；
第四類：惰性氣體、鹼金屬、鹼土金屬、稀土元素（除鈧外），錒、釷等不與鈦發生反應或 基本上不發生反應。

與化合物的反應：

◇ HF和氟化物

氟化氫氣體在加熱時與鈦發生反應生成TiF4， 反應式為（1）；不含水的氟化氫液體可在鈦表面上生成一層緻密的四氟化鈦膜，可防止HF浸入鈦的內部。氫氟酸是鈦的最強熔劑。即使是濃度為1%的氫氟酸，也能與鈦發生激烈反應，見式（2）；無水的氟化物及其水溶液在低溫下不與鈦發生反應，僅在高溫下熔融的氟化物與鈦發生顯著反應。
Ti＋4HF＝TiF4＋2H2＋135.0千卡 （1）2Ti＋6HF＝2TiF4＋3H2 （2）

◇ HCl和氯化物

氯化氫氣體能腐蝕金屬鈦，乾燥的氯化氫在>300℃時與鈦反應生成TiCl4，見 式(3);濃度<5%的鹽酸 在室溫下不與鈦反應，20%的鹽酸在常溫下與鈦發生瓜在生成紫色的TiCl3，見式(4);當溫度長高時，即使稀鹽酸也會腐蝕鈦。各種無水的氯化物，如鎂、錳、鐵、鎳、銅、鋅、汞、錫、鈣、鈉、鋇和NH4離子及其水溶液，都不與鈦發生反應，鈦在這些氯化物中具有很好的穩定性。
Ti＋4HCl＝TiCl4＋2H2＋94.75千卡 (3)2Ti＋6HCl＝TiCl3＋3H2 (4)

◇ 硫酸和硫化氫

鈦與<5%的稀硫酸反應後在鈦表面上生成保護性氧化膜，可保護鈦不被稀酸 繼續腐蝕。但>5%的硫酸與鈦有明顯的反應，在常溫下，約40%的硫酸對鈦的腐蝕速度最快，當濃度大於40%，達到60%時腐蝕速度反而變慢，80%又達到最快。加熱的稀酸或50%的濃硫酸可與鈦反應生成硫酸鈦，見式（5）,（6），加熱的濃硫酸可被鈦還原，生成SO2，見式（7）。常溫下鈦與硫化氫反應，在其表面生成一層保護膜，可阻止硫化氫與鈦的進一步反應。但在高溫下，硫化氫與鈦反應析出氫，見式（8），粉末鈦在600℃開始與硫化氫反應生成鈦的硫化物，在900℃時反應產物主要為TiS，1200℃時為Ti2S3。
Ti＋H2SO4＝TiSO4＋H2 (5) 2Ti＋3H2SO4＝Ti2(SO4)3＋H2 (6)
2Ti＋6H2SO4＝Ti2(SO4)3＋3SO2＋6H2O＋202千卡 (7)Ti＋H2S＝TiS＋H2＋70千卡(8)

◇ 硝酸和王水 緻密的表面光滑的鈦對硝酸具有很好的穩定性，這是由於硝酸能快速在鈦表面生成一層牢固的氧化膜，但是表面粗糙，特別是海綿鈦或粉末鈦，可與次、熱稀硝酸發生反應，見式（9）、（10），高於70℃的濃硝酸也可與鈦發生反應，見式（11）；常溫下，鈦不與王水反應。溫度高時，鈦可與王水反應生成TiCl2。
3Ti＋4HNO3＋4H2O＝3H4TiO4＋4NO (9)3Ti＋4HNO3＋H2O＝3H2TiO3＋4NO (10)
Ti＋8HNO3＝Ti(NO3)4＋4NO2＋4H2O (11)

綜上所述，鈦的性質與溫度及其存在形態、純度有著極其密切的關系。緻密的金屬鈦在自然界中是相當穩定的，但是，粉末鈦在空氣中可引起自燃。鈦中雜質的存在，顯著的影響鈦的物理、化學性能、機械性能和耐腐蝕性能。特別是一些間隙雜質，它們可以使鈦晶格發生畸變，而影響鈦的的各種性能。常溫下鈦的化學活性很小，能與氫氟酸等少數幾種物質發生反應，但溫度增加時鈦的活性迅速增加，特別是在高溫下鈦可與許多物質發生劇烈反應。鈦的冶煉過程一般都在800℃以上的高溫下進行，因此必須在真空中或在惰性氣氛保護下操作。