① 鈦合金的用途
鈦合金
鈦合金按組織可分三類.(1鈦中加入鋁和錫元素.2鈦中加入鋁鉻鉬釩等合金元素.3鈦中加入鋁和釩等元素.)鈦合金具有強度高而密度又小,機械性能好,韌性和抗蝕性能很好.另外:鈦合金的工藝性能差,切削加工困難.在熱加工中,非常容易吸收氫氧氮碳等雜質.還有抗磨性差,生產工藝復雜.
titanium alloys
以鈦為基加入其他元素組成的合金。鈦的工業化生產是1948年開始的。航空工業發展的需要,使鈦工業以平均每年約 8%的增長速度發展。目前世界鈦合金加工材年產量已達4萬余噸,鈦合金牌號近30種。使用最廣泛的鈦合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工業純鈦(TA1、TA2和TA3)。
鈦合金主要用於製作飛機發動機壓氣機部件,其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件。60年代中期,鈦及其合金已在一般工業中應用,用於製作電解工業的電極,發電站的冷凝器,石油精煉和海水淡化的加熱器以及環境污染控制裝置等。鈦及其合金已成為一種耐蝕結構材料。此外還用於生產貯氫材料和形狀記憶合金等。
中國於1956年開始鈦和鈦合金研究;60年代中期開始鈦材的工業化生產並研製成TB2合金。
特點 鈦合金與其他金屬材料相比,有下列優點:①比強度(抗拉強度/密度)高(見圖),抗拉強度可達100~140kgf/mm2,而密度僅為鋼的60%。②中溫強度好,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。③耐蝕性好,在大氣中鈦表面立即形成一層均勻緻密的氧化膜,有抵抗多種介質侵蝕的能力。通常鈦在氧化性和中性介質中具有良好的耐蝕性,在海水、濕氯氣和氯化物溶液中的耐蝕性能更為優異。但在還原性介質,如鹽酸等溶液中,鈦的耐蝕性能較差。④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。⑤彈性模量低,熱導率小,無鐵磁性。
合金元素 鈦有兩種同質異晶體:882℃以下為密排六方結構α鈦,882℃以上為體心立方的β鈦。合金元素根據它們對相變溫度的影響可分為三類: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。
類別 鈦合金根據相的組成可分為三類:α合金,(α+β)合金和β合金,中國分別以TA、TC、TB表示。
① α合金含一定量的穩定α相的元素,平衡狀態下主要由α相組成。α合金比重小,熱強性好、具有良好的焊接性和優異的耐蝕性,缺點是室溫強度低,通常用作耐熱材料和耐蝕材料。α合金通常又可分為全α合金(TA7)、近α合金 (Ti-8Al-1Mo-1V)和有少量化合物的α合金(Ti-2.5Cu)。 ② (α+β)合金含一定量的穩定α相和β相的元素,平衡狀態下合金的組織為α相和β相。(α+β)合金有中等強度、並可熱處理強化,但焊接性能較差。(α+β)合金應用廣泛,其中Ti-6Al-4V合金的產量在全部鈦材中佔一半以上。
③ β合金含大量穩定β相的元素,可將高溫β相全部保留到室溫。β合金通常又可分為可熱處理β合金(亞穩定β合金和近亞穩定β合金)和熱穩定β合金。可熱處理β合金在淬火狀態下有優異的塑性,並能通過時效處理使抗拉強度達到130~140kgf/mm2。β合金通常作高強度高韌性材料使用。缺點是比重大,成本高,焊接性能差,切削加工困難。
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。
常用的熱處理方法有退火、固溶和時效處理。退火是為了消除內應力、提高塑性和組織穩定性,以獲得較好的綜合性能。通常α合金和(α+β)合金退火溫度選在(α+β)—→β相轉變點以下120~200℃;固溶和時效處理是從高溫區快冷,以得到馬氏體α′相和亞穩定的β相,然後在中溫區保溫使這些亞穩定相分解,得到α相或化合物等細小彌散的第二相質點,達到使合金強化的目的。通常(α+β)合金的淬火在(α+β)—→β相轉變點以下40~100℃進行,亞穩定β合金淬火在(α+β)—→β相轉變點以上40~80℃進行。時效處理溫度一般為450~550℃。此外,為了滿足工件的特殊要求,工業上還採用雙重退火、等溫退火、β熱處理、形變熱處理等金屬熱處理工藝。
② 鈦合金的應用
自1795年發現鈦至今已有200多年的歷史,但是由於鈦的熔點高、化學性質十分活潑,塑性良好的純鈦很難製取;鈦錠的冶煉需在真空中進行;製造工藝復雜,從而使得鈦及其合金長期不能廣泛用於工業生產。從20世紀50年代開始,由於航空航天技術的迫切需要,鈦工業得到了迅速的發展。現在,鈦及鈦合金不僅是航空航天工業中不可缺少的結構材料,在造船、化工、冶金、醫療等方面也獲得了廣泛的應用[1]。
鈦合金的應用決定於鈦及鈦合金的特點和對產品的要求。概括起來,鈦及鈦合金的特點有如下[1~4]。
①鈦的密度小、比強度高。鈦的密度為4510kg/m^3,介於鋁(2700kg/m^3)和鐵(7600kg/m^3)之間。鈦合金的比強度高於鋁合金和鋼。
②鈦合金的工作溫度范圍較寬,低溫鈦合金在-253℃還能保持良好的塑性,而耐熱鈦合金的工作溫度可達550℃左右,其耐熱性明顯高於鋁合金和鎂合金,如果克服了550℃以上的氧化污染問題,其使用溫度還可能進一步提高。
③鈦及鈦合金還具有優良的抗蝕性,特別是在海水和海洋大氣環境中抗蝕性極高,這使其在應用於艦艇和水上飛機上時具有很大的競爭優勢;鈦在各種濃度的硝酸、鉻酸中都很穩定,溫度升高,反應也慢。此外純鈦在鹼溶液中和大多數有機酸和化合物中的抗蝕性也很高;而且,鈦的腐蝕性能的突出特直是不發生居部腐蝕和晶間腐蝕,一般為均勻腐蝕。
④鈦的化學活性很高,極易受氫、氧、氮的污染,難以冶煉和加工,使得生產成本較高。
⑤導熱性差(只有鐵的1/5,鋁的1/3),摩擦系數大(0.42),抗磨性也較差,故在切削加工時,容易使工件及刀具溫度升高,造成粘刀,降低刀具壽命,故切削加工性差。
⑥彈性模量低,影響構件的剛度,也使細長構件的使用受到限制,不過在某些情況下,也可利用鈦的σs/E比值大的特點製作彈性元件。
目前鈦合金的主要用途可大致分為三類,即噴氣發動機、航空構架和工量
應用。
鈦合金可分為兩種主要類別:耐蝕合金和結構合金。耐蝕合金通常為單相。相並加有不多的固溶強化添加劑及。穩定元素,如鈀和鋁。這些合金用於化學、能源、造紙及食品加工工業以及生產高耐蝕性管材、熱交換器、閥門外套及容器。除了極優越的耐蝕性外,單相。合金具有良好的焊接性能,易於加工製造,但強度相對較低。而結構合金可分為四種:近α合金、α+β合金、β合金以及鈦鋁金屬間化合物[5]。1954年Ti-6A1-4V被採用,這個合金很快成為迄今為止最重要的鈦合金,因為它有極佳的綜合力學性能及良好的加工能力。在由美國主要鈦生產廠家供應的市場中,耐蝕合金占總產量的25%,Ti-6Al-4V為60%,餘下的15%則為其他結構合金。鈦合金能達到令人滿意的綜合力學性能,因而使它們成為許多航空航天及商業應用的備選材料。但是,由於鈦合金零件價格昂貴,限制了它們的應用范圍。
在美國,鈦合金主要應用於宇航領域;在日本,大部分鈦用於非航空航天方面。目前,全世界約有30多個國家從事鈦合金的研究和開發,其中美、俄兩國研究鈦合金歷史較長,實力最強。表9—2為世界各國鈦的消費結構比較,從消費結構上看,美國、西歐和俄羅斯,鈦材的60%~70%用於航空航天領域,民用工業相對較少, 日本和中國則不同,民用工業領域里鈦消費量約佔85%—90%,航空航天領域約佔10%~15%。
在每種市場中對鈦合金產品的要求是基於特定用途的具體要求,例如,噴氣式發動機的要求主要集中在高溫抗拉強度、蠕變強度和高溫下的穩定性,第二位的性能考慮則是疲勞強度和斷裂韌性。航空構架則是要求高抗拉強度並結合有良好的疲勞強度和斷裂韌性。製造構件的難易也是一個重要的考慮。工業應用則要求在各種介質中有良好的抗蝕性作為一基本考慮,並要求適當的強度、成形能力及相對於其他抗蝕合金有可以競爭的價格。
③ 鈦鐵的用途是什麼
鈦鐵:
在鐵鋼中加入各種金屬和非金屬元素,能創造出各種不同性能,鈦比重低,僅為4.5克/毫升,熔點又高,為1690℃,又易氧化,在鋼液面上被氧化燒掉很多,損失太大,又不易控制含量,並且單體金屬製取工藝復雜,生產成本高,價格昂貴等等,因此不適合以純金屬和非金屬單體狀態在煉鋼時直接加入鋼液中。為此冶金工作者們研究制出了這些元素和鐵的合金,就叫做「鐵合金」,鈦元素和鐵的合金熔點和鋼接近,比重和鋼差不多,又不易氧化,其生產工藝又比生產該純金屬和非金屬簡單,生產成本比純的單體金屬和非金屬低的多,價格低,特別適合於煉鋼和生產各種高科技材料中使用。因此鐵合金成為煉鋼和新材料工業中的重要材料。目前的鐵合金品種有二元的和多元的鐵合金數十種,其中鈦鐵屬於用量最大的二元鐵合金之一。
④ 鐵合金、鋁合金、鋼合金和鈦合金的用途對比
鈦合金用途非常多的。
密度小,強度大,耐腐蝕的特點。(密度大概是不銹鋼的一半,但是強度卻略高於不銹鋼。)
這點在極限自行車,賽車上的高檔零部件都有用到。還有高爾夫球頭。
與人骨密度接近,無毒。在醫學上用途廣泛,鈦合金做的人造關節。部分人體植入設備(心臟起搏器)等都是使用鈦材做外殼,保證與人體內接觸的安全。
鋁合金:
鋁合金是純鋁加入一些合金元素製成的,如鋁—錳合金、鋁—銅合金、鋁—銅—鎂系硬鋁合金、鋁—鋅—鎂—銅系超硬鋁合金。鋁合金比純鋁具有更好的物理力學性能:易加工、耐久性高、適用范圍廣、裝飾效果好、花色豐富。鋁合金分為防銹鋁、硬鋁、超硬鋁等種類,各種類均有各自的使用范圍,並有各自的代號,以供使用者選用。
鋁合金仍然保持了質輕的特點,但機械性能明顯提高。鋁合金材料的應用有以下三個方面:一是作為受力構件;二是作為門、窗、管、蓋、殼等材料;三是作為裝飾和絕熱材料。利用鋁合金陽極氧化處理後可以進行著色的特點,製成各種裝飾品。鋁合金板材、型材表面可以進行防腐、軋花、塗裝、印刷等二次加工,製成各種裝飾板材、型材,作為裝飾材料。
鐵合金:
品種用途
作為煉鋼脫氧劑,應用最廣泛的是錳鐵和硅鐵。強烈的脫氧劑為鋁(鋁鐵)、硅鈣、硅鋯等(見鋼的脫氧反應)。用作合金添加劑的常用品種有:錳鐵、鉻鐵、硅鐵、鎢鐵、鉬鐵、釩鐵、鈦鐵、鎳鐵、鈮(鉭)鐵、稀土鐵合金、硼鐵、磷鐵等(表1
常用鐵合金)。各種鐵合金又根據煉鋼需要,按合金元素含量或含碳高低規定許多等級,並嚴格限定雜質含量。含有兩種或多種合金元素的鐵合金叫做復合鐵合金,使用這類鐵合金可同時加入脫氧或合金化元素,對煉鋼工藝有利,且能較經濟合理地綜合利用共生礦石資源。常用的有:錳硅、硅鈣、硅鋯、硅錳鋁、硅錳鈣和稀土硅鐵等。
煉鋼用純金屬添加劑有鋁、鈦、鎳和金屬硅、金屬錳、金屬鉻等。某些易還原的氧化物如MoO□、NiO,也用於代替鐵合金。此外,還有氮化鐵合金,如經過氮化處理的鉻鐵、錳鐵等,以及混有發熱劑的發熱鐵合金等。
希望對你有用
⑤ 鈦合金碰到鐵會腐蝕么
不會,有不少鐵鈦合金呢,還有一種「鈦鐵」。這二種都是「鈦」和「鐵」混合物,如果鈦合金碰到鐵就會腐蝕就不會有「鈦鐵「了。
鈦合金是以鈦為基礎加入其他元素組成的合金。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,是理想的航天工程結構材料。在實際生產環境中,會發生不同種類的腐蝕,主要有以下幾類:
1、縫隙腐蝕
在金屬構件縫隙或者缺陷處,由於電解質的滯流構成電化學電池而引起局部腐蝕現象,在中性和酸性溶液中,鈦合金縫隙處發生接觸腐蝕概率遠大於鹼性溶液,接觸腐蝕並不發生在整個縫隙面,而是最終導致局部穿孔破壞。
2、點蝕現象
鈦在多數鹽溶液中無點蝕現象,其多發生在非水溶液以及沸騰的高濃氯化物溶液中,溶液中鹵素離子對鈦表面的鈍化膜進行腐蝕,並向鈦內部擴散而發生點蝕,點蝕孔徑小於其深度。某些有機介質也會和鈦合金在鹵素溶液中發生點蝕現象,鈦合金在鹵素溶液中的點蝕一般發生在高濃度高溫環境下,此外,在硫化物和氯化物中的點蝕需要特定的條件且有限。
3、 氫脆
氫脆(HE)又稱氫致開裂或氫損傷,是鈦合金早期損傷失效原因之一,鈦及其鈦合金錶面的鈍化膜有很高的強度,氫脆的敏感隨強度的升高而增加,所以鈍化膜氫脆很敏感。
4、接觸腐蝕
鈦表面的鈍化氧化膜促進鈦電位移向正電位,提高了鈦材耐酸性和水介質的腐蝕。由於鈦合金錶面較高的電位,勢必造成與其接觸的其他金屬形成電化學迴路而造成接觸腐蝕。鈦合金易在下面兩類介質中發生接觸腐蝕:第一類是自來水、鹽溶液、海水、大氣、HNO3、醋酸等,該溶液Cd、Zn、Al 的穩定電極電位比Ti 更負,陽極腐蝕的速率激增6~60倍曰第二類是H2SO4、HCl 等,Ti 在這些溶液中,可能處於鈍化態,也可能處於活化態,實際接觸腐蝕過程中常見的為第一類溶液腐蝕。通常採用陽極化處理在基體表面形成改性層,阻礙接觸腐蝕。
⑥ 鈦合金的作用、性質、特點
鈦合金因具有強度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點而被廣泛用於各個領域。世界上許多國家都認識到鈦合金材料的重要性,相繼對其進行研究開發,並得到了實際應用。20世紀50~60年代,主要是發展航空發動機用的高溫鈦合金和機體用的結構鈦合金,70年代開發出一批耐蝕鈦合金,80年代以來,耐蝕鈦合金和高強鈦合金得到進一步發展。鈦合金主要用於製作飛機發動機壓氣機部件,其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件。
強度高
鈦合金的密度一般在4.5g/cm3左右,僅為鋼的60%,純鈦的強度才接近普通鋼的強度,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。目前飛機的發動機構件、骨架、蒙皮、緊固件及起落架等都使用鈦合金。
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。
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。
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。
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 鈦合金製品
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。
導熱系數小、彈性模量小
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。
⑦ 鈦合金是什麼材質主要應用於那些方面
鈦合金是以鈦為基加入其他元素組成的合金。鈦有兩種同質異晶體:882℃以下為密排六方結構α鈦,882℃以上為體心立方的β鈦。合金元素根據它們對相變溫度的影響可分為三類: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。 編輯本段分類 鈦是同素異構體,熔點為1720℃,在低於882℃時呈密排六方晶格結構,稱為α鈦;在882℃以上呈體心立方品格結構,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(itanium 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。
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1372~1666 MPa;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+p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。 用途 鈦合金具有強度高而密度又小,機械性能好,韌性和抗蝕性能很好。另外,鈦合金的工藝性能差,切削加工困難,在熱加工中,非常容易吸收氫氧氮碳等雜質。還有抗磨性差,生產工藝復雜。鈦的工業化生產是1948年開始的。航空工業發展的需要,使鈦工業以平均每年約 8%的增長速度發展。目前世界鈦合金加工材年產量已達4萬余噸,鈦合金牌號近30種。使用最廣泛的鈦合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工業純鈦(TA1、TA2和TA3)。
鈦合金主要用於製作飛機發動機壓氣機部件,其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件。60年代中期,鈦及其合金已在一般工業中應用,用於製作電解工業的電極,發電站的冷凝器,石油精煉和海水淡化的加熱器以及環境污染控制裝置等。鈦及其合金已成為一種耐蝕結構材料。此外還用於生產貯氫材料和形狀記憶合金等。
中國於1956年開始鈦和鈦合金研究;60年代中期開始鈦材的工業化生產並研製成TB2合金。
鈦合金是航空航天工業中使用的一種新的重要結構材料,比重、強度和使用溫度介於鋁和鋼之間,但比強度高並具有優異的抗海水腐蝕性能和超低溫性能。1950年美國首次在F-84戰斗轟炸機上用作後機身隔熱板、導風罩、機尾罩等非承力構件。60年代開始鈦合金的使用部位從後機身移向中機身、部分地代替結構鋼製造隔框、梁、襟翼滑軌等重要承力構件。鈦合金在軍用飛機中的用量迅速增加,達到飛機結構重量的20%~25%。70年代起,民用機開始大量使用鈦合金,如波音747客機用鈦量達3640公斤以上。馬赫數小於 2.5的飛機用鈦主要是為了代替鋼,以減輕結構重量。又如,美國SR-71 高空高速偵察機(飛行馬赫數為3,飛行高度26212米),鈦占飛機結構重量的93%,號稱「全鈦」飛機。當航空發動機的推重比從4~6提高到8~10,壓氣機出口溫度相應地從200~300°C增加到500~600°C時,原來用鋁製造的低壓壓氣機盤和葉片就必須改用鈦合金,或用鈦合金代替不銹鋼製造高壓壓氣機盤和葉片,以減輕結構重量。70年代,鈦合金在航空發動機中的用量一般占結構總重量的20%~30%,主要用於製造壓氣機部件,如鍛造鈦風扇、壓氣機盤和葉片、鑄鈦壓氣機機匣、中介機匣、軸承殼體等。航天器主要利用鈦合金的高比強度,耐腐蝕和耐低溫性能來製造各種壓力容器、燃料貯箱、緊固件、儀器綁帶、構架和火箭殼體。人造地球衛星、登月艙、載人飛船和太空梭 也都使用鈦合金板材焊接件。
⑧ 含有釩、鎳、鈦、鐵的合金有什麼用途
以釩為基加入其他合金化元素組成的合金。釩合金的快中子吸收截面小,對液態金屬鋰、鈉、鉀等有良好的抗蝕性,還有良好的強度和塑性,好的加工性能,能抗輻照脆化,抗輻照腫脹,在輻照下具有良好的尺寸穩定性,是重要的反應堆結構材料
鎳具有良好的力學、物理和化學性能,添加適宜的元素可提高它的抗氧化性、耐蝕性、高溫強度和改善某些物理性能。鎳合金可作為電子管用材料、精密合金(磁性合金、精密電阻合金、電熱合金等)、鎳基高溫合金以及鎳基耐蝕合金和形狀記憶合金等
鈦合金主要用於製作飛機發動機壓氣機部件,其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件
鐵與一種或幾種元素組成的中間合金,主要用於鋼鐵冶煉。在鋼鐵工業中一般還把所有煉鋼用的中間合金,不論含鐵與否(如硅鈣合金),都稱為「鐵合金」。習慣上還把某些純金屬添加劑及氧化物添加劑也包括在內。
⑨ 鈦合金的主要用途是什麼
1、航空航天領域用鈦大國集中在西方國家,尤其是美國,60%的鈦材都應用到這個領域。亞洲國家,日本和中國在此領域中鈦的投入量均在10%左右。但是近年來隨著亞洲航空航天的飛速發展,鈦在航空航天領域的消費量將會隨之增長。從全球角度來看,航空業對鈦市場起著決定性的作用,從歷史上看,鈦行業大的周期輪回都和航空業的冷暖密切相關。
2、民用飛機
(1)減輕結構重量、提高結構效率
(2)符合高溫部位的使用要求
(3)符合與復合材料結構相匹配的要求
(4)符合高抗蝕性和長壽命的要求
3、軍事飛機
軍用武器的開發與采購不斷向著輕便、靈活方向發展,為了滿足戰斗機對戰斗性能要求,除了採用先進的設計技術外,還必須採用額性能優良的材料以及先進的工藝製造技術。大量選用鈦合金、提高先進鈦合金應用水平就是重要措施之一。
自20世紀60年代以來,國外軍用飛機的鈦量逐年增加,當前歐美設計的各種先進軍用戰斗機和轟炸機中鈦合金用量已經穩定在20%以上,並且新機型的用鈦量佔比正在大幅提升。
4、汽車
降低燃油消耗、減少有害廢棄物(CO2、NOX 等)排放已經成為汽車行業技術進步的主要動力和方向之一。研究表明,輕量化是實現節省燃料、減少污染的有效措施。汽車的質量每降低10%,燃料消耗可節省8%-10%,廢氣排放可減少10%。
在駕駛方面,汽車輕量化後加速性能提高,車輛控制穩定性、噪音、振動方面也都有改善。從碰撞安全性考慮,汽車輕量化後,碰撞時慣性小,制動距離減少。
汽車輕量化的首選途徑就是用高比強度的輕質材料,如鋁、鎂、鈦等替代傳統的汽車材料(鋼鐵)。2009年全球汽車用鈦量已達3000噸。鈦在賽車上的應用已有許多年的歷史目前賽車幾乎都使用了鈦材,日本汽車用鈦已超過600噸,隨著全球汽車工業的發展,汽車用鈦還在快速增加。
5、醫療行業
鈦在醫療領域有著廣泛的應用。鈦與人體骨骼接近,對人體組織具有良好的生物相容性、無毒副作用。人體植入物是與人的生命和健康密切相關的特殊的功能材料。同其它金屬材料相比較,使用鈦及鈦合金的優勢主要有以下幾點:
1 質輕;2 彈性模量低;3無磁性;4 無毒性;5 抗腐蝕性;6 強度高、韌性好。
外科植入物中的鈦合金用量正以每年5%-7%的速度增長。採用鈦及鈦合金製造的股骨頭、髖關節、肱骨、顱骨、膝關節、肘關節、肩關節、掌指關節、頜骨以及心辨膜、腎辨膜、血管擴張器、夾板、假體、緊固螺釘等上百種金屬件移植到人體中,取得了良好的效果,被醫學界給予了很高的評價。
6、化工行業
鈦具有優良的耐腐蝕性能、力學性能和工藝性能,被廣泛應用於國民經濟許多部門。特別是在化工生產中,用鈦代替不銹鋼、鎳基合金和其它稀有金屬作為耐腐蝕材料。這對增加產量,提高產品質量,延長設備使用壽命,減少消耗,降低能耗,降低成本,防止污染,改善勞動條件和提高勞動生產率等方面都有十分重要的意義。
7、海洋工程
隨著科學技術的發展和陸地資源日趨枯竭,人類開發利用海洋已經提到日程上來了。鈦對於海水有優異的耐蝕性能,大量運用於海水淡化、艦船、海洋熱能開發和海底資源開采等領域。
8、日常生活
鈦在日常生活中的應用非常廣泛,可謂無處不在,例如高爾夫球頭、自行車車架、網球拍、輪椅、眼鏡架等都會應用到鈦。
鈦以其輕質、強度高的特性在體育用品中的應用,從最早的網球拍、羽毛球拍逐步擴展到了高爾夫球頭、球桿以及賽車等。
2008年我國體育休閑占總消費量的13%,其中僅高爾夫球頭和球桿的用鈦量就超過了1000噸。鈦合金做成的自行車車架也頗受歡迎,目前有近50價公司生產鈦自行車,美國早已是最大的鈦自行車生產商和消費國。
鈦輕質的特點也應用到眼鏡架中,而且鈦又不易與皮膚發生過敏,並且鈦表面經陽極處理可有絢麗色彩,因此從20世紀80年代初就開始應用於鏡架中。
(9)鈦合金加在鐵里起什麼作用擴展閱讀
鈦被認為是一種稀有金屬,這是由於在自然界中其存在分散並難於提取。但其相對豐富,在所有元素中居第十位。 鈦的礦石主要有鈦鐵礦及金紅石,廣布於地殼及岩石圈之中。鈦亦同時存在於幾乎所有生物、岩石、水體及土壤中。
從主要礦石中萃取出鈦需要用到克羅爾法 或亨特法。鈦最常見的化合物是二氧化鈦,可用於製造白色顏料。其他化合物還包括四氯化鈦(TiCl4)(作催化劑和用於製造煙幕作空中掩護)及三氯化鈦(TiCl3)(用於催化聚丙烯的生產)。
⑩ TC4鈦合金的用途有哪些
Ti-6Al-4V屬於TC4的名義化學成分通稱。
Ti-6Al-4V(TC4)屬於國標鈦合金,執行標准「GB/T 2965-2007」
Ti-6Al-4V(TC4)兼有α及β兩類鈦合金的優點,即塑性好、熱強性好(可400℃在長期工作)、抗海水腐蝕能力很強,生產工藝簡單,可以焊接、冷熱成型,並可通過淬火和時效處理進行強化。主要應用於飛機壓氣機盤和葉片、艦艇耐壓殼體、大尺寸鍛件、模鍛件等。
Ti-6Al-4V(TC4)還具有良好的低溫工作性能。在-196℃以下仍然具有良好韌性,用於製造低溫高壓容器,如火箭及導彈的液氫燃料箱等。
Ti-6Al-4V(TC4)化學成分如下圖: