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鈦合金bt6和BT20哪個好

發布時間:2022-11-20 00:19:40

Ⅰ 怎麼區分鈦材TA1和TA2有什麼區別

1.雜質含量:TA1、TA2、TA3依次雜質含量增高,
2.機械強度:TA1、TA2、TA3依次增強,
3.硬度:TA1、TA2、TA3依次增強,
4.塑性韌性:TA1、TA2、TA3依次下降。
TC4(Ti-6Al-4V)為代表的低溫鈦合金,其強度隨溫度的降低而提高,但塑性變化卻不大。在-196-253℃低溫下保持較好的延性及韌性,避免了金屬冷脆性,是低溫容器,貯箱等設備的理想材料。
(1)鈦合金bt6和BT20哪個好擴展閱讀
鈦合金按安排可分鈦中參加鋁和錫元素,鈦中參加鋁鉻鉬釩等合金元素和鈦中參加鋁和釩等元素。鈦合金具有強度高而密度又小,機械功能好,韌性和抗蝕功能極好.別的:鈦合金的技術功能差,切削加工艱難.在熱加工中,十分簡單吸收氫氧氮碳等雜質.還有抗磨性差,出產技術雜亂.以鈦為基參加別的元素構成的合金。
鈦的工業化出產是1948年開端的。航空工業發展的需求,使鈦工業以平均每年約
8%的增長速度發展。現在國際鈦合金加工材年產量已達4萬余噸,鈦合金品種近30種。運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)。
鈦合金優點:
1、比強度(抗拉強度/密度)高,抗拉強度可達100~140kgf/mm2,而密度僅為鋼的60%。中溫強度好,運用溫度比鋁合金高幾網路,在中等溫度下仍能堅持所請求的強度,可在450~500℃的溫度下長時間工作。
2、耐蝕性好,在大氣中鈦外表當即構成一層均勻細密的氧化膜,有反抗多種介質腐蝕的能力。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功能更為優良。但在還原性介質,如鹽酸等溶液中,鈦的耐蝕功能較差。
3、低溫功能好,空隙元素極低的鈦合金,如TA7,在-253℃下還能堅持一定的塑性。
4、彈性模量低,熱導率小,無鐵磁性。
鈦及其合金已成為一種耐蝕構造材料。此外還用於出產貯氫材料和形狀回憶合金等。在航空、航天、艦船、軍工、冶金、化工、機械、電力、海水淡化、交通運輸、輕工、環境保護、醫療器械等范疇,有著廣泛的使用,並發明了無窮的經濟效益和社會效益,在國民經濟發展中有其重要的地位。
缺點:
1、在高溫與其它材料的化學反應性差。
2、鈦合金的價格十分昂貴。因此它們剛開始大多用在飛機結構、航空器,以及用在石油和化學工業等高科技工業。多屬於高價位的產品,這是鈦合金無法發揚光大的最大的致命傷。
參考資料來源:網路-鈦合金

Ⅱ 鈦合金有什麼優點

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。

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。

(2)鈦合金bt6和BT20哪個好擴展閱讀:

鈦合金的用途:

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。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)。

參考資料來源:網路—鈦合金

Ⅲ 鈦合金的缺點

鈦合金的缺點:

鈦及鈦合金主要限制是在高溫與其它材料的化學反應性差。此性質迫使鈦合金與一般傳統的精煉、熔融和鑄造技術不同,甚至經常造成模具的損壞;結果,使的鈦合金的價格變的十分昂貴。因此它們剛開始大多用在飛機結構、航空器,以及用在石油和化學工業等高科技工業。

不過由於太空科技的發達、人民生活質量的提升,所以鈦合金也漸漸地用來製成民生用品,造福人民的生活,只是這些產品價格仍然偏高,多屬於高價位的產品,這是鈦合金無法發揚光大的最大的致命傷。

(3)鈦合金bt6和BT20哪個好擴展閱讀:

鈦合金是以鈦為基礎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。

Ⅳ 怎麼區分鈦材TA1和TA2有什麼區別

日常鈦合金的辨別主要有以下幾個方法:

1、比重:鈦合金的比重在4.55左右,是通常不銹鋼的57%,從手感上比較容易辨別。

2、顏色:鈦合金的金屬本色是灰白色,色澤質感不同於不銹鋼、鋁合金。由於鈦合金比較難於拋光、著色,所以通常鈦合金產品的表面是機械拋光或磨砂,只有少數高檔的鈦合金產品局部拋鏡面光的。而機械拋光和磨砂表面顏色是鈦合金特有的灰白或深灰。

3、強度:鈦合金的強度高於一般不銹鋼和鋁合金,可以達到不銹鋼的2倍。

TA1與TA2的區別:

1、雜質含量:TA1大於TA2。

2、機械強度:TA1大於TA2。

3、硬度:TA1強於TA2。

4、塑性韌性:TA1韌性弱於TA2。

而TC4代表的是大部分低溫鈦合金,它的強度會隨溫度的降低而提高,但塑性變化卻不大。在-196-253℃低溫下保持較好的延性及韌性,避免了金屬冷脆性,這使它成為低溫容器,貯箱等設備的理想材料。

(4)鈦合金bt6和BT20哪個好擴展閱讀:

鈦合金的優點:

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

鈦合金----網路

Ⅳ 鈦合金是什麼材質

鈦合金是以鈦為基礎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。鈦合金強度高、耐蝕性好、耐熱性高。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。

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。

世界上已研製出的鈦合金有數百種,最著名的合金有20~30種,如Ti-6Al-4V、Ti-5Al-2.5Sn、Ti-2Al-2.5Zr、Ti-32Mo、Ti-Mo-Ni、Ti-Pd、SP-700、Ti-6242、Ti-10-5-3、Ti-1023、BT9、BT20、IMI829、IMI834等。

Ⅵ 鈦鋼與鐵相比哪個好

看用途,沒有誰好誰丑,用途領域不同。
鈦是20世紀50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、耐熱性高等特點而被廣泛用於各個領域。世界上許多國家都認識到杴合金材料的重要性,相繼對其進行研究開發,並得到了實際應用。

一個實用的鈦合金是1954年美國研製成功的Ti-6Al-4V合金,由於它的耐熱性、強度、塑性、韌性、成形性、可焊性、耐蝕性和生物相容性均較好,而
成為鈦合金工業中的王牌合金,該合金使用量已佔全部鈦合金的75%~85%。其他許多鈦合金都可以看做是Ti-6Al-4V合金的改型。
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。耐熱鈦合金的使用溫度已從50年代的400℃提高到90年代的600~650℃。A2(Ti3Al)和r(TiAl)基合金的出現,使鈦在發
動機的使用部位正由發動機的冷端(風扇和壓氣機)向發動機的熱端(渦輪)方向推進。結構鈦合金向高強、高塑、高強高韌、高模量和高損傷容限方向發展。
另外,20世紀70年代以來,還出現了Ti-Ni、Ti-Ni-Fe、Ti-Ni-Nb等形狀記憶合金,並在工程上獲得日益廣泛的應用。

前,世界上已研製出的鈦合金有數百種,最著名的合金有20~30種,如Ti-6Al-4V、Ti-5Al-2.5Sn、Ti-2Al-2.5Zr、Ti-
32Mo、Ti-Mo-Ni、Ti-Pd、SP-700、Ti-6242、Ti-1023、Ti-10-5-3、Ti-1023、BT9、BT20、
IMI829、IMI834等[2,4]。
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)四類。
2. 鈦合金的新進展
近年來,各國正在開發低成本和高性能的新型鈦合金,努力使鈦合金進入具有巨大市場潛力的民用工業領域陽。國內外鈦合金材料的研究新進展主要體現在以下幾方面。
(1)高溫鈦合金。

界上第一個研製成功的高溫鈦合金是Ti-6Al-4V,使用溫度為300-350℃。隨後相繼研製出使用溫度達400℃的IMI550、BT3-1等合
金,以及使用溫度為450~500℃的IMI679、IMI685、Ti-6246、Ti-6242等合金。目前已成功地應用在軍用和民用飛機發動機中的
新型高溫鈦合金有.英國的IMI829、IMI834合金;美國的Ti-1100合金;俄羅斯的BT18Y、BT36合金等。表7為部分國家新型高溫鈦合
金的最高使用溫度[26]。
近幾年國外把採用快速凝固/粉末冶金技術、纖維或顆粒增強復合材料研製鈦合金作為高溫鈦合金的發展方向,使鈦合金的
使用溫度可提高到650℃以上[1,27,29,31]。美國麥道公司採用快速凝固/粉末冶金技術戚功地研製出一種高純度、高緻密性鈦合金,在760℃下
其強度相當於目前室溫下使用的鈦合金強度[26]。
(2)鈦鋁化合物為基的鈦合金。
與一般鈦合金相比,鈦鋁化合物為基鈉
Ti3Al(α2)和TiAl(γ)金屬間化合物的最大優點是高溫性能好(最高使用溫度分別為816和982℃)、抗氧化能力強、抗蠕變性能好和重量輕
(密度僅為鎳基高溫合金的1/2),這些優點使其成為未來航空發動機及飛機結構件最具競爭力的材料[26]。
目前,已有兩個Ti3Al為基的鈦
合金Ti-21Nb-14Al和Ti-24Al-14Nb-#v-0.5Mo在美國開始批量生產。其他近年來發展的Ti3Al為基的鈦合金有Ti-
24Al-11Nb、Ti25Al-17Nb-1Mo和Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo等[29]。TiAl(γ)為基的鈦合金受關注的成分范圍
為Ti-(46-52)Al-(1-10)M(at.%),此處M為v、Cr、Mn、Nb、Mn、Mo和W中的至少一種元素。最近,TiAl3為基的鈦合
金開始引起注意,如Ti-65Al-10Ni合金[1]。
(3)高強高韌β型鈦合金。
β型鈦合金最早是20世紀50年代中期由美國
Crucible公司研製出的B120VCA合金(Ti-13v-11Cr-3Al)。β型鈦合金具有良好的冷熱加工性能,易鍛造,可軋制、焊接,可通過
固溶-時效處理獲得較高的機械性能、良好的環境抗力及強度與斷裂韌性的很好配合。新型高強高韌β型鈦合金最具代表性的有以下幾種[26,30]:
Ti1023(Ti-10v-2Fe-#al),該合金與飛機結構件中常用的30CrMnSiA高強度結構鋼性能相當,具有優異的鍛造性能;
Ti153(Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn),該合金冷加工性能比工業純鈦還好,時效後的室溫抗拉強度可達1000MPa以上;
β21S(Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si),該合金是由美國鈦金屬公司Timet分部研製的一種新型抗氧化、超高強鈦合金,具有良好的抗氧化性能,冷熱加工性能優良,可製成厚度為0.064mm的箔材;

鋼管公司(NKK)研製成功的SP-700(Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe)鈦合金,該合金強度高,超塑性延伸率高達2000%,且超塑成形
溫度比Ti-6Al-4V低140℃,可取代Ti-6Al-4V合金用超塑成型-擴散連接(SPF/DB)技術製造各種航空航天構件;
俄羅斯研製出的BT-22(TI-5v-5Mo-1Cr-5Al),其抗拉強度可達1105MPA以上
(4)
阻燃鈦合金。常規鈦合金在特定的條件下有燃烷的傾向,這在很大程度上限制了其應用。針對這種情況,各國都展開了對阻燃鈦合金的研究並取得一定突破。羌國研
制出的Alloy
c(也稱為Ti-1720),名義成分為50Ti-35v-15Cr(質量分數),是一種對持續燃燒不敏感的阻燃鈦合金,己用於F119發動機。BTT-
1和BTT-3為俄羅斯研製的阻燃鈦合金,均為Ti-Cu-Al系合金,具有相當好的熱變形工藝性能,可用其製成復雜的零件[26]。
(5)醫用鈦合金。

無毒、質輕、強度高且具有優良的生物相容性,是非常理想的醫用金屬材料,可用作植人人體的植人物等。目前,在醫學領域中廣泛使用的仍是Ti-6Al-4v

ELI合金。但後者會析出極微量的釩和鋁離子,降低了其細胞適應性且有可能對人體造成危害,這一問題早已引起醫學界的廣泛關注。羌國早在20世紀80年代
中期便開始研製無鋁、無釩、具有生物相容性的鈦合金,將其用於矯形術。日本、英國等也在該方面做了大量的研究工作,並取得一些新的進展。例如,日本已開發
出一系列具有優良生物相容性的α+β鈦合金,包括Ti-15Zr-4Nb_4ta-0.2Pd、Ti-15Zr-4Nb-aTa-0.2Pd-
0.20~0.05N、Ti-15Sn-4Nb-2Ta-0.2Pd和Ti-15Sn-4nb-2Ta-0.2Pd-0.20,這些合金的腐蝕強度、疲勞
強度和抗腐蝕性能均優於Ti-6Al-4v
ELI。與α+β鈦合金相比,β鈦合金具有更高的強度水乎,以及更好的切口性能和韌性,更適於作為植入物植入人體。在美國,已有5種β鈦合金被推薦至醫學
領域,即TMZFTM(TI-12Mo-^Zr-2Fe)、Ti-13Nb-13Zr、Timetal
21SRx(TI-15Mo-2.5Nb-0.2Si)、Tiadyne
1610(Ti-16Nb-9.5Hf)和Ti-15Mo。估計在不久的將來,此類具有高強度、低彈性模量以及優異成形性和抗腐蝕性能的廬鈦合金很有可能
取代目前醫學領域中廣泛使用的Ti-6Al-4V ELI合金[28,32]。

Ⅶ 鈦合金的硬度是多少

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,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。

Ⅷ 鈦合金的優點是什麼

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(~4.5g
cm-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??C,預期可達700??C。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??C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

Ⅸ 鈦合金tc2好還是tc4好

沒有好壞之分,只有合適

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。

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