⑴ 為什麼高強度材料,包括合金鋼,鋁合金,鈦合金等容易產生應力腐蝕和氫脆
氫脆和應力腐蝕的形成,都有一個必要條件,就是應力。從氫致斷裂的形成機理來說,都是在外應力的作用下,滲入基材內的氫原子,在應力梯度作用下,向應力集中的位置偏聚集,形成微裂紋,當微裂紋繼續擴展,原本具有韌性的材料就會發生脆性斷裂。氫脆和應力腐蝕斷裂的機理相同,只是氫的來源不同。
之所以是高強度的材料,一個重要的原因就是應為它們在工作中,需要承受較大的應力。
⑵ 鈦合金和不銹鋼哪個彈性好,不易腐蝕,不易變形
一,鈦與不銹鋼耐腐性的比較:
1.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。
2.不銹鋼的耐腐蝕性能一般隨鉻含量的增加而提高。其基本原理是,當鋼中有足夠的鉻時,在鋼的表面形成非常薄的至密的氧化膜,它可以防止進一步的氧化或義腐蝕。氧化性的環境可以強化這種膜,而還原性環境則必然破壞這種膜,造成鋼的腐蝕。
二,不銹鋼的品種很多,馬氏體不銹鋼的彈性就比鈦合金要好。如果彈性要求一般,可採用鈦彈板。
三,鈦鋼製品的特點:耐強酸、耐強鹼,不變色、不過敏、不變形、堅硬、光亮。並通過人工汗液測試,完全不腐蝕、不變色、不褪色、不過敏。
⑶ 鈦合金和鈦鋼哪個材料好
鈦合金好。
鈦合金輕巧,耐腐蝕。對皮膚無害,而且不易變形。
純鈦比重一般是4.5,而鈦合金是8.9,材料相當於鈦合金的一半。所以做出來的眼鏡架用手掂起來比較輕,這是區分這兩種眼鏡架最簡單的方法。
鈦合金眼鏡架會相對於純鈦眼鏡架要稍微重一些,但是這兩都是優質的材料,所以從外觀上來看給人的感覺比較舒服。
純鈦材料的眼鏡架在焊接的過程中,不會與真空中的氧氣接觸;而鈦合金材料的眼鏡架焊接(稱為:點焊),焊出來的痕跡像「坡」形狀,這是區分這兩種眼鏡架最有效的方法之一。
(3)鈦合金和鋼哪個容易氫脆擴展閱讀:
鈦合金的密度一般在4.51g/cm3左右,僅為鋼的60%,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,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。
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。
⑷ 鈦合金易斷還是鋼易斷
鈦合金一般更不易斷。
鈦是一種新型金屬,鈦的性能與所含碳、氮、氫、氧等雜質含量有關,最純的碘化鈦雜質含量不超過0.1%,但其強度低、塑性高。99.5%工業純鈦的性能為:密度ρ=4.5g/立方厘米,熔點為1725℃,導熱系數λ=15.24W/(m.K),抗拉強度σb=539MPa,伸長率δ=25%,斷面收縮率ψ=25%,彈性模量E=1.078×105MPa,硬度HB195。
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。
⑸ 鈦合金比鋼堅硬嗎
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。
第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。
目前,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。
世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;
日本鋼管公司(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。羌國研製出的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。
鈦無毒、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]。
⑹ 鈦和鋼哪個更硬
純鈦的硬度不如鋼,但是有些鈦合金的硬度能和高強度鋼相當,甚至超過鋼。
鋼是對含碳量質量百分比介於0.02%至2.11%之間的鐵碳合金的統稱。鈦具有金屬光澤,有延展性。密度為4.5克/立方厘米。熔點1660±10℃。沸點3287℃。化合價+2、+3和+4。電離能為6.82電子伏特。但比強度位於金屬之首。
按化學成分分為碳素鋼,碳素鋼是指鋼中除鐵、碳外,還含有少量錳、硅、硫、磷等元素的鐵碳合金,按其含碳量的不同,可分為:低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼。高碳鋼一般在軍工業和工業醫療業比較多 ,合金鋼為了改善鋼的性能,在冶煉碳素鋼的基礎上,加入一些合金元素而煉成的鋼。
(6)鈦合金和鋼哪個容易氫脆擴展閱讀:
在文藝復興之前很久,人們已經懂得使用各種低效的方法來生產鋼,但是鋼的普及化要等到十七世紀,也就是有了更高效的生產法之後。自從在十九世紀發明了貝塞麥煉鋼法之後,鋼就成了一種可大量生產的廉價材料。
後來煉鋼法經過更多的改進,例如鹼性氧氣煉鋼法,使得鋼的生產價格更低,但同時品質更好。時至今日,鋼已經成為世界上普遍的材質,年生產量達十三億噸。在各種建築、基礎設施、工具、船隻、汽車、機械、電器及武器中,鋼都是一種主要的成分。現代鋼鐵一般用各種標准化團體所制定的不同品質標准來區分。
⑺ 請問鋼,鋁,鈦合金的主要優缺點有哪些
鋼,強度好,通過不同的合金配比及熱處理可以滿足很多不同的要求;容易加工,焊接性能好,有磁性。容易銹蝕。
鋁,導熱導電性能好,比重低,容易加工成型,鋁合金比強度高。不耐高溫。
鈦合金,強度好,比重低,耐腐蝕。加工困難,成本較高。
⑻ 鈦合金比不銹鋼更脆嗎
1、組成不同:
(1)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。
(2)不銹鋼指耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質和酸、鹼、鹽等化學浸蝕性介質腐蝕的鋼,又稱不銹耐酸鋼。實際應用中,常將耐弱腐蝕介質腐蝕的鋼稱為不銹鋼,而將耐化學介質腐蝕的鋼稱為耐酸鋼。
2、性能不同:
(1)鈦是一種新型金屬,鈦的性能與所含碳、氮、氫、氧等雜質含量有關,最純的碘化鈦雜質含量不超過0.1%,但其強度低、塑性高。
(2)不銹鋼:焊接性;耐腐蝕性:絕大多數不銹鋼製品要求耐腐蝕性能好;拋光性能:當今社會不銹鋼製品在生產時一般都經過拋光這一工序,只有少數製品如熱水器、飲水機內膽等不需要拋光。
3、作用不同:
(1)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。
(2)304不銹鋼廣泛用於幕牆、側牆、屋頂及其它建築用途,但在侵蝕性嚴重的工業或海洋大氣中,則316不銹鋼。
⑼ 鋼和鈦合金哪個好點
純鋼製品價格高,不純鋼的比較容易生銹,鈦合金性價比要高的多,不過硬度不能和鋼相比
⑽ tc4鈦合金和316l不銹鋼哪個更耐腐蝕
TC4鈦合金具有優良的耐蝕性、小的密度、高的比強度及較好的韌性和焊接性等一系列優點,在航空航天、石油化工、造船、汽車,醫葯等部門都得到成功的應用。
●TC4鈦合金力學性能:
規定殘余伸長應力σr0.2/MPa≥825,伸長率δ5(%)≥10,
●TC4鈦合金密度:
4.5(g/cm3)
●TC4鈦合金化學成分:
TC4含鈦(Ti) 餘量,鐵(Fe)≤0.30,碳(C)≤0.10,氮(N)≤0.05,氫(H)≤0.015,氧(O)≤0.20,鋁(Al)5.5~6.8,釩(V)3.5~4.5[1-2]
●TC4鈦合金密度:
4.5(g/cm3)工作溫度-100~550(℃)
化學成分
TC4含鈦(Ti) 餘量,鐵(Fe)≤0.30,碳(C)≤0.10,氮(N)≤0.05,氫(H)≤0.015,氧(O)≤0.20,鋁(Al)5.5~6.8,釩(V)3.5~4.
316L精鋼.鈦材鋼 材料新牌號:022Cr17Ni12Mo2[2]
添加Mo(2~3%) ,優秀的耐腐蝕性,耐高溫、抗蠕變性能優秀。
特點
1)冷軋產品外觀光澤度好,漂亮;
2)由於添加Mo,耐腐蝕性能,特別是耐點蝕性能優秀;
3 ) 高溫強度優秀
4)優秀的加工硬化性(加工後弱磁性)
5)固溶狀態無磁性;
6)相對304不銹鋼,價格較高。
適用范圍
管道用, 熱交換器, 食品工業,化工工業,鍾表工業等。
化學成分%
C≤0.03[2]
Si≤1.0
Mn≤2.00
P≤0.045
S≤0.030
Ni:10.0-14.0
Cr:16.0-18.0
Mo:2.0-3.0
熱處理
熔 點:1375~1450C;
固溶處理:1010~1150C。
從成分上說含鉻鈦都有耐腐蝕性,這個要說的是TC4本來就是鈦的一個種類,316L只是含有鉻。這個就很好分了。一個是本身就是耐腐蝕的,一個是添加了少量耐腐蝕的。