鈦合金的碳以什麼形態存在

1. 金屬材料中為什麼含有碳

以鋼鐵舉例如下。
鋼鐵中碳的來源:
煉鐵的原料之一是鐵礦石,鐵礦石主要成份是Fe2O3,沒有碳.
煉鐵的原料之二是焦碳.煉鐵過程部分焦碳留在了鐵水中,導致鐵水中含碳.

碳在鋼鐵中主要以兩種形式存在：
一種是化合碳，即碳以化合形態存在，主要以鐵的碳化物和合金元素的碳化物形態存在。例如Fe3C、Mn3C、Cr3C2、WC、W2C、VC、MOC、TiC等。
另一種是游離碳，例如鐵碳固溶體中的碳、無定形碳、石墨碳、退火碳等，統稱為游離碳。在鋼中，一般是以化合碳為主，游離碳只存在於鐵及經退火處理的高碳鋼。化合碳與游離碳總和，稱為總碳量。紅外碳硫分析儀就是測定樣品中的總碳量。

2. 鈦合金馬氏體形態有那些各有何性能特點其與鋼中的馬氏體有何異同

馬氏體是碳在α-Fe中的過飽和固溶體。馬氏體的組織形態有板條馬氏體和片狀馬氏體，板條馬氏體的強韌性好，片狀馬氏體硬而脆。馬氏體具有高硬度、高強度，馬氏體的硬度和強度主要取決於馬氏體的含碳量。

3. 鈦金屬（Ti）在不銹鋼中起什麼作用

鉻-鎳奧氏體不銹鋼在450～800℃溫度區加熱，常發生沿晶界的腐蝕破壞，稱為晶間腐蝕。一般認為，晶間腐蝕是碳從飽和的奧氏體以Cr23C6形態析出。造成晶界處奧氏體貧鉻所致。防止晶界貧鉻是防止晶間腐蝕的有效方法。如將各種元素按與碳的親和力大小排列，順序為：Ti、Zr、V、Nb、W、Mo、Cr、Mn。鈦和鈮與碳的親和力都比鉻大，把它們加入鋼中後，碳優先與它們結合生成碳化鈦（TiC）和碳化鈮（NbC），這樣就避免了析出碳化鉻而造成晶界貧鉻，從而有效防止晶間腐蝕。
另外，鈦和鈮與氮可結合生成氮化鈦和氮化鈮，鈦與氧可結合生成二氧化鈦，奧氏體中還能溶解一部分鈮（約0.1%）。考慮這些因素，實際生產中為防止晶間腐蝕，鈦和鈮加入量一般按下式計算：
Ti=C×5～0.8%
Nb≥10×C%
含鈦和鈮的鋼固溶處理後得到單相奧氏體組織，這種組織處於不穩定狀態，當溫度升高到450℃以上時，固溶體中的碳逐步以碳化物形態析出，650℃是Cr23C6形成溫度，900℃是TiC形成溫度，920℃是NbC形成溫度。要防止晶間腐蝕就要減少Cr23C6含量，使碳化物全部以TiC和NbC形態存在。由於鈦和鈮的碳化物比鉻的碳化物穩定，鋼加熱到700℃以上時，鉻的碳化物就開始向鈦和鈮的碳化物轉化。穩定化處理是將鋼加熱到850～930℃之間，保溫1h，此時鉻的碳化物全部分解，形成穩定的TiC和NbC，鋼的抗晶間腐蝕性能得到改善。
不銹鋼中加入鈦和鈮，在一定條件下彌散析出Fe2Ti和Fe3Nb2金屬間化合物，鋼的高溫強度有所提高。由於鈮的價格昂貴（是鈦的70倍），廣泛採用的是加鈦不銹鋼。含鈦鋼存在一些缺點，如：TiO2和TiN以夾雜物存在，含量高且分布不均，降低鋼的純凈度；鑄錠表面質量差，增加工序修磨量，極易造成大批廢品；成品拋光性能不好，很難得到高精度表面等。

4. 鈦合金的特性

鈦合金是以鈦為基礎加入其他元素組成的合金。
鈦合金的特性：
1、強度高
鈦合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右， 鈦合金僅為鋼的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 鈦合金、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。
原理：
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。
用途：
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。

5. 鈦合金中的鈦金屬是由什麼構成的保持其化學性質的最小粒子是什麼

鈦合金是以鈦為基礎加入了其它元素組成的合金。鈦合金的化學成分為，鋁，硼，鐵，硅，碳，氮，氫，氧，……。所謂合金其實是一種復雜的物理化學固熔體，鈦合金材料具有質量輕，強度大，彈性小，耐高溫，耐磨損和耐腐蝕等特點。
主要用於軍工，航空航天，火箭，導彈部件，廣泛應用於人工關節，齒科，（普通工業也會用到鈦，鈦的等級也有很多，不同行業根據要求會選擇合適等級的鈦。）鈦在鈦合金中主要以原子團狀態存在，鈦合金不具有金屬鈦的物理化學性質

6. 鈦合金是什麼有什麼特性

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。

特性：

1、首先肯定是鈦靶可以做出很多種顏色，比如鈦灰色，槍灰色，黑色，仿金色，咖啡色，藍色，紫色等等還有很多。

2、其次鈦附著力很好，對於陶瓷和玻璃基片也具有非常好的附著力，所以鈦可用於附著力較差膜材的底膜材料。鈦也可用作薄膜電阻或薄膜電容器的製作材料。

3、鈦對活性氣體的吸附性很強，蒸發在汞壁上的新鮮Ti膜形成一個高吸附能力的表面，有著優異的吸氣性能，幾乎能和除惰性氣體以外的所有氣體發生化學反應。這一性質使得Ti在超高真空抽氣系統中作為吸氣劑而得到廣泛的應用，如用在鈦升華泵、濺射離子泵中等。

4、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。

(6)鈦合金的碳以什麼形態存在擴展閱讀：

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。

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。

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。

7. 為什麼C(碳)是自然界有游離態存在的非金屬元素

元素以單質形態存在則為游離態，元素以化合物形態存在則為化合態。
不同金屬的化學活動性不同，它們在自然界中存在形式也各不相同。1.少數化學性質不活潑的金屬，在自然界中能以游離態存在，如金、鉑、銅、銀.2.化學性質比較活潑的金屬，在自然界中以化合態存在。大多數金屬在自然界中是以化合態存在的，如鋁以鋁土礦形式存在，鐵以鐵礦石形式存在。人們日常應用的金屬材料，多為合金或純金屬，這就要求人們必須把金屬從從礦物中提煉出來，也就是金屬的冶煉

8. 鈦合金VS鋁合金

以鈦為基加入其他合金元素組成的合金稱作鈦合金。鋁合金是純鋁加入一些合金元素製成的。

鋁合金的物理力學性能：易加工、耐久性高、適用范圍廣、裝飾效果好、花色豐富。 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。

鈦合金具有強度高，密度小，機械性好，韌性和抗蝕性能好等特點。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，生產工藝復雜等特點。

(8)鈦合金的碳以什麼形態存在擴展閱讀：

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。

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。

9. 在固態下，碳在鐵碳合金中以什麼形式存在

以三種形式存在：（1）溶於鐵中形成固溶體；（2）與鐵作用形成金屬化合物Fe3C；（3）以石墨形態獨立存在（只見於鑄鐵）