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鈦合金民用於哪些產品

發布時間:2023-03-01 03:45:42

㈠ 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。

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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)。

㈡ 鈦合金的主要應用領域是什麼

鋁合金在聲國中很常見,廣泛用於工業之中,如汽車,建築門窗,航空以及其他工業領域。主要說下鈦合金,鈦合金具有高的比強度、優良的耐熱、耐蝕性及斷裂韌性等優點,在航空、航天、石化、醫療及地質等領域受到極大青睞,但由於其價格昂貴,限制了其進一步推廣應用。

㈢ 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:

㈣ 鈦合金的作用,可以用來製作

鈦合金的應用比較廣泛。鈦合金有密度小、強度高、耐腐蝕等優點,是一種優質的金屬材料,理論上只要需要以上優點的零件都可以用鈦合金製作。但是由於鈦合金材料價格昂貴,且加工成本也高(鈦合金是機械加工行業最難加工的材料之一),所以從經濟角度考慮很多零件不會用鈦合金,熟話說「好鋼要用在刀刃上」嘛。鈦合金製成的零件價格都很昂貴,目前鈦合金主要應用於航空、航天、以及有特殊要求的零件等特殊領域。由於其密度小、強度高常用來製造飛機發動機上的零件,以及機身上的需要受力的結構件;特製的高溫鈦合金、耐熱鈦合金等還會用來製作航天器的外殼;鈦合金由於耐腐蝕、強度高,所以還會被用來製作成植入人體的「替代骨骼」;由於鈦合金材料的高強度特性,很多民用產品上的強度要求較高的結構件也會用這種材料,例如離心式空氣壓縮機組內的轉速高達五、六萬轉/每分鍾的離心葉輪。鈦合金的應用很多的,不能一一列舉。
PS:我這里說的是鈦合金哦,鈦元素含量佔50%以上的才叫鈦合金哦。目前市面上那種所謂的鈦合金門窗,其實不是真正意義上的鈦合金,那種應該叫「鋁鈦合金」或是「鎂鈦合金」,其裡面鈦元素含量不足1%,就是看中了鈦的優良特性,所以在鋁合金或是鎂合金材料中加入微量鈦元素來調整材料的特性,使材料更結實耐用。

㈤ 鈦合金ta1有哪些用途

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。

㈥ 鈦的用途是什麼

應用於塗料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、化妝品等工業。

鈦白粉學名二氧化鈦(TiO2),是一種十分穩定的氧化物,具有優良的光學和顏料性能,主要用作白色無機顏料。它的無毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度,被認為是目前世界上性能最好的一種白色顏料。


鈦產業鏈可以分為以下四個部分:

1、鈦鐵礦、金紅石等原始礦產的選礦,通過物理方法取得品位更高的精礦。

2、通過對精礦的再加工提純,製取高純度的二氧化鈦,用於鈦白粉行業。

3、通過對二氧化鈦的氧化、還原等工藝手段生成四氯化鈦,製取中間產品海綿鈦。

4、通過對海綿鈦的熔鑄加工,製取晶體結構緻密的鈦錠,用於生產鈦材及各種鈦合金。

㈦ 鈦合金有哪些性質和用途

(1)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。

(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。

㈧ 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。

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