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鈦是一種新型金屬,鈦的性能與所含碳,氮,氫,氧等雜質(zhì)含量有關(guān),**純的碘化鈦雜質(zhì)含量不超過0.1％,但其強(qiáng)度低,塑性高。99.5％工業(yè)純鈦的性能為：密度ρ=4.5g/cm3,熔點(diǎn)為1725℃,導(dǎo)熱系數(shù)λ=15.24W/(m.K),抗拉強(qiáng)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。

用途 鈦合金具有強(qiáng)度高而密度又小,機(jī)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(zhì)。還有抗磨性差,生產(chǎn)工藝復(fù)雜。鈦的工業(yè)化生產(chǎn)是1948年開始的。航空工業(yè)發(fā)展的需要,使鈦工業(yè)以平均每年約 8%的增長速度發(fā)展。目前世界鈦合金加工材年產(chǎn)量已達(dá)4萬余噸,鈦合**號(hào)近30種。使用**泛的鈦合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工業(yè)純鈦（TA1,TA2和TA3）。 　　鈦合金主要用于制作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)部件,其次為**,導(dǎo)彈和高速飛機(jī)的結(jié)構(gòu)件。60年代中期,鈦及其合金已在一般工業(yè)中應(yīng)用,用于制作電解工業(yè)的電極,發(fā)電站的冷凝器,石油精煉和海水淡化的加熱器以及環(huán)境污染控制裝置等。鈦及其合金已成為一種耐蝕結(jié)構(gòu)材料。此外還用于生產(chǎn)貯氫材料和形狀記憶合金等。

鈦合金的分類

鈦是同素異構(gòu)體,熔點(diǎn)為1720℃,在低于882℃時(shí)呈密排六方晶格結(jié)構(gòu),稱為α鈦；在882℃以上呈體心立方品格結(jié)構(gòu),稱為β鈦。利用鈦的上述兩種結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn),添加適當(dāng)?shù)暮辖鹪?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**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。

(1)比強(qiáng)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(qiáng)度才接近普通鋼的強(qiáng)度,一些高強(qiáng)度鈦合金超過了許多合金結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度。因此鈦合金的比強(qiáng)度(強(qiáng)度/密度)遠(yuǎn)大于其他金屬結(jié)構(gòu)材料,見表7-1,可制出單位強(qiáng)度高,剛性好,質(zhì)輕的零,部件。目前飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件,骨架,蒙皮,緊固件及起落架等都使用鈦合金。

(2)熱強(qiáng)度高

使用溫度比鋁合金高幾百度,在中等溫度下仍能保持所要求的強(qiáng)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(nèi)仍有很高的比強(qiáng)度,而鋁合金在150℃時(shí)比強(qiáng)度明顯下降。鈦合金的工作溫度可達(dá)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(zhì)中工作,其抗蝕性遠(yuǎn)優(yōu)于不銹鋼；對(duì)點(diǎn)蝕,酸蝕,應(yīng)力腐蝕的抵抗力特別強(qiáng)；對(duì)堿,氯化物,氯的有機(jī)物品,硝酸,**等有優(yōu)良的抗腐蝕能力。但鈦對(duì)具有還原性氧及鉻鹽介質(zhì)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(xué)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(jié)構(gòu)材料。

(5)化學(xué)活性大

常用鈦合金介紹-

1. 工業(yè)純鈦 YA1,YA2,YA3 沖壓性能優(yōu)良?？蛇M(jìn)行各種形式的焊接,焊接性能良好,焊接接頭可達(dá)基體金屬強(qiáng)度的90%。易于鋸和砂輪切割,機(jī)械加工性能良好。耐蝕性能優(yōu)良　用于350℃以下,受力小的零件及沖壓成各種復(fù)雜形狀的零件。如火電站凝汽器；船用海水腐蝕的管道系統(tǒng),閥門,泵；化工熱交換器,泵體,蒸餾塔；海水淡化系統(tǒng),鍍鉑陽極；飛機(jī)的骨架,蒙皮,發(fā)動(dòng)機(jī)部件,橫梁等

2.. 鈦合金TA6 具有良好的焊接性能,有較高的蠕變強(qiáng)度,但工藝可塑性較低,可熱狀態(tài)下變形,合金在承受軸向負(fù)荷時(shí),對(duì)切口沒有敏感性,切削性能尚好 400℃以下工作的零件及焊接件

鈦合金TA7 沖壓性能差,熱塑性尚好。可進(jìn)行各種形式的焊接,性能良好,焊接接頭強(qiáng)度和塑性可與基體金屬相等。機(jī)械加工性能與工業(yè)純鈦相同。耐蝕性良好,高溫?zé)岱€(wěn)定性良好　做500℃以下長期工作的結(jié)構(gòu)件,可做各種模鍛件

鈦合金TA8 熱塑性良好?？蛇M(jìn)行各種形式焊接,焊接性良好。機(jī)加工性與工業(yè)純鈦相同?？寡趸粤己?nbsp;500℃以下長期工作零件?？梢灾圃彀l(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤和葉片

鈦合金TC1 沖壓性良好?？蛇M(jìn)行各種形式焊接,焊接性良好。機(jī)加工性與工業(yè)純鈦相同?？寡趸粤己谩∽?00℃以下工作的零件。適于各種板材,沖壓和焊接零件

鈦合金TC2 在350℃下,100h的持久強(qiáng)度在400MPa以上,熱加工有良的塑性。加熱到350-400℃,沒有發(fā)脆傾向,因此,可用其焊接在高溫下工作的零件　做500℃以下工作的零件,焊接件,模鍛件和彎曲加工的零件等

鈦合金TC4 沖壓性差,熱塑性良好?？蛇M(jìn)行各種形式的焊接,焊接接頭強(qiáng)度可達(dá)基體金屬強(qiáng)度90%。機(jī)械加工性能尚好,需要用硬質(zhì)合金刀具,大走刀量,慢速,充分冷卻。耐蝕性能良好,熱穩(wěn)定性好。是應(yīng)用**的鈦合金之一　做400℃以下長期工作的零件