大钛合金及熔炼分析报告

熔炼概述
熔炼部分着重讲了金属液和炉气及周围介质之间相互作 用，精炼原理及工艺； 介绍微量变质元素的变质作用机理，融合着物理化学、 冶金原理及金属学的基本原理在合金及熔炼工艺中的实 际应用。
二、铸造钛合金熔炼
钛合金在现代工业中的应用越来越广泛，而钛在工业上的广泛应用推动了 钛工业的迅速发展, 钛的生产能力正在逐年提升, 并将陆续超过铅、锌、铜 成为名副其实的第三金属。钛在地壳中的丰富度占第七位，含量为0.42%。
1、钛合金基本知识
钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金。 钛合金密度小，比强性能都很好，具有优良的综合 性能，是一种新型的、很有发展潜力和应用前景的轻质 结构材料。
钛合金的分类
按钛合金热处理组织可分为： α型钛合金： 组织为α固溶体，牌号为TA；
升温 马氏体 奥氏体 应用范围：航空航天、生物医疗、机械电子、汽车工业和 日常生活等多个领域。
[1] 李军. 稀有金属材料与工程, 2003, 32(5): 398~402.
1.1 SMA医学应用和发展趋势
1. 形状记 忆效应 SME
(a)预压缩 (b)受热扩张后 (c)植入腔道内效果
2. 超(伪) 弹性SE
形状记忆合金( Shape Memory Alloy, SMA)
特 点：1、形状记忆效果 （Shape Memory Effect，简 称SME）：具有热弹性或应力诱导马氏体相变特征的材 料在进行一定限度的变形后，经随后的加热到一定温度 时，材料能完全、部分恢复到变形前的形状和体积的现 象。 2、超弹性（ Superelasticity，简称SE）：材料 在外力作用下产生远超过弹性极限应变量的应变，而且 卸载时应变可恢复到原来状态的现象。 本 质： β 降温/应变 α
再次加热-绽放
拥有“大脑”的合金
Yes, I can also remember
对外界环境刺激做出 反应——神经元
对温度变化做出反应 ——微观组织相变
[1] 金万军. 生物医用Ti-Ta基合金的形状记忆效应和力学性能的研究[D]. 厦门：厦门大学, 2009 [2] 徐祖耀. 形状记忆材料[M]. 上海: 上海交通大学出版社, 2000 [3] K. Otsuka. Shape Memory Materials[M]. Cambridge: Cambridge University Press, 1988
β型钛合金：
组织为β固溶体，牌号为TB； （α+β）型钛合金： 组织为(α+β)固溶体，牌号为 TC。
2、钛合金的应用和前景
钛及钛合金越来越多地用于化工机械、船舶工业、汽车 工业、石油天然气工业, 以及食品、医疗设备等工程。
钛合金的应用
对于钛合金, 精密铸造是最成功也是应用最广泛的近终成形制造技术, 它可 显著提高原材料的利用率，钛合金铸件的力学性能及其稳定性明显改善,世 界钛工业和钛材加工技术得到了飞速发展，海绵钛、变形钛合金和钛合金 加工材的生产和消费都达到了很高的水平，在航空航天领域、舰艇及兵器等 军品制造中的应用日益广泛，钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件， 其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。 钛及其合金已在一般工业中应用，用于制作电解工业的电极，发电站的冷凝 器，石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等。此外还用于生 产贮氢材料和形状记忆合金等。
TC4钢管
纯钛基本知识
纯钛是银白色的金属，它具有很多优良特性： （1）、钛的密度小，比强度高。 （2）、钛是无磁性金属，无毒且与人体组织及血液有很好的相容性。 （3）、熔点高，被列为耐高温金属。 （4）、在低温下保持良好的韧性及塑性，是低温容器的理想材料。 （5）、常温下在空气中或含氧的介质中，钛表面生成一层致密的、附著力 强、惰性大的氧化膜，保护钛基体不被腐蚀，表现出很强的耐蚀性。液态 钛几乎能溶解所有的金属，因此可以和很多金属形成合金。
它们具有比强度高、力学性质接近人骨，强度远优于纯 钛，还具有耐疲劳、耐腐蚀及生物相容性优良等特点。 广泛用于各种人工关节人工骨、骨固定器件、义齿、齿 科嵌、固定桥等
钛合金烤瓷牙
它主要是指介于贵金属烤瓷牙和镍铬合金烤瓷牙之间的烤瓷牙材 料，此种瓷牙从严格意义上来说，保证人体亲和性好，而且此种 材料是比较适合人体健康的要求，其使用寿命会大。
钛合金支架能很好的帮助恢复牙体形态和功能，且强度 高，表面光滑、耐磨损、耐腐蚀，一种永久修复体，适 用于一切固定者。尤其是它的生物相容性好，对镍离子 敏感的人比较适合，现已被广泛地推广应用于前牙的修 复
LOGO
引例：
用形状记忆合金制成的花苞受温度影响后的变化情况
室温-花苞
加热-绽放
冷至室温-花苞
大钛合金及熔炼分析报告
目录
一、合金及熔炼总体概述
二、铸造钛合金及其熔炼 1、基本知识
2、应用前景
三、学习心得体会 四、课程总结
一、合金及熔炼总体概述
合金概述
本书一共分三篇，分别为铸铁合金及熔炼、铸钢合金及 熔炼、铸造非铁合金及熔炼。其中重点是铸造非铁合金 及熔炼。 非铁合金包括铝合金、铜合金、镁合金、锌合金、钛合 金等。 其中成分及铸造工艺即凝固条件决定组织，组织决定性 能。 合金性能包括：力学性能、物理性能、工艺性能。
应变诱导马氏体相变产生的超弹性行为使合金具有比普通刚性材料更 低的弹性模量！特别是钛合金具有远低于不锈钢的弹性模量。
[1] Niinomi M, et al., Metall Mater Trans A, 2002, 33(4): 77-86
钛合金的发展前景
目前, 钛合金材料开发新的应用领域, 特别是在汽车、火车、磁浮 列车、钛自行车, 高楼外墙装饰等民用领域的应用前景十分广阔, 这是钛在21世纪为人类造福的价值所在。
钛合金高档山地车
（1）在医药行业中的应用
近年来钛及其合金以其与骨相近似的弹性模量、良好的生物相容性及在生 物环境下优良的抗腐蚀性在临床上得到了 越来越广泛的应用医学领域钛合金主要用于制造植入人体 内的医 疗器件、假体或人工器官和辅助治疗设备的钛合金。