钛(合金)材的特征---乘钒钛文化之风 创钒钛产业之都

钛（合金）材的特征---乘钒钛文化之风创钒钛产业
之都
原创邹建新范兴平杨英丽教授等
（1）工业纯钛
所谓的“工业纯钛”是指含有一定量杂质的纯钛，其氧、氮、碳、氢、铁、硅等杂质总量一般为0.2%~1.0%。

这些杂质使工业纯钛既具有一定的强度和硬度，又有适当的塑性和韧性，可用做结构材料。

我国按杂质含量和力学性能将工业纯钛分为9级，见GB/T3620.1-2007标准中TA1ELI~TA4) 。

纯钛的力学性能主要用氧、铁的添加量调整，拉伸断裂强度在240~580MPa范围内，杂质元素含量越多，强度越高，延性下降。

钛的低温性能很好，在液氮温度下仍有良好的机械性能，强度高而仍保持有良好的塑性和韧性。

（2）α型钛合金
室温下基本是α相组织的一类钛合金通称α型钛合金，该类合金中主要含有α相稳定元素及中性元素。

工业纯钛是典型的α型钛合金，α型钛合金中的主要元素是铝、锆、锡等。

当加入少量β相稳定元素时，可以得到近α型钛合金，显微组织上除α相基体外，还有少量β相。

典型的α型钛合金有Ti-8Al-1Mo-1V、IMI685（Ti-6Al-5Zr-0.5Mo-0.25Si），GB/T3620.1-2007标准中TA系列则属此
类。

性能：室温强度低，高温强度高；具有良好的抗氧化性、焊接性和耐蚀性，热处理强化程度有限，一般采用退火态使用。

牌号：GB/T3620.1-2007标准中的TA5~TA28等，常用的有TA5、TA7、TA9、TA10、TA11、TA18、TA24等，以TA7最常用。

TA7还具有优良的低温性能。

用途：用于制造500℃以下温度工作的火箭、飞船的低温高压容器，航空发动机压气机叶片和管道、导弹燃料缸等。

TA5主要用于制造船舰零件。

（3）β型钛合金
包括全β型钛合金和近β型钛合金两类。

这类钛合金含有大量的β相稳定元素，多数还含有铝、锆、锡等元素。

β型钛合金的室温强度可达到α+β钛合金水平，具有最佳的工艺性能，不过其高温强度比不上α+β合金。

近β钛合金的显微组织也是由α+β钛合金两相组成。

典型的β型钛合金如Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al（TB3），典型的近β钛合金如Ti-10V-2Fe-3Al（TB6）。

牌号：录入国标的有TB2~TB11共十个，还有几十个合金未录入国际标准。

该类钛合金可通过热处理强化，录入国标的均已得到实际应用。

性能：合金的强度高、塑性好，冷加工成型性能好，焊接性较好（但比不上TA类钛合金），热稳定性较差。

用途：用于制造350℃以下温度工作的飞机压气机叶片、弹簧、紧固件等。

（4）α＋β型钛合金
含有较多的α相稳定元素和β相稳定元素，室温下具有α+β两
相混合的组织结构。

这些相的金相形态和数量依成分、热加工变形和热处理方式而异。

这类合金可经处理得到很高的强度水平，典型例子有Ti-6Al-4V(IMI318)合金和IMI550 (Ti-4Al-2Sn-4Mo-0.5Si)。

Ti-6Al-4V合金至今仍是使用最广泛的钛合金。

性能：具有α型和β型钛合金的优点，但焊接性能不如α型钛合金、较β型钛合金优异，可通过热处理来强化。

牌号：GB/T3620.1-2007标准中的TC1~TC26，常用的有TC4、TC9、TC10、TC11、TC18等，以TC4最为常用。

用途：制造400℃以下工作的航空发动机压气机叶片，火箭发动机外壳，火箭和导弹的液氢燃料箱部件，船舰耐压壳体等。

TC10是在TC4基础上发展起来的，具有更高的强度和耐热性。

参考文献：《钒钛产品生产工艺与设备》，北京：化学工业出版社，作者：邹建新等，2014.01
《钒钛物理化学》，北京：化工出版社，作者：邹建新，2016
（钒钛资源综合利用四川省重点实验室【攀枝花学院】，cnzoujx@）
四川省钒钛工程技术中心。