钛合金
钛合金
到α’＋ 残余β相组织。
当含量达到C2时，马氏体转变完全被抑 制，只有残留β相（机械不稳定，在应力 作用下分解）存在。 当含量≥C3时，为机械稳定β相（非热力
学稳定，回火时分解）。
当元素含量超过C4时才得到室温热力学 稳定的β相。
β相稳定元素含量与淬火快冷 组织关系示意图
气体杂质元素的分类与作用
第十一章
钛合金
序
发现于18世纪末。
言
但由于化学活性高，提取困难，直到1910年金属钛才被 美国科学家用钠还原法(亨特法)提炼出来。 1936年卢森堡科学家克劳尔用镁还原法(克劳尔法)还原 TiCl4，制得海绵钛，奠定了金属钛生产的工业基础。其
技术转让到美国，1948年在美国首先开始海绵钛的工业
控制第二相的数量、大小和分布。
典型合金Ti-13V-11Cr-3Al，经固溶淬火冷成形及时效处理，可获得高强
度。该合金已成功制作SR-71飞机的蒙皮。
要进一步提高强度，先要解决韧性低问题。 细化β晶粒可以提高塑性，但不能提高断裂韧性；通过形变热处理改善
断裂韧性。
钛合金的发展趋势
全世界已研制了几百种钛合金，但投入工业生产的不到100种。我国研制 的钛合金有近60种。列入国家标准的已有40余种。 目前钛合金发展的趋势是发展竞争力更强的钛合金，实现高性能化、多 功能化和低成本化。
钛合金的分类
按其成分和室温下的组织分为三类：
α-钛合金 ：显微组织是α相，含有α相稳定元素及一些中性强
化元素。主要元素是铝、锆、锡等。典型合金有Ti-8Al-1Mo-1V。
α+β钛合金 ：显微组织是α+β相，含有较多的α相稳定元素
和β相稳定元素。
钛合金介绍精品PPT课件
钛及钛合金
Titanium and Titanium Alloy
内容提要
一、 简介 二、纯钛 三、钛合金物理冶金基础
四、钛合金的发展与应用
一 、 简介
简介
1791年，英国牧师格累高尔发现了一种新元素。 1795年，法国化学家克拉普罗特以日耳曼神话中 女神坦的名字为它命名“Titanium”，译成中文就 是“钛”。从此，钛便进入了科学家的实验室。
仍保持良好的塑性及韧性)
➢耐腐蚀性(钝化层（TiO2）,纳米尺度，室温下长大极慢) ➢吸气性能（储气、干燥）
纯钛特点
纯钛：一种银白色的金属
特点：
是很活泼的元素。
有很好的钝化性能，钝化膜很稳定，在许多环境中表现出 很好的耐蚀性。有“耐海水腐蚀之王”之称。
高温下，钛的化学活性很高，能与卤素、氧、氮、碳、硫 等元素发生剧烈反应。
α+β型钛合金的退火组织为α+β，以TC加顺序号表示其合金
的牌号。 合金同时含有β相稳定元素和α相稳定元素。组织以α相为主，β 相的数量通常不超过30%。 合金可通过淬火及时效进行强化，多在退火状态下使用。α+β型 钛合金的室温强度和塑性高于α型钛合金，生产工艺比较简单，通 过改变成分和选择热处理制度又能在很宽的范围内改变合金的性 能，应用比较广泛，尤以TC4用途最广，用量最多。
钛合金的分类
β型钛合金: 合金加入了大量的多组元β相稳定元素，同时还
加入α相稳定元素Al。应用的β型钛合金主要为亚稳定的β钛 合金，退火状态为α+β两相组织，将其加热到β单相区后淬火， 因α相来不及析出而得到的过饱和的β相，称为亚稳β相。
该类合金塑性好，易于冷加工成形，成形后可通过时 效处理，使强度提高；
钛合金
民用飞机的上各种材料用量的变化趋势：复合材料和钛合 金的用量不断增多。
机型 B707 B727 B737 B747 B747SP B757 B767 B777 B787
钛合金 0.2
1
2.2 2.5
4
6
2
7
15
复合
材料
1
3
3
1150空客民机机体源自钛合金和复合材料的用量（%）
机型
钛合金 复合材料
第三代客机 A320
高温钛合金成分特点：组元多，合金元素有铝、锡、锆、钼、 硅、铌、稀土等。硅对耐热性有利作用是肯定的，硅和钼共 存时作用更显著。铝、锡、锆固溶强化α相，可改善室温和 高温性能。稀土能阻止β晶粒长大，细化晶粒，并提高热稳 定性和耐热性。大多数高温钛合金成分为Ti-A1-Sn-Zr-Si系 合金，我国还添加了稀土(Ce、Y、Nd、Gd)。
航空飞机的 燃烧室
渗氧：在空气或硼酸盐浴中加热，温度为700～850℃，保温 2～10h，表面形成富氧固溶体和一薄层氧化物，渗氧层厚度 0.02～0.08mm，渗氧后需将氧化物薄层清除掉，以减少脆性。渗 氧可将合金耐蚀性提高7～9倍，但使塑性和疲劳强度下降。
高温钛合金：可在400℃以上长期工作的钛合金。
主要用于航空发动机的压气机盘和叶片等，用它代替部 分钢，可使发动机减重，提高推重比。
退火：消除应力，提高塑性及稳定组织。
工艺：去应力退火、再结晶退火、双重退火、等温退火和真 空去氢退火等。
去应力退火：消除冷变形、铸造及焊接等工艺过程中产生的 内应力，退火过程主要发生回复。退火温度一般为450～650℃。 消除应力退火所需时间取决于工件厚度和残余应力大小。
完全退火：消除加工硬化、稳定组织和提高塑性。这一过程 主要发生再结晶，也称再结晶退火；同时也有α相、βm相在组成、 形态和数量上的变化，大部分α和α+β钛合金都是在完全退火状态 下使用。退火温度介于再结晶温度和相变温度之间，如果超过Ts 点，因形成粗大魏氏组织而使合金性能恶化。
钛合金
钛合金合金元素钛合金是以钛为基加入其他元素组成的合金。
钛有两种同质异晶体：882℃以下为密排六方结构α钛，882℃以上为体心立方的β钛。
合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类：①稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。
其中铝是钛合金主要合金元素，它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。
②稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素，又可分同晶型和共析型二种。
前者有钼、铌、钒等；后者有铬、锰、铜、铁、硅等。
③对相变温度影响不大的元素为中性元素，有锆、锡等。
氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。
氧和氮在α相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,但却使塑性下降。
通常规定钛中氧和氮的含量分别在0.15～0.2％和0.04～0.0 5％以下。
氢在α相中溶解度很小,钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物，使合金变脆。
通常钛合金中氢含量控制在0.015％以下。
氢在钛中的溶解是可逆的，可以用真空退火除去。
[编辑本段]钛合金的分类钛是同素异构体，熔点为1720℃，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α钛；在882℃以上呈体心立方品格结构，称为β钛。
利用钛的上述两种结构的不同特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金（itanium alloy s）。
室温下，钛合金有三种基体组织，钛合金也就分为以下三类：α合金,(α+β)合金和β合金。
中国分别以TA、TC、TB表示。
α钛合金它是α相固溶体组成的单相合金，不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下，均是α相，组织稳定，耐磨性高于纯钛，抗氧化能力强。
在500℃～600℃的温度下，仍保持其强度和抗蠕变性能，但不能进行热处理强化，室温强度不高。
β钛合金它是β相固溶体组成的单相合金，未热处理即具有较高的强度，淬火、时效后合金得到进一步强化，室温强度可达1372～1666 MP a；但热稳定性较差，不宜在高温下使用。
钛合金简介介绍
熔炼
轧制
通过轧机对钛合金进行塑性加工，使其变形并获得所需的形状和尺寸。轧制工艺可以生产出薄板、厚板、棒材和管材等。
锻造
锻造是将钛合金加热至高温，然后通过模具进行塑性变形，以制造出复杂的形状和结构。锻造工艺可以提高钛合金的机械性能和疲劳寿命。
钛合金的焊接可以采用钨极氩弧焊、激光焊、电子束焊等多种方法。焊接过程中应严格控制热输入和保护气体，以防止金属过热和氧化。
尽管钛合金具有许多优良的性能和应用前景，但由于其市场认知度较低，很多企业和消费者对其了解不足。这限制了钛合金在市场上的推广和应用。
为了提高市场认知度，需要加强宣传和推广工作，例如通过举办展览、开展科普活动等方式，向公众普及钛合金的知识和优势。同时，政府和企业也可以通过政策支持和合作项目，推动钛合金在各领域的应用和发展。
钛合金的耐腐蚀性和环保性可以减少对环境的污染和破坏，有利于保护环境。
环境保护
钛合金的挑战与问题
05
由于钛合金的原材料成本较高，且生产过程中需要经过复杂的工艺流程，因此其生产成本相对较高。这限制了钛合金在某些领域的应用，如大规模制造和日常消费品生产。
为了降低成本，一些研究者和企业正在探索新的生产工艺和材料替代方案，例如利用钛废料进行再加工、开发低成本钛合金等。
表面处理的应用
钛合金的发展趋势和未来展望
04
钛合金具有高强度和低密度的特点，能够广泛应用于航空、航天、医疗等领域。
高强度
耐腐蚀性
加工性能
钛合金具有优异的耐腐蚀性能，能够在海洋、化工等领域发挥重要作用。
钛合金的加工性能优异，可以通过各种加工技术制成各种复杂形状和结构。
03
02
01
钛合金可以回收再利用，减少对环境的污染和资源浪费。
钛合金是什么材料
钛合金是什么材料
钛合金是一种由钛和其他金属或非金属元素组成的合金材料。
它具有低密度、
高强度、耐腐蚀、耐高温等优良性能，因此被广泛应用于航空航天、船舶制造、化工、医疗器械等领域。
钛合金的研究和应用对于推动现代工业的发展具有重要意义。
首先，钛合金的低密度使其成为一种理想的结构材料。
相比于钢铁和铝合金，
钛合金的密度更低，因此在航空航天领域得到了广泛应用。
它可以减轻飞机、火箭等载具的重量，提高燃料利用率，降低成本，同时也能够提高飞行器的载荷能力，延长使用寿命。
在船舶制造领域，钛合金也可以减轻船体重量，提高船舶的速度和燃油效率。
其次，钛合金具有优异的耐腐蚀性能。
在海水、酸雨、高温高压等恶劣环境下，钛合金能够保持良好的表面光洁度和化学稳定性，不易产生腐蚀和氧化。
因此，它被广泛应用于海洋工程、化工设备等领域。
在海洋平台、海底管道、化工容器等设备中，钛合金能够有效延长设备的使用寿命，减少维护成本，保障设备的安全运行。
另外，钛合金还具有良好的耐高温性能。
在高温环境下，钛合金仍能保持一定
的强度和刚度，不易变形和熔化。
因此，它被广泛应用于航空发动机、汽车发动机、石油化工设备等高温工作条件下的零部件制造。
钛合金的高温性能不仅能够提高设备的工作效率，还能够减少能源消耗，降低环境污染。
总的来说，钛合金作为一种先进的结构材料，具有低密度、高强度、耐腐蚀、
耐高温等优良性能，被广泛应用于航空航天、船舶制造、化工、医疗器械等领域。
随着科技的不断进步，钛合金的研究和应用将会得到进一步的推动，为现代工业的发展注入新的活力。
钛和钛合金的介绍
钛和钛合金的介绍
钛，是一种金属元素，它的化学符号是Ti，原子序数是17。
它和其他金属元素相比，既不能像铁那样形成金属间化合物（如TiC），也不能像钛那样形成氧化物（如TiO）。
因此，钛在工业
上被广泛用于制造火箭的推进系统、化工设备、飞机发动机、医
疗器械和军事上的防辐射设备等。
钛合金是一种比强度很高的材料，在航空航天领域中应用广泛。
它是一种比较难熔的金属，熔点和沸点都很低，在空气中不
易氧化。
钛合金的强度很高，比强度一般在35以上。
但它的延
展性和耐热性差，受高温作用容易被氧化而失去强度。
钛合金分为两大类：一类是普通钛合金；另一类是超低钛合
金（一般为Ti-6Al-4V）。
普通钛合金是由钛、铜、铝等元素组成的铁基和铝基合金。
超低钛合金由钛、镍、铁和铜组成。
目前，
美国已将镍和铁等元素掺入超低钛合金中，提高了超低钛合金的
强度和韧性。
钛及钛合金在常温下具有很好的强度和韧性，但在高温下强
度和韧性急剧下降。
—— 1 —1 —。
钛合金简介资料.
钛合金的热加工
Titanium Alloy
真空电弧炉是将自耗电极直接熔化在坩埚内，然后铸成铸 锭；真空凝壳炉虽然也是将自耗电极熔化在坩埚内，但先 在坩埚壁上凝固为一薄层“凝壳”，起到保护钛液不被干 过材料污染和隔热作用，以便在坩埚内形成一个熔池，当 溶液达到需要量时便反转坩埚，将金属液注入铸型，形成 铸件。
完全退火：目的是为了获得好的韧性，改善加工性能，有 利于再加工以及提高尺寸和组织的稳定性。
固溶处理和时效：目的是为了提高其强度，α钛合金和稳定 的β钛合金不能进行强化热处理，在生产中只进行退火。 α+β钛合金和含有少量α相的亚稳β钛合金可以通过固溶处 理和时效使合金进一步强化
钛合金的机加工
Titanium Alloy
钛合金切削特点
(1)变形系数小：变形系数小于或接近于1。切屑在前刀面上滑动摩 擦的路程大大增大，加速刀具磨损。
(2)切削温度高：导热系数很小，切屑与前刀面的接触长度极短，切 削时产生的热不易传出，集中在切削区和切削刃附近的较小范围内。 在相同的切削条件下，切削温度可比切削45号钢时高出一倍以上。 (3)单位面积上的切削力大：主切削力比切钢时约小20%，由于切屑 与前刀面的接触长度极短，单位接触面积上的切削力大大增加，容 易造成崩刃。
合金元素的性质和含量而变化。钛合金加热转变的主要特点在 于α→β转变的体积变化效应小(约0.17％)，相变应力值低，且因 体心立方β相自扩散系数高，故转变迅速，不易过热，合金一旦 进入β相区，晶粒尺寸迅速增大，因此难以利用相变重结晶方式 细化晶粒，这一点与一般钢材有明显差异。
Titanium Alloy
钛合金的机加工
Titanium Alloy
1、尽可能使用与钛合金化学亲和力小、导热性好、硬质合金刀 具，如钨钴类硬质合金。低速下断续切削时可选用耐冲击的超 细晶粒硬质合金，成形和复杂刀具可用高温性能好的高速钢。 2、采用较小的前角和较大的后角以增大切屑与前刀面的接触长 度，减小工件与后刀面的摩擦，刀尖采用圆弧过渡刃以提高强 度，避免尖角烧损和崩刃。 3、保持刀刃锋利，以保证排屑流畅，避免粘屑崩刃。 4、切削速度宜低，以免切削温度过高；进给量适中，过大易烧 刀，过小则因刀刃在加工硬化层中工作而磨损过快； 5、切削深度可较大，使刀尖在硬化层以下工作，有利于提高刀 具耐用度。 6、加工时须加冷却液充分冷却
钛合金
加工方式
热处理
热处理工艺可以归纳为： （1）消除应力退火：目的是为消除或减少加工过程中产生的残余应力。防止在一些腐蚀环境中的 化学侵蚀和减少变形。 （2）完全退火：目的是为了获得好的韧性，改善加工性能，有利于再加工以及提高尺寸和组织的 稳定性。 （3）固溶处理和时效：目的是为了提高其强度，α钛合金和稳定的β钛合金不能进行强化热处理， 在生产中只进行退火。α+β钛合金和含有少量α相的亚稳β钛合金可以通过固溶处理和时效使合 金进一步强化。 此外，为了满足工件的特殊要求，工业上还采用双重退火、等温退火、β热处理、形变热处理等 金属热处理工艺
加工方法
切削
在切削钛合金的过程中，应注意的事项有： (1)由于钛合金的弹性模量小，工件在加工中的夹紧变形和受力变形大，会降低工件的加工精度；工件 安装时夹紧力不宜过大，必要时可增加辅助支承。 (2)如果使用含氢的切削液，切削过程中在高温下将分解释放出氢气，被钛吸收引起氢脆；也可能引起 钛合金高温应力腐蚀开裂。 (3)切削液中的氯化物使用时还可能分解或挥发有毒气体，使用时宜采取安全防护措施，否则不应使用； 切削后应及时用不含氯的清洗剂彻底清洗零件，清除含氯残留物。 (4)禁止使用铅或锌基合金制作的工、夹具与钛合金接触，铜、锡、镉及其合金也同样禁止使用。 (5)与钛合金接触的所有工、夹具或其他装置都必须洁净；经清洗过的钛合金零件，要防止油脂或指印 污染，否则以后可能造成盐(氯化钠)的应力腐蚀。 (6)一般情况下切削加工钛合金时，没有发火危险，只有在微量切削时，切下的细小切屑才有发火燃烧 现象。为了避免火灾，除大量浇注切削液之外，还应防止切屑在机床上堆积，刀具用钝后立即进行更 换，或降低切削速度，加大进给量以加大切屑厚度。若一旦着火，应采用滑石粉、石灰石粉末、干砂 等灭火器材进行扑灭，严禁使用四氯化碳、二氧化碳灭火器，也不能浇水，因为水能加速燃烧，甚至 导致氢爆炸。
各个牌号钛合金密度 -回复
各个牌号钛合金密度-回复钛合金是一种广泛使用的金属材料，由钛和其他合金元素组成。
它具有低密度、高强度、耐腐蚀的特点，被广泛应用在航空、航天、化工、医疗等领域。
不同牌号的钛合金具有不同的化学成分和性能特点，其中密度是一项重要的指标。
以下是各个牌号钛合金的密度介绍。
1. 钛合金Gr1密度：Gr1是最纯的钛合金之一，主要由钛和少量铁、氧等杂质组成。
其密度约为4.51 g/cm³。
因为Gr1具有卓越的耐腐蚀性和较高的韧性，被广泛应用在航空航天、化工等领域。
2. 钛合金Gr2密度：Gr2是较常见的工业纯钛合金之一，也是最常用的钛合金之一。
其化学成分主要由钛和少量的氧、碳、氮等组成。
Gr2的密度约为4.51 g/cm³，与Gr1相当。
它具有良好的可焊性和可锻性，广泛应用于制造工业、船舶等领域。
3. 钛合金Gr5密度：Gr5，又称为Ti-6Al-4V，是一种常用的钛合金牌号。
它由约90%的钛、6%的铝和4%的钒组成。
Gr5的密度约为4.43 g/cm³，略低于Gr1和Gr2。
这种钛合金具有良好的耐腐蚀性和高强度，常用于航空航天、汽车、医疗器械等领域。
4. 钛合金Gr9密度：Gr9，又称为Ti-3Al-2.5V，是一种α+β型钛合金。
它由约90%的钛、3%的铝和2.5%的钒等合金元素组成。
Gr9的密度约为4.48 g/cm³，略高于Gr5。
这种钛合金具有良好的耐腐蚀性和良好的可加工性，被广泛应用在海洋、石油、化工等领域。
5. 钛合金Gr23密度：Gr23，又称为Ti-6Al-4V ELI，是医用级别的钛合金。
它与Gr5相似，由约90%的钛、6%的铝和4%的钒等合金元素组成。
Gr23的密度约为4.51 g/cm³，与Gr5相同。
由于其良好的生物相容性和优异的耐腐蚀性，Gr23常用于制造医疗植入物，如人工关节、牙科种植体等。
综上所述，不同牌号钛合金的密度存在微小的差异，但整体上都具有较低的密度。
钛合金是什么材料
钛合金是什么材料
钛合金是一种由钛元素和其他金属或非金属元素组成的合金材料。
钛合金具有低密度、高强度、良好的耐腐蚀性和优异的高温硬度等特点，被广泛应用于航空航天、船舶、汽车、医疗器械等领域。
钛合金具有以下几个主要特点：
1. 低密度：钛合金的密度约为4.5g/cm³，相较于其他常用金属
如钢铁和铝合金而言较低，因此钛合金制品在同样体积下具有较低的重量，有助于降低结构负荷，提高工作效率。
2. 高强度：钛合金具有较高的强度，其抗拉强度可达到
1000MPa以上，属于高强度材料。
这使得被制造成的钛合金
零件在工作过程中能够承受较大的载荷，提高了其使用寿命。
3. 良好的耐腐蚀性：钛合金具有良好的耐腐蚀性能，能够在多种腐蚀介质中长期使用而不产生明显的腐蚀和氧化。
这使得钛合金在海洋环境、化学工业和生物医药领域等特殊环境下具有广泛的应用前景。
4. 优异的高温硬度：钛合金在高温下具有良好的硬度和稳定性，能够保持较高的强度和耐热性能。
这使得钛合金在航空航天和高温工艺领域中得到广泛应用，用于制造发动机、燃气涡轮和高温热交换器等零部件。
除此之外，钛合金还具有良好的生物相容性，能够适应人体组
织的生理环境，因此被广泛应用于医疗器械制造领域，如人工关节和牙科植入物等。
然而，钛合金也存在一些缺点，比如高成本、难以加工和可塑性较差等。
这些问题限制了钛合金的广泛应用，需要进一步的研究和开发来克服。
总体来说，钛合金作为一种重要的结构材料，在各个领域都有着广泛的应用前景。
钛合金介绍[文字可编辑]
![钛合金介绍[文字可编辑]](https://img.taocdn.com/s3/m/f4bd6a48770bf78a64295449.png)
?但总的说来，钛发展的速度是很快的，它超过了任何一种其他 有色金属的发展速度。这从全世界海绵钛工业发展情况可以看出： 海绵钛生产规模60年代为60kt/a ，70年代为1l0kt/a ，80年代为 130kt/a ，到1992年已达140kt/a 。
纯钛特点
纯钛： 一种银白色的金属
特点：
? 是很活泼的元素。 ? 有很好的钝化性能，钝化膜很稳定，在许多环境中表现出
很好的耐蚀性。有“耐海水腐蚀之王”之称。
? 高温下，钛的化学活性很高，能与卤素、氧、氮、碳、硫 等元素发生剧烈反应。
? 钛一般不发生孔蚀；除在几种个别介质（如发烟硝酸、甲 醇溶液）中，也不发生晶间腐蚀；钛的应力腐蚀破裂敏感 性小，具有抗腐蚀疲劳的性能，耐缝隙腐蚀性能良好。
?当合金在 β相区处理时，则控制冷却可得到魏氏组织片状 α相和 网篮状组织。在相同强度条件下，这种组织具有比等轴 α结构高的 断裂韧性、疲劳裂纹扩展阻力和蠕变强度。
钛合金的强韧化基础－β钛合金和近β钛合金
据八面体间隙位置，产生点阵畸变，起强化作用，不利塑性。 因此，利用含氧量的不同可以得到几种不同强度及加工性能 组合的商业用纯钛。一般含氧量均较高， w(O)达0.1~0.2% 。
?氮：是强稳定α相元素，溶解度达6.5~7.4%( 质量)，也是
存在于间隙位置，形成间隙固溶体。它强烈提高强度而降低 塑性，当w(N)0.2% 时可发生脆性断裂。所以含氮量不能太高， 但实际合金的w(N)也有0.03~0.06% 的水平。
四、钛合金的发展与应用
一 、 简介
钛及钛合金
钛在地壳中的含量约为1%。钛及其合金由于具有比强度高、耐热性好、耐蚀性能优 异等突出优点，自1952年正式作为结构材料使用以来发展极为迅速，目前在航空工业和 化工工业中得到了广泛的应用。但钛的化学性质十分活泼，因此钛及其合金的熔铸、焊 接和部分热处理均要在真空或惰性气体中进行，致使生产成本高，价格较其他金属材料 昂贵得多。
定元素含量的增加而提高。由于应用在较高温度时，淬火加时效后的 组织不如退火后的组织稳定，故多在退火状态下使用。
α+β 型钛合金的室温强度和塑性高于α 型钛合金，但焊接性能不 如 α钛合金，组织也不够稳定。α+β 型钛合金的生产工艺比较简单，
通过改变成分和选择热处理方式又能在很宽的范围内改变合金的性能，
2 钛合金
在钛中加入合金元素形成钛合金，可使工业纯钛的强度获得明显提高。钛合金与纯钛 一样，也具有同素异构转变，转变的温度随加入的合金元素的性质和含量而定。按其对钛 的同素异构转变温度影响的不同，加入的合金元素通常分为以下三类。 ➢ α 相稳定元素：扩大 α相区，使 α β 转变的温度升高的元素，如Al，O，N，C等。 ➢ β 相稳定元素：扩大 相区，使 β α 转变的温度降低的元素。根据该类元素与钛所形 成相图的不同，又将其细分为 β 同晶型元素（如Mo，V，Nb，Ta及稀土等）和 β 共析型 元素（如Cr，Fe，Mn，Cu，Si等）。 ➢ 中性元素：对相变温度影响不大的元素，如Zr，Sn等。
合金的性能，故该类元素是可热处理强化 钛合金中不可缺少的。
按退火状态下相组成的不同，钛合金 可分为α型钛合金、β型钛合金和 α+β 型钛 合 金 三 大 类 ， 分 别 以 “ TA ” “ TB ” 或 “TC” +顺序号表示其牌号。
钛合金知识资料
钛工业发展史................................................. 2. 钛矿资源.................................................... 3.. 钛的原子结构................................................ 5.. 钛的物理性质................................................ 5.. 钛的化学性质................................................ 5.. 钛的腐蚀数据................................................ 8.. 钛的三大功能 (10)钛的十大性能 (11)钛的存在 (13)钛的冶炼 (13)钛及钛合金的特性、用途 (14)钛的化合物及用途 (15)钛的表面处理技术 (16)金属管道腐蚀防护基础知识 (20)钛工业发展史1791年英国牧师W•格雷戈尔(Gregor)在黑磁铁矿中发现了一种新的金属元素。
1795年德国化学家M. H .克拉普鲁斯(Klaproth)在研究金红石时也发现了该元素，并以希腊神Tita ns命名之。
1910年美国科学家M.A .亨特(Hu nter) 首次用钠还原TiCI :制取了纯钛。
1940年卢森堡科学家W. J克劳尔(kroll)用镁还原TiCl:制得了纯钛。
从此，镁还原法(又称为克劳尔法)和钠还原法(又称为亨特法)成为生产海绵钛的工业方法。
美国在1948年用镁还原法制出2t海绵钛，从此达到了工业生产规模。
随后，英国、日本、前苏联和中国也相继进入工业化生产，其中主要的产钛大国为前苏联、日本和美国。
钛是一种新金属，由于它具有一系列优异特性，被广泛用于航空、航天、化工、石油、冶金、轻工、电力、海水淡化、舰艇和日常生活器具等工业生产中，它被誉为现代金属。
钛合金是什么材料
钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。
20世纪50～60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金。
70年代开发出一批耐蚀钛合金，80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。
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。
钛合金的优点主要是防锈性能优异，属于生态金属，与人体长时间接触不会发生过敏和免疫反应，所以很多义肢关节均采用钛合金。
在刃具方面应用的主要源于以下特点，手感温和，没有钢铁那么冰凉，跟铝差不多，但比铝合金硬度高耐磨。
所以经常被作为高档刀柄材料。
刀身用钛合金的并不多，因为钛合金虽然比钢合金轻，但硬度只能达到HRC46左右，不够普遍刃具硬度标准，偶尔只使用在潜水刀上，目的就是海水防锈性能突出.
钛合金的密度低，可以降低运动零件的惯性质量，同时钛气门弹簧可以增加自由振动，减弱车身的振颤，提高发动机的转速及输出功率。
减小运动零件的惯性质量，从而使摩擦力减小，提高发动机的燃油效率。
选择钛合金可以减轻相关零件的负载应力，缩小零件的尺寸，从而使发动机及整车的质量减轻。
零部件惯性质量的降低，使得振动和噪声减弱，改善发动机的性能。
钛合金在其他部件上的应用可提高人员的舒适度和汽车的美观等。
在汽车工业上的应用，钛合金在节能降耗方面起到了不可估量的作用。
名词解释钛合金
名词解释钛合金
嘿，你知道钛合金不？这玩意儿可厉害啦！钛合金呀，就像是一位
超级英雄，拥有着各种强大的能力。
比如说，它特别坚固，就像钢铁
侠的战甲一样牢不可破。
想象一下，飞机在天空中翱翔，那翅膀可不
能随随便便就出问题吧，很多飞机的关键部位就是用钛合金制造的呢！汽车也是呀，要跑得又快又稳，钛合金在其中也发挥着重要作用。
我记得有一次和朋友聊天，说到了钛合金。
朋友就很惊讶地问：“这钛合金到底有啥特别的呀？”我就给他解释，钛合金不仅坚固，还
很轻呢！这就好比一个大力士，力气超大但自身重量又很轻，是不是
很牛？像那些高端的自行车，为了追求速度和性能，也会用到钛合金呢，难道你不想拥有一辆这样酷炫的自行车吗？
钛合金在医疗领域也有着重要地位哦！它可以用来制作医疗器械和
植入物，就像医生手中的神奇工具。
你想想，要是身体里需要一个东
西来帮助恢复健康，那这个东西肯定得既安全又可靠呀，钛合金就完
全能做到。
还有哦，在航天领域，钛合金简直就是不可或缺的。
火箭要冲向太空，那得经受多大的考验呀，钛合金就能扛得住那种极端的环境。
这
不就像一个勇敢的探险家，无畏地冲向未知的世界嘛！
总之，钛合金就是这么厉害的一种材料，它在各个领域都发挥着至关重要的作用。
它是坚固与轻巧的完美结合，是科技进步的重要推动者。
所以呀，钛合金真的是值得我们好好去了解和认识的呢！。
钛合金材料
钛合金材料钛合金是一种具有良好力学性能、耐蚀性能和热工能力的金属材料，由钛和其他元素合金化得到。
钛合金材料广泛应用于航空航天、汽车、医疗、化工等领域。
钛合金具有较高的比强度和比刚度，优异的抗疲劳性能和耐腐蚀性能。
相比于其他金属材料，钛合金材料具有较低的密度和良好的耐高温性能，可以在高温环境下长时间工作而不会出现融化或变形的问题。
此外，钛合金材料还具有优异的耐腐蚀性能，可以在酸、碱等腐蚀介质中长期使用而不会出现腐蚀或氧化。
钛合金材料具有广泛的应用领域。
在航空航天领域，钛合金被广泛应用于飞机结构件、发动机部件、螺栓等。
由于其较低的密度和高的比强度，钛合金能够减轻飞机的重量，提高飞机的载荷能力和燃油效率，并且具有良好的耐腐蚀性能，能够在飞机结构件上长期使用而不会受到腐蚀。
在汽车领域，钛合金被广泛应用于汽车制动系统、排气系统、悬挂系统等部件。
钛合金制动系统具有较低的摩擦系数和良好的耐磨性能，能够提高汽车的制动效果和寿命。
钛合金排气系统具有良好的耐高温性能，可以在高温下排放废气而不会对环境造成污染。
钛合金悬挂系统具有较低的密度和优异的抗疲劳性能，可以减轻汽车的重量，提高汽车的操控性能。
在医疗领域，钛合金被广泛应用于人工关节、牙科植入物等医疗器械。
钛合金人工关节具有与人体组织相似的物理和化学性质，可以减少对人体的副作用和排斥，同时具有良好的机械强度和耐腐蚀性能，可以长期使用而不会受到腐蚀或损坏。
钛合金牙科植入物具有良好的生物相容性和形状记忆效应，可以与人体牙齿紧密结合，恢复良好的咀嚼功能。
在化工领域，钛合金被广泛应用于化工容器、石油设备等。
钛合金化工容器具有良好的耐腐蚀性能和耐高温性能，可以在腐蚀性介质中长期使用而不会出现腐蚀或氧化。
钛合金石油设备具有良好的耐腐蚀性能和高温性能，可以在恶劣的油田环境中长期使用而不会受到腐蚀或损坏。
总体来说，钛合金材料具有优异的力学性能和耐腐蚀性能，在航空航天、汽车、医疗、化工等领域有着广泛的应用价值，为相应行业的发展和进步做出了贡献。
钛合金主要成分合金元素
钛合金主要成分合金元素
钛合金的主要成分合金元素包括铝（Al）、锡（Sn）、锆（Zr）、钒（V）、钼（Mo）、锰（Mn）、铁（Fe）、铬（Cr）、铜（Cu）和硅（Si）等。
这些元素的添加是为了改善钛合金的性能，如强度、耐蚀性和耐热性等。
例如，铝是钛合金中主要的α稳定元素之一，它能提高合金的常温和高温强度，降低比重并增加弹性模量。
此外，钛合金中的铜部分以固溶状态存在，另一部分形成Ti2Cu或TiCu2化合物，这些化合物具有热稳定性，能够提高合金的热强化性。
因此，通过添加这些合金元素，可以显著改善钛合金的综合性能，使其在航空航天、医疗设备、汽车制造等多个领域得到广泛应用。
钛合金是什么材料
钛合金是什么材料钛（titanium alloy）是一种强度高、耐蚀性好、耐热性高的结构金属。
其于20世纪50年代发展起来，20世纪50～60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金。
70年代开发出一批耐蚀钛合金，80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。
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。
原理钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金。
钛有两种同质异晶体：882℃以下为密排六方结构α钛，882℃以上为体心立方的β钛。
合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类：①稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。
其中铝是钛合金主要合金元素，它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。
②稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素，又可分同晶型和共析型二种。
前者有钼、铌、钒等；后者有铬、锰、铜、铁、硅等。
③对相变温度影响不大的元素为中性元素，有锆、锡等。
氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。
氧和氮在α相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,但却使塑性下降。
通常规定钛中氧和氮的含量分别在0.15～0.2%和0.04～0.05%以下。
氢在α相中溶解度很小,钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物，使合金变脆。
通常钛合金中氢含量控制在 0.015%以下。
氢在钛中的溶解是可逆的，可以用真空退火除去。
性能钛是一种新型金属，钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关，最纯的碘化钛杂质含量不超过0.1%，但其强度低、塑性高。
99.5%工业纯钛的性能为：密度ρ=4.5g/立方厘米，熔点为1725℃，导热系数λ=15.24W/(m.K)，抗拉强度σb=539MPa，伸长率δ=25%，断面收缩率ψ=25%，弹性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。
钛合金 服役条件
钛合金服役条件
钛合金的服役条件主要包括以下几个方面：
1. 温度范围：钛合金在常温下具有良好的机械性能，但在高温下容易软化和氧化，因此其服役温度一般在0~550摄氏度之间。
2. 腐蚀环境：钛合金具有优良的耐腐蚀性能，能够抵抗大多数酸、碱和盐类介质的腐蚀。
但在一些特殊环境下，如含氟化物、氯化物等高浓度腐蚀介质中，钛合金可能会发生腐蚀和应力腐蚀开裂。
因此，在选择钛合金材料时需要考虑具体的腐蚀环境。
3. 应力和应变状态：钛合金具有较高的强度和良好的延展性，但其屈服强度和抗拉强度随温度的升高而下降。
在使用钛合金时，需要根据具体的应力和应变状态来选择合适的材料和工艺。
4. 疲劳性能：钛合金具有较好的疲劳强度和寿命，但在高温下容易发生疲劳开裂。
因此，在设计和使用钛合金构件时需要考虑疲劳性能。
5. 焊接性能：钛合金具有良好的焊接性能，但焊接过程中容易发生氧化和污染，需要采取适当的焊接工艺和保护措施。
钛合金的服役条件需要综合考虑温度、腐蚀环境、应力和应变状态、疲劳性能以及焊接性能等因素，确保其在特定工况下能够具备良好的性能和寿命。
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编辑本段α钛合金
它是α相固溶体组成的单相合金，不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下，均是α相，组织稳定，耐磨性高于纯钛，抗氧化能力强。在500℃～600℃的温度下，仍保持其强度和抗蠕变性能，但不能进行热处理强化，室温强度不高。
编辑本段β钛合金
它是β相固溶体组成的单相合金，未热处理即具有较高的强度，淬火、时效后合金得到进 钛合金制匕首
合金化
钛合金是以钛为基加入其他元素组成的合金。钛有两种同质异晶体：882℃以下为密排六方结构α钛，882℃以上为体心立方的β钛。 合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类： ①稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素，它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。 ②稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素，又可分同晶型和共析型二种。 应用了钛合金的产品
硬质表层；在600℃以上时，钛吸收氧形成硬度很高的硬化层；氢含量上升，也会形成脆化层。吸收气体而产生的硬脆表层深度可达0.1～0.15 mm，硬化程度为20％～30％。钛的化学亲和性也大，易与摩擦表面产生粘附现象。
导热系数小、弹性模量小
钛的导热系数λ=15.24W/（m.K）约为镍的1/4，铁的1/5，铝的1/14，而各种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降50％。钛合金的弹性模量约为钢的1/2，故其刚性差、易变形，不宜制作细长杆和薄壁件，切削时加工表面的回弹量很大，约为不锈钢的2～3倍，造成刀具后刀面的剧烈摩擦、粘附、粘结磨损。
编辑本段热处理
常用的热处理方法有退火、固溶和时效处理。退火是为了消除内应力、提高塑性和组织稳定性，以获得较好的综合性能。通常α合金和（α＋β）合金退火温度选在（α＋β）─→β相转变点以下120～200℃；固溶和时效处理是从高温区快冷,以得到马氏体α′相和亚稳定的β相,然后在中温区保温使这些亚稳定相分解，得到α相或化合物等细小弥散的第二相质点，达到使合金强化的目的。通常(α＋β)合金的淬火在(α＋β)─→β相转变点以下40～100℃进行，亚稳定β合金淬火在(α＋β)─→β相转变点以上40～80℃进行。时效处理温度一般为450～550℃。 总结，钛合金的热处理工艺可以归纳为： （1）消除应力退火：目的是为消除或减少加工过程中产生的残余应力。防止在一些腐蚀环境中的化学侵蚀和减少变形。 （2）完全退火：目的是为了获得好的韧性，改善加工性能，有利于再加工以及提高尺寸和组织的稳定性。 （3）固溶处理和时效：目的是为了提高其强度，α钛合金和稳定的β钛合金不能进行强化热处理，在生产中只进行退火。α+β钛合金和含有少量α相的亚稳β钛合金可以通过固溶处理和时效使合金进一步强化。 此外，为了满足工件的特殊要求，工业上还采用双重退火、等温退火、β热处理、形变热处理等金属热处理工艺。
刀具材料
切削加工钛合金应从降低切削温度和减少粘结两方面出发，选用红硬性好、抗弯强度高、导热性能好、与钛合金亲和性差的刀具材料，YG类硬质合金比较合适。由于高速钢的耐热性差，因此应尽量采用硬质合金制作的刀具。常用的硬质合金刀具材料有YG8、YG3、YG6X、YG6A、813、643、YS2T和YD15等。 涂层刀片和YT类硬质合金会与钛合金产生剧烈的亲和作用，加剧刀具的粘结磨损，不宜用来切削钛合金；对于复杂、多刃刀具，可选用高钒高速钢(如W12Cr4V4Mo)、高钴高速钢(如W2Mo9Cr4VCo8)或铝高速钢(如W6Mo5Cr4V2Al、M10Mo4Cr4V3Al)等刀具材料，适于制作切削钛合金的钻头、铰刀、立铣刀、拉刀、丝锥等刀具。 采用金刚石和立方氮化硼作刀具切削钛合金，可取得显著效果。如用天然金刚石刀具在乳化液冷却的条件下，切削速度可达200 m/min；若不用切削液，在同等磨损量时，允许的切削速度仅为100m/min。
一步强化，室温强度可达1372～1666 MPa；但热稳定性较差，不宜在高温下使用。
编辑本段α+β钛合金
它是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效使合金强 钛合金制武器
化。热处理后的强度约比退火状态提高50％～100％；高温强度高，可在400℃～500℃的温度下长期工作，其热稳定性次于α钛合金。 三种钛合金中最常用的是α钛合金和α+β钛合金；α钛合金的切削加工性最好，α+β钛合金次之，β钛合金最差。α钛合金代号为TA，β钛合金代号为TB，α+β钛合金代号为TC。 钛合金按用途可分为耐热合金、高强合金、耐蚀合金（钛-钼，钛-钯合金等）、低温合金以及特殊功能合金（钛-铁贮氢材料和钛-镍记忆合金）等。典型合金的成分和性能见表。 热处理 钛合金通过调整热处理工艺可以获得不同的相组成和组织。一般认为细小等轴组织具有较好的塑性、热稳定性和疲劳强度；针状组织具有较高的持久强度、蠕变强度和断裂韧性；等轴和针状混合组织具有较好的综合性能。
编辑本段用途
钛合金具有强度高而密度又小，机械性能好，韧性和抗蚀性能很好。另外，钛合金的工艺性能差，切削加工困难，在热加工中，非常容易吸收氢氧氮碳等杂质。还有抗磨性差，生产工艺复杂。钛的工业化生产是1948年开始的。航空工业发展的需要，使钛工业以平均每年约 8％的增长速度发展。目前世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合金牌号近30种。使用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯钛（TA1、TA2和TA3）。 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。60年代中期，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。钛及其合金已成为一种耐蚀结构材料。此外还用于生产贮氢材料和形状记忆合金等。 中国于1956年开始钛和钛合金研究；60年代中期开始钛材的工业化生产并研制成TB2合金。 钛合金是航空航天工业中使用的一种新的重要结构材料，比重、强度和使用温度介于铝和钢之间，但比强度高并具有优异的抗海水腐蚀性能和超低温性能。1950年美国首次在F-84战斗轰炸机上用作后机身隔热板、导风罩、机尾罩等非承力构件。60年代开始钛合金的使用部位从后机身移向中机身、部分地代替结构钢制造隔框、梁、襟翼滑轨等重要承力构件。钛合金在军用飞机中的用量迅速增加，达到飞机结构重量的20％～25％。70年代起，民用机开始大量使用钛合金，如波音747客机用钛量达3640公斤以上。马赫数小于 2.5的飞机用钛主要是为了代替钢，以减轻结构重量。又如，美国SR-71 高空高速侦察机(飞行马赫数为3，飞行高度26212米)，钛占飞机结构重量的93％，号称“全钛”飞机。当航空发动机的推重比从4～6提高到8～10，压气机出口温度相应地从200～300°C增加到500～600°C时，原来用铝制造的低压压气机盘和叶片就必须改用钛合金，或用钛合金代替不锈钢制造高压压气机盘和叶片，以减轻结构重量。70年代，钛合金在航空发动机中的用量一般占结构总重量的20％～30％，主要用于制造压气机部件，如锻造钛风扇、压气机盘和叶片、铸钛压气机机匣、中介机匣、轴承壳体等。航天器主要利用钛合金的高比强度，耐腐蚀和耐低温性能来制造各种压力容器、燃料贮箱、紧固件、仪器绑带、构架和火箭壳体。人造地球卫星、登月舱、载人飞船和航天飞机 也都使用钛合金板材焊接件。
强度高
钛合金的密度一般在4.5g/cm3左右，仅为钢的60％，纯钛的强度才接近普通钢的强度，一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料，见表7-1，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零、部件。目前飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。
编辑本段分类
钛合金制品
钛是同素异构体，熔点为1720℃，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α钛；在882℃以上呈体心立方品格结构，称为β钛。利用钛的上述两种结构的不同特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金（titanium alloys）。室温下，钛合金有三种基体组织，钛合金也就分为以下三类：α合金,(α+β)合金和β合金。中国分别以TA、TC、TB表示。
编辑本段性能
钛是一种新型金属，钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关，最纯的碘化钛杂质含量不超过0.1％，但其强度低、塑性高。99.5％工业纯钛的性能为：密度ρ=4.5g/cm3，熔点为172 矽钛合金耐磨地坪
5℃，导热系数λ=15.24W/(m.K)，抗拉强度σb=539MPa，伸长率δ=25％，断面收缩率ψ=25％，弹性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。
低温性能好
钛合金在低温和超低温下，仍能保持其力学性能。低温性能好,间隙元素极低的钛合金,如TA7,在-253℃下还能保持一定的塑性。因此，钛合金也是一种重要的低温结构材料。
化学活性大
钛的化学活性大，与大气中O、N、H、CO、CO2、水蒸气、氨气等产生强烈的化学反应。含碳量大于0.2％时，会在钛合金中形成硬质TiC；温度较高时，与N作用也会形成TiN 钛合金制品
热强度高 使用温度比铝合金高几，在中等温度下仍能保持所要求的强度,可在450～500℃的温度下长期工作这两类钛合金在150℃～500℃范围内仍有很高的比强度，而铝合金在150℃时比强度明显下降。钛合金的工作温度可达500℃，质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。