钛合金介绍知识讲稿
钛合金及其应用ppt课件.ppt
■钛白粉：化学式TiO2，晶型有锐钛型（A-TiO2）和金红 石型（R-TiO2）两种工业产品。它是最好的白色颜料，还 是塑料、造纸业的重要原料。
■生产方法： ①硫酸法：既能生产金红石型钛白粉也能生产锐钛型钛白粉， 为传统工艺，废料（硫酸亚铁）处理问题尚未很好解决。 ②氯化法：只能生产金红石型钛白粉，目前世界上60% 以上 的钛白粉由此种发法生产，正在不断取代①。
目前使用最广泛的Ti-6Al-4V合金，是在20世纪40年代晚期 由美国开发出来的。现在，人们已经开发出了大量的钛合 金，从而开辟了轻合金在许多工业领域中得以广泛应用的 新局面。
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
■化学性能： 钛的耐腐蚀性很好，虽然钛是一种非常活泼的金属，其
平衡电位很低，在介质中的热力学腐蚀倾向大，但是因为钛 和氧的亲和力大，在空气或含氧介质中，钛表面生成一层致 密、附着力强、惰性大的氧化膜，保护了钛基体不受腐蚀， 即使受到机械磨损，也会很快自愈或再生，这表明钛是具有 强烈钝化倾向的金属。 对海水的抗腐蚀性很强。
2 工业纯钛（纯度约为99.5%）
2.1 基本性质
■物理性质：纯钛是银白色金属，位于周期表ⅣB族。
表2-1 钛的基本物理性能数据
名称 相对原子量 原子半径 溶化温度/℃ α-TiβTi相变 比密度/g/cm3
热导率 /[W/(m●K)] 超导转变温度／K
数值
47.9 0.145 1668±5（属难熔金属） 相变潜热：3.47KJ/mol, 相变温度:882 ℃, 结构:α(hcp), β(bcc) 4.505(20 ℃) ,4.35(870 ℃) ,4.32(900 ℃),约为纲的57% 22.08,只有铁的1/4,是铜的1/7
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；
钛合金的制备与应用
汇报人：可编辑 2024-01-06
目录
• 钛合金的简介 • 钛合金的制备方法 • 钛合金的应用领域 • 钛合金的发展趋势与展望 • 钛合金制备与应用中的挑战与解决方案 • 钛合金制备与应用的案例研究
01
钛合金的简介
钛合金的定义
钛合金是由纯钛元素与其它金属元素 （如铝、锡、锆等）通过合金化处理 后形成的金属材料。
工艺过程较为复杂，制造成本较高。
铸造法
总结词
通过将熔融状态的钛合金浇注到模具中 ，冷却凝固后得到钛合金铸件。
VS
详细描述
铸造法是制备钛合金铸件的一种常用方法 ，将熔融状态的钛合金浇注到模具中，冷 却凝固后得到所需形状和尺寸的钛合金铸 件。铸造法制备的钛合金铸件具有成本低 、工艺成熟等优点，适用于大规模生产。
以β相为主要相，具有较好的塑 性和焊接性能，但强度和韧性较 低。
同时含有α相和β相，综合了α型 和β型钛合金的优点，具有较好 的综合性能。
02
钛合金的制备方法
熔炼法
总结词
通过将钛与其他合金元素在高温下熔化混合，然后冷却凝固得到钛合金。
详细描述
熔炼法是制备钛合金的常用方法之一，通过将纯钛与其他合金元素如铝、锆、锡等在高温下熔化混合，形成均匀 的合金液体，然后通过冷却凝固得到钛合金。熔炼法具有制造成本低、工艺成熟等优点，适用于大规模生产。
钛合金具有高强度、低密度、良好的 耐腐蚀性和高温性能等特点，广泛应 用于航空、航天、医疗、化工等领域 。
钛合金的特性
高强度与低密度
钛合金的强度远高于钢铁，同 时密度仅为钢铁的一半左右， 这使得钛合金成为一种轻质高
强的材料。
良好的耐腐蚀性
钛合金在大多数酸、碱、盐等 介质中具有很好的耐腐蚀性， 能够抵抗氧化和腐蚀，延长使 用寿命。
钛合金tc4材料参数
钛合金tc4材料参数钛合金TC4是一种常用的钛合金材料，其具有优异的力学性能和耐腐蚀性能，在航空航天、医疗器械、化工等领域得到广泛应用。
本文将从材料组成、力学性能、热处理工艺和应用领域等方面介绍钛合金TC4的相关参数。
一、材料组成钛合金TC4是一种α+β型钛合金，其主要由钛(Ti)、铝(Al)、铁(Fe)和锡(Sn)等元素组成。
其中，钛的质量分数约为90%，铝的质量分数约为6%，铁和锡的质量分数约为4%。
此外，钛合金TC4还含有少量的杂质元素，如氧(O)、碳(C)和氮(N)等。
二、力学性能钛合金TC4具有优异的力学性能，其抗拉强度可达到900 MPa以上，屈服强度可达到800 MPa以上。
同时，钛合金TC4还具有良好的延展性和韧性，其断裂伸长率可达到10%以上。
此外，钛合金TC4还具有较高的硬度和耐磨性。
三、热处理工艺钛合金TC4的热处理工艺对其力学性能具有重要影响。
常用的热处理工艺包括固溶处理和时效处理。
固溶处理的目的是将钛合金TC4中的α相溶解于β相中，以提高材料的塑性和韧性。
时效处理的目的是通过合适的温度和时间，使β相转变为α'相，进一步提高材料的强度和硬度。
四、应用领域钛合金TC4由于其优异的力学性能和耐腐蚀性能，在航空航天领域得到广泛应用。
它常用于制造飞机发动机零部件、航空航天设备和结构件等。
此外，钛合金TC4还广泛应用于医疗器械领域，如人工关节、牙科种植体和外科植入物等。
由于其抗腐蚀性能，钛合金TC4还可用于化工设备和海洋工程等领域。
钛合金TC4是一种具有优异力学性能和耐腐蚀性能的钛合金材料。
其主要由钛、铝、铁和锡等元素组成，具有较高的抗拉强度和屈服强度，同时还具有良好的延展性和韧性。
钛合金TC4的热处理工艺对其力学性能具有重要影响，常用的热处理工艺包括固溶处理和时效处理。
钛合金TC4在航空航天、医疗器械、化工等领域有着广泛的应用前景。
钛合金基础知识
钛的身世2010-07-22 09:4钛元素，发现于18世纪，并于1795年由德国化学家M.H克拉普斯命名为钛(Titan)。
在希腊神话中这是大地之子的名字，在古希腊“泰坦精神”就是永往直前的意思。
钛作为新型首饰用材有其它材料不可比似的优势一．轻：钛的比重是4.51，约为不锈钢、钴、铬等合金的一半，比黄金的16.3更是轻了许多，在制做耳坠、项链等首饰时优势明显。
这一优势同时减少了设计师对于首饰用材的限制，可以用其做出很多体积较大且夸张的造型。
二．钛具有良好的耐腐蚀性：钛是极活泼的元素，极易与氧反应，生成Tio2，但是钛表面生成的几个到几十纳米的氧化膜极其完整致密，具有局部破坏后在瞬间的自修复能力，并且在大多数环境中是稳定的，这就是钛的耐腐蚀性的理论基础。
三．良好的生物相容性：钛的良好耐腐蚀性特征使它和人长期接触以后也不影响其本质，不会造成过敏。
现在在医学领域已经得到广泛的应用。
如：钛接骨板、钛髋关节以及钛膝关节等。
因此对金属有过敏反应的人可放心大胆佩带。
四．钛能着色：钛金属有一个很有趣的特征，将钛置于电解液中通上一定电流，其表面应就会被电解化上一层氧化膜，而氧化膜的厚薄可决定颜色的变化，而并无需外加元素。
现在可做的颜色有金、黑、蓝、褐、花等各种颜色。
它的这一特性使首饰设计更多彩更时尚。
五．钛不易变形，不用重新整形：钛硬度高，不易变形，不象普通金银首饰等佩带一段时间后需要重新整形。
原子结构钛位于元素周期表中ⅣB族，原子序数为22，原子核由22个质子和20-32个中子组成，核外电子结构排列为1S22S22P63S23D24S2。
原子核半径5x10-13厘米。
物理性质钛的密度为4.506-4.516克/立方厘米（20℃），熔点1668±4℃，熔化潜热3.7-5.0千卡/克原子，沸点3260±20℃，汽化潜热 102.5-112.5千卡/克原子，临界温度4350℃，临界压力1130大气压。
钛合金介绍
• 当加入少量β相稳定元素时，可以得到近α钛合金，显微组织上除α相基体外，还有少 量β相。典型的钛合金有Ti-8Al-1Mo-1V等。
（3）性能：高温性能好（<500℃），组织 稳定性好，焊接性好，是耐热钛合金的主 要组成部分；但α钛合金是单相合金，不能 热处理强化，常温强度低，塑性不够高
（3）用途：适用于制造螺栓、铆钉、冷轧板 材、带材等，用于宇航工业的结构材料。
钛的特性及钛冶金基础
一、钛的基本性质 1、钛存在两种同素异构体α及β。 • α-Ti在882℃以下稳定，具有h.c.p.结构。 • β-Ti稳定于882℃~熔点1678℃，具有体心
立方结构。 • 铝的熔点660℃，镁651℃，铁1535℃，镍
1445℃。
2、钛的密度小(4.51g／cm3)，比强度高，熔 点高，塑性好，虽然其强度随温度升高而 下降，但其比强度高的特性仍可保持到 550-600℃。与高强合金相比，相同强度水 平可降低重量40%以上，因此在宇航上有 巨大应用潜力。
同，分为三个牌号：
• TA1：杂质元素O，N，H，C，Fe较少，σb = 350-500 MPa ，δ=30-40%
• TA2：杂质元素稍多，σb =450-600 MPa，δ=2530%
• TA3：杂质元素较多，σb =550-700 MPa。δ= 2025%
• 高纯钛TA0： Ti>99.90% ， σb =300-350 MPa， δ=40-45%
• 碘化法：分解TiI4生产的钛，纯度可达 99.9%。原理是利用金属碘化物的高温分解 温度不同的特性来提纯，杂质含量降至很 低水平。
第七章 钛及钛合金
凝壳——自耗电极熔炼技术：
俄罗斯发展的一种类似于冷床炉的新型熔炼技术，其特点：
——能有效去除熔融金属中密度和熔点高于基体金属的颗粒；
——难熔金属组元可以纯金属的形式加入； ——可制备异型铸锭；
——同时可大量回收利用残钛；
——炉子造价比冷床炉的低，耗电量较小。
一次熔炼采用该工艺，二次采用真空自耗进行熔炼
TC21合金
西北有色金属研究院研制的高强韧损伤容限型钛合金
Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Cr-Nb-Si 系α ＋β 两相钛合金
UTS = 1100 MPa, YS = 1000 MPa, EL = 8%, RA =12% KIC = 70 MPam， 疲劳裂纹扩展速率da/dN 同 Ti-6-4合金相当
☼ 氢处理细化钛合金的微观组织
结合塑性变形技术制备超细晶钛合金，使钛合金在较 低的变形温度和较高的变形速率下具有优异的超塑性性能。 600700C，如将Ti-6Al-4V中添加0.5wt%H, 合金晶粒尺 寸可降低至0.30.5m；变形温度为800C, 应变速率为 1.010-3s-1时，合金的延伸率将高达 6000%。
• 特点： －良好的机械性能，透声性能和冷成型性能
☼ 低成本钛合金
以廉价的合金化元素如Fe、Si等代替昂贵的V，Mo、 Nb等元素，实现原材料成本降低三分之一。
几种低成本钛合金的室温机械性能
Alloy Ti8LC UTS / MPa 1180 YS / MPa 1120 EL / % 16 RA / % 36 Alloy type near + Designation er NIN(China)
3. 热强性好 往钛合金中加入合金强化元素后，大大提高了钛合金的热稳定性和高
钛合金介绍 PPT课件
钛合▪金自高热温β处相稳理定基区冷础却下来， β相发生分解。
▪当转变温度T3时，转变终了得α+β相。 ▪当转变温度T2时，先是β→β+ω，此时ω为介 稳定相，再进一步转变为β+ω→ β+α+ω→β+α。
▪当转变温度为T1时，发生β→β+ω相变。 ▪三种情况下相应的硬度变化见图。ω相均匀细 小，析出明显强化合金，但一般同时引起严重 脆性。因此，ω相沉淀硬化是难以接受的。
钛合金的强韧化基础－α+β钛合金
2. α+β钛合金
➢Ti-6Al-4V是应用最广泛的α+β钛合金，其强度特性可通过控制α、 β二相的相对含量及金相形态而变化。退火态合金拉伸强度约 900MPa，而固溶时效态可以获得1200MPa。一般说来通过组织细 化和β相变控制，可以获得高强度。首先经α+β两相区热加工后控 制固溶处理，得到细而均匀分布的一次α相，再时效得到在前β相 区析出细的二次α相质点。细的等轴α结构还具有较高的塑性、疲 劳裂纹形成阻力和高温低周疲劳强度。
仍保持良好的塑性及韧性)
➢耐腐蚀性能(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。
▪再增加冷速，可以不发生相变得到室温介稳的 β相，或者得到β→α马氏体相变，得到α马氏体 相（当β稳定剂小于临界浓度时）；在随后的 时效时，马氏体又可以分解析出细小β相。
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。
钛合金基础知识
钛合金基础知识嘿，朋友们！今天咱来聊聊钛合金这玩意儿。
钛合金啊，就像是金属世界里的明星！你说它有多厉害呢？咱就打个比方，普通的金属可能就像是老实巴交的普通人，干着常规的活儿。
但钛合金可不一样，它就像是个全能运动员，干啥啥行！它特别轻，轻到啥程度呢？就好像一片羽毛，但可别小瞧了这片“羽毛”，它的强度那可是杠杠的！比很多金属都要硬气得多。
你想想看，那么轻的东西，还那么结实，这不是很神奇吗？钛合金的耐腐蚀性也超强。
把它放在各种恶劣的环境里，它都能稳稳地待着，就像一个坚强的战士，啥苦都能吃，啥罪都能受。
不管是酸啊碱啊，还是其他乱七八糟的腐蚀性东西，都拿它没办法。
而且啊，钛合金的耐热性也很棒。
一般的金属可能稍微热点就受不了啦，变形啦啥的。
钛合金可不会，再高的温度它也能扛得住，简直就是耐高温的勇士！咱生活中很多地方都能看到钛合金的身影呢。
比如说飞机上，那可是大量用到了钛合金。
飞机在天上飞，那得又轻又结实啊，钛合金不就正好合适嘛。
还有那些高级的医疗器械，钛合金在里面也是大显身手。
你说钛合金这么好，它就没点缺点吗？嘿，还真有！它的价格可不便宜呢，这就像是一个优秀的人，可能有点小脾气一样。
但这也没办法呀，好东西总是会贵一些嘛。
咱再想想，如果没有钛合金，那得少了多少好玩的东西啊。
飞机可能没那么安全，医疗器械可能也没那么好用。
所以说啊，钛合金可真是个宝！咱得好好珍惜钛合金，好好利用它的优点，让它为我们的生活带来更多的便利和惊喜。
它就像是我们的好朋友，默默地为我们服务着。
咱可不能亏待了它，是不是？反正我是觉得钛合金太牛啦，你们难道不这么认为吗？。
钛合金主要成分合金元素
钛合金是一种重要的结构材料，主要由钛和其他合金元素组成，常见的钛合金主要成分包括：
1. 钛（Titanium）：是钛合金的基本元素，具有低密度、高强度、耐腐蚀等优良性能，是一种重要的结构材料。
2. 铝（Aluminum）：铝的加入可以提高钛合金的强度和硬度，同时降低密度，改善耐热性和耐腐蚀性。
3. 钒（Vanadium）：钒的添加可以提高钛合金的强度、硬度和热稳定性，同时改善其加工性能和耐磨性。
4. 铁（Iron）：铁对提高钛合金的强度和硬度有一定作用，但限制了其热加工能力，通常在含量中要控制。
5. 铬（Chromium）：铬的加入可以提高钛合金的耐腐蚀性能，尤其对氧化、硫化和盐水腐蚀有较好的抵抗能力。
6. 锆（Zirconium）：锆可以有效地提高钛合金的耐腐蚀性能和强度，降低氧化性能。
7. 镍（Nickel）：镍对改善钛合金的强度、韧性和耐磨性有一
定作用，但过多的镍可能会降低耐腐蚀性。
8. 铜（Copper）：铜可以提高钛合金的强度和硬度，同时影响其耐腐蚀性能。
以上元素是钛合金中常见的主要合金元素，它们的含量比例和组合方式会影响钛合金的性能特点，比如强度、硬度、耐腐蚀性、耐热性等。
不同的应用领域和要求可能需要选择不同的钛合金类型和成分配比。
第六章 钛及其合金
（三）中性元素
在α和β中均有很大溶解度， 对αβ温度影响不大。
主要有 Sn.Zr.Hf(铪) 作用“固溶强化” Zr的密度（6.5），Hf的密度（13.28）
钛合金的合金化原则 目前钛的合金化发展趋势是向高成分、多元合金方 向发展。 主要是多元固溶强化，有时配合时效弥散强化。
β稳定元素更少时，Ms高，马氏体是块状，电镜下呈条状 β稳定元素稍多时，Ms稍低，形成针状组织
当β稳定元素多时（晶格转变阻力较大）
β α ״斜方马氏体
原子短程移动，切变距离更小些， （马氏体针更细）
值得注意的是：
钛合金的马氏体不像钢的马氏体那样能强烈提 高合金的强度和硬度。
钛合金中的马氏体（ α） ׳的硬度只稍高于α固 溶体的硬度，对合金只有较小的强化作用。
亚稳定βr的分解： 加热温度低时，合金元素发生偏聚（形成无数 溶质贫化的显微区及其相邻的溶质原子富化的显 微区）。然后β贫化区（ β稳定元素贫化）析出W α或α′相，并分解为平衡的α + β 。
第四节 钛合金的分类与牌号
钛合金按退火组织可分为α、 α +β、β三大类。
分别在钛字的拼音字母“T”后附以A.B.C和数字加以区别
钛的化学性质很活泼
液体钛几乎同二氧化钍即ThO2以外的所有坩埚材料起反应， 因此只能用真空自耗电弧炉进行熔炼和铸造。
在550℃以下的空气中，抗氧化
表面形成致密氧化膜，与基体结合紧密防止基体继续氧化， 起到良好的保护作用。
在550℃以上的空气中，不抗氧化
氧能迅速透过氧化膜继续氧化，
因此钛的工作温度不能超过550℃
临界浓度Ck和临界温度Tc（亚稳定β ）
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(Ti)
四、应用与发展
1、宇航工业中的发展
F22战斗机
2、民用工业
高尔夫球头 钛合金网球球拍
3、汽车工业
赛车 排气管
本章小结
1. 钛合金是一种新型高能结构材料。它具有密度小、比强度高、耐高 温、热导率低和耐腐蚀等优良特点，且资源丰富，已成为航天化 工等部门广泛应用的材料。 2.α钛合金的主要元素是α稳定元素和中性元素锡，主要起固溶强化作用。 由于此类合金具态下使用。 3.β钛合金主加元素是扩大β相区的钼、钒铬等元素，此外还加入少量的 铝。这类合金主要通过时效硬化得到高强度，但耐热性差，在制 备过程中具有良好的工艺性。因其合金化复杂，故应用受一定的 限制。 4.α+β钛合金是目前最重要的一类钛合金。 α+β同时加入了α稳定元素 和β稳定元素，使α和β相都得到强化。钛合金力学性能变化范围 宽，可适应各种用途，约占航空使用钛合金的70%以上。
一、概述
钛的基本性质
1.
2. 3. 4. 5.
存在两种同素异构转变 α（密排六方）和 β （体心立方结构） 比强度高 耐腐蚀性好 低温性能好 热导率低
工业用钛合金的主要元素：
①α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。 ②β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中性元素 有锆、锡等。
二、常用钛合金
分类：
我国工业纯钛分为TAO、TA1、TA2、TA3四级。 美国定为Gr1、Gr2、Gr3、Gr4四级，日本分为 1种、2种、3种、4种四级。 1、按照合金在平衡和亚稳定状态的相组成，钛合 金可分为α、α+ß和 ß三大类。（我国钛合金 国标牌号中，TA系列代表α型钛合金；TB系列代 表ß型钛合金；TC系列代表α+ß型钛合金。） 2、按照使用性能特点，则可分为结构钛合金、耐 热（热强）钛合金和抗钛合金等类。
钛和钛合金基本知识集锦ppt课件.ppt
3.2 纯钛 耐蚀性能：
钛的标准电极电位很低(E=－1.63V)，但钛的致钝电位亦低， 故钛容易钝化。
常温下钛表面极易形成由氧化物和氮化物组成的钝化膜，它 在大气及许多浸蚀性介质中非常稳定，具有很好的抗蚀性。
在大气、海水、氯化物水溶液及氧化性酸(硝酸、铬酸等)和 大多数有机酸中，其抗蚀性相当于或超过不锈钢，在海水中耐蚀 性极强，可与白金相比，是海洋开发工程理想的材料。
3.2 纯钛
物理性能：
属ⅣB族元素，原子序数为22，原子量为47.9。 有两种同素异晶体，其转变温度为882.5℃。
低于882.5℃，为密排六方α-Ti： 点阵常数(20℃)为： a＝0.295111 nm，c＝0.468433nm，c／a=1.5873
882.5℃～熔点，为体心立方β-Ti：点阵常数在25℃时， a=0.3282nm；900 ℃时a=0.33065nm。
3.1 概述
1791年英国化学家格雷戈尔研究钛铁矿和金红石时发现了钛。1795年， 德国化学家克拉普罗特在分析匈牙利产的金红石时也发现了这种元素。格雷 戈尔和克拉普罗特当时所发现的钛是粉末状的二氧化钛，而不是金属钛。到 1910年美国化学家亨特第一次制得纯度达99.9%的金属钛。
钛在地壳中的丰度占第七位，0.42%，金属占第四位（铝、铁、镁、钛）。 以钛铁矿或金红石为原料生产出高纯度四氯化钛，再用镁作为还原剂将四 氯化钛中的钛还原出来，由于还原后得到钛类似海绵状所以称为海绵钛，最 后以海绵钛为原料生产出钛材和钛粉。 1947年才开始冶炼，当年产量只有2吨。 1955年产量2万吨。 1975年产量7万吨。 2006年产量14万吨 钛的硬度与钢铁差不多，而它的重量几乎只有同体积钢铁的一半，钛虽然 比铝重，它的硬度却比铝大2倍。在宇宙火箭和导弹中，已大量用钛代替钢铁。 极细的钛粉，还是火箭的好燃料，所以钛被誉为宇宙金属，空间金属。
钛合金简介
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0.04～0.05％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。
钛合金的分类[编辑本段]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 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。
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 MPa；但热稳定性较差，不宜在高温下使用。
钛合金的种类及用途
钛合金的种类及用途
《钛合金的种类及用途》
嘿，朋友们！今天咱就来唠唠钛合金这玩意儿。
你们知道吗，钛合金的种类那可真是不少呢！就说α型钛合金吧，那可是相当稳定的存在，强度不错，抗氧化能力也强。
我记得有一次我去参观一个工厂，就看到好多用α型钛合金制造的零件，工人们说这种钛合金特别适合在高温环境下工作，就像一个坚强的小战士，啥恶劣条件都不怕。
还有β型钛合金，这家伙的特点就是可加工性好，韧性高。
我曾经有个朋友，他特别喜欢捣鼓一些小发明，有一次他就用β型钛合金做了个小零件，他跟我说用这种材料做出来的东西就是耐用，怎么折腾都不容易坏，就像个打不死的小强。
再说说α+β型钛合金，这可以说是综合了前两者的优点，既有不错的强度，又有良好的韧性。
我记得有一回在电视上看到一个关于航空航天的节目，里面就介绍说飞机上的一些关键部件就是用α+β型钛合金做的，它为飞机的安全飞行提供了重要保障呢，就像飞机的守护神一样。
那钛合金都有啥用途呢？这可多了去了！在航空领域，那绝对是不可或缺的，飞机的机身、发动机啥的都有它的身影，让飞机能更轻盈地翱翔在天空。
在医疗领域，钛合金也大显身手，像什么人工关节呀，那可帮助了好多病人重新恢复了健康，能让他们又能活蹦乱跳的了。
还有在体育用品上，一些高端的运动器材也会用到钛合金，能让运动员们发挥得更好。
总之，钛合金的种类丰富多样，用途也非常广泛，它真的是在各个领域都闪闪发光，为我们的生活带来了很多便利和进步呀！
以上就是我对钛合金种类及用途的一些看法啦，希望大家也能对钛合金有更深入的了解和认识哟！。
航空材料-钛合金
航空材料---钛合金MASTER 一、钛的简介1948年美国杜邦公司才用镁法成吨生产海绵钛——这标志着海绵钛即钛工业化生产的开始。
而钛合金因具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。
钛在地壳中含量较丰富，含量排第九位，远高于铜、锌、锡等常见金属。
钛广泛存在于许多岩石中，特别是砂石和粘土中。
二、钛的特性强度高：是铝合金的1.3倍，镁合金的1.6倍，不锈钢的3.5倍，金属材料中的冠军。
热强度高：使用温度比铝合金高几百度，可在450～500℃的温度下长期工作。
抗蚀性好：耐酸、耐碱、耐大气腐蚀，对点蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强。
低温性能好：间隙元素极低的钛合金TA7,在-253℃下还能保持一定的塑性。
化学活性大：高温时化学活性很高，轻易与空气中的氢、氧等气体杂质发生化学反应，生成硬化层。
导热系数小、弹性模量小：导热系数约为镍的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 。
三、钛合金的分类及用途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。
尽管钛及其合金应用的历史不长，但由于它那超众的性能，已经获得了多个光荣称号。
首先荣获的称号就是“空间金属”。
它重量轻、强度大又耐高温，特别适于制造飞机和各种航天器。
目前世界上生产的钛及钛合金，大约有四分之三都用于航空航天工业。
许多原来用铝合金的部件，都改用了钛合金。
四、钛合金的航空应用钛合金主要用于飞机及发动机的制造材料，如锻造钛风扇、压气机盘和叶片、发动机罩、排气装置等零件以及飞机的大梁隔框等结构框架件。
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。
合金系和类型代号产品种类主要用途工业纯钛TA1、TA2、TA3板、带、管、棒、线、铸件飞机骨架、蒙皮、发动机部件钛铝合金TA6板、棒、管、铸件飞机蒙皮、骨架零件、压气机壳体、叶片等钛铝钒合金TC4、TC10板、棒、管飞机结构零件、起落支架等钛钒铬合金TC5厚板、棒、锻件支架结构、气动导管等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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
钛在氮气中加热可发生燃烧，因此钛在加热和焊接时应采 用氩气保护。
钛的十大性能
密度小,比强度高(比强度高的特性仍可保持到550～600 ℃。
与高强合金相比，相同强度水平可降低重量40％以上)
弹性模量低（120GPa），约为铁的54％。 导热系数小(比铁低4.5倍) 抗拉强度与其屈服强度接近 无磁性、无毒 抗阻尼性能强 耐热性能好 耐低温性能好(在液氮温度下仍有良好的机械性能，强度高而
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。
二、纯钛
纯钛
Ti：
ρ: 4.507 g/cm3 Tm：1688℃ 具有同素异构转变: ≤882.5℃为密排六方结构的α相
杂质含量对钛的性能影响很大，少量杂质可显著提高钛的强度， 故工业纯钛强度较高，接近高强铝合金的水平，主要用于制造 350℃以下温度工作的石油化工用热交换器、反应器、船舰零件、 飞机蒙皮等。
三、钛合金的物理冶金基础
钛合金的物理冶金基础
主要内容：
钛合金二元相图 钛合金分类 主要合金元素与相的形成 气体杂质元素的作用 钛合金热处理基础 钛合金的强韧化基础
钛合金的分类
钛合金按退火状态下的相组成，分为 α型钛合金、以TA后加顺序号表示其牌号 β型钛合金，以TB后加顺序号表示其牌号 和α+β型钛合金，以TC后加顺序号表示其牌号。
钛合金的分类
α型钛合金主要加入元素是Al，其次是中性元素Sn和Zr，起
固溶强化作用。 在退火状态下的室温组织是单相α固溶体。 α型钛合金的牌号与工业纯钛相同，均划入TA系列。 α型钛合金不能进行热处理强化，热处理对于它们只是为了消 除应力或消除加工硬化。
材料科学前沿
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
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。
钛合金二 元相图
以钛为基的二元 合金相图大致可 分为四类，见图
a~d
钛合金二 元相图
(a)合金元素与α－Ti和β－Ti形成连续固溶体，锆和铪 等元素的性质与钛极相近，原子半径差别也不大，可 以形成连续固溶体。
钛合金二 元相图
(b)合金元素与β－Ti形 成连续固溶体，而与α－ Ti只形成有限固溶体， 这类元素扩大β相区，缩 小α相区，降低β相区 →α相区的相变温度，称 为β相区稳定元素。钛中 近邻，如钒、铌、钽、 铼、钼属于这一类，它 们是bcc结构，原子尺寸 也相差不大。
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；
仍保持良好的塑性及韧性)
耐腐蚀性能(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。
该类合金的淬透性高；
化学成分偏析严重，这种类型的合金只有两个牌号， 实际获得应用的仅有TB2一种。
钛的主要合金元素
现有钛合金中的主要合金元素有钒、铌、钼、铬、锰、镍、铜、 锡及钽等，可分为三类：
第一类是α相稳定元素，提高α→β转变温度。铝是最常见、最 有效的α强化元素，有效提高低温和高温（550 ℃ 以下） 的强度，同时铝的密度小，因此铝是钛合金中的一个基本 合金元素。
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T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。。
金属钛生产从1948年至今才有半个世纪的历史，它是伴随着航 空和航天工业而发展起来的新兴工业。它的发展经受了数次大起 大落，这是因为钛与飞机制造业有关的缘故。
钛合金二 元相图
(c)此类合金元素α －Ti和β－Ti都形 成有限固溶体，β 相区会发生共析 分解，这类元素 有铬、钴、锰、 钨、铁、镍、铜、 银、金、钯、铂 等。它们使β相转 变温度下降，所 以也属于稳定β相 元素。
钛合金二 元相图
(d)合金元素与α－ Ti和β－Ti都形成有 限固溶体，但β相由 包析反应生成，使β 相转变温度升高， 因而是α相稳定元 素。主要元素有铝、 硼、氧、氮、碳、 钪、稼、镧、铈、 钆、钕、锗等。
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。
纯钛（分类－用途）
根据杂质含量，钛分为高纯钛（纯度达99.9%）和工业纯钛 （纯度达99.5%）。 工业纯钛有三个牌号，分别用TA＋顺序号数字1、2、3表示， 数字越大，纯度越低。
第二类是合金元素锡、锆等，能有效强化α相，它们在α－Ti 和β－Ti都有大的固溶度，但对α<=>β相变温度影响较小， 故有中性强化元素之称。它们的强化作用也可保持到较高 的温度。