工业纯钛的工艺性能(精)
钛合金牌号及性能
工业纯钛YA1、YA2、YA3：冲压性能优良。
可进行各种形式的焊接, 焊接性能良好, 焊接接头可达基体属强度的90%。
易于锯和砂轮切割, 机械加工性能良好。
耐蚀性能优良用于350℃以下、受力小的零件及冲压成各种复杂形状的零件。
如火电站凝汽器；船用海水腐蚀的管道系统、阀门、泵；化工热交换器、泵体、蒸馏塔；海水淡化系统、镀铂阳极；飞机的骨架、蒙皮、发动机部件、横梁等。
钛合金TA6：具有良好的焊接性能, 有较高的蠕变强度, 但工艺可塑性较低, 可热状态下变形, 东日合金在承受轴向负荷时, 对切口没有敏感性, 切削性能尚好400℃以下工作的零件及焊接件。
钛合金TA7：冲压性能差, 热塑性尚好。
东日可进行各种形式的焊接, 性能良好, 焊接接头强度和塑性可与基体金属相等。
机械加工性能与工业纯钛相同。
耐蚀性良好, 高温热稳定性良好做500℃以下长期工作的结构件, 可做各种模锻件。
钛合金TA8：热塑性良好。
东日可进行各种形式焊接, 焊接性良好。
机加工性与工业纯钛相同。
抗氧化性良好500℃以下长期工作零件。
东日可以制造发动机压气机盘和叶片。
钛合金TC1：冲压性良好。
东日可进行各种形式焊接, 焊接性良好。
机加工性与工业纯钛相同。
抗氧化性良好做400℃以下工作的零件。
适于各种板材，冲压和焊接零件。
钛合金TC2：在350℃下,100h 的持久强度在400MPa以上, 热加工有良的塑性。
加热到350-40 0℃, 没有发脆倾向, 因此, 可用其焊接在高温下工作的零件做500℃以下工作的零件、焊接件、模锻件和弯曲加工的零件等。
钛合金TC3：冲压性差, 热塑性良好。
可进行各种形式的焊接, 焊接接头强度可达基体金属强度9 0%。
机械加工性能尚好, 需要用硬质合金, 大走刀量、慢速, 充分冷却。
耐蚀性能良好,热稳定性好。
东日金属是应用最广的钛合金之一做400℃以下长期工作的零件。
钛合金TC4：材料的组成为Ti-6Al-4V ，属于(a+b) 型钛合金，具有良好的综合力学机械性能。
ta1钛合金制备工艺
ta1钛合金制备工艺
TA1钛合金是一种常见的工业纯钛合金，也被称为Ti-6Al-4V合金。
下面是一种常见的TA1钛合金制备工艺：
1. 原料准备：准备纯度高的钛和适量的铝、钒等合金元素作为原料。
2. 熔炼：将原料加入真空电弧炉或惰性气体保护下的电弧炉中进行熔炼。
在高温下，钛和合金元素会熔化并混合均匀。
3. 铸造：将熔融的钛合金倒入预先准备好的砂型、陶瓷模具或金属模具中，进行铸造成型。
可以通过砂型铸造、连续铸造、等静压铸造等不同方法进行。
4. 精整：待铸造完成后，对铸件进行去除表面氧化物、毛刺和不良结构的处理。
这可以通过化学清洗、机械研磨、酸洗等方式进行。
5. 热处理：对铸件进行热处理，以消除内部应力和改善材料的力学性能。
常见的热处理方式包括固溶处理和时效处理。
6. 机械加工：对热处理后的铸件进行机械加工，如铣削、车削、钻孔等，以获得所需的形状和尺寸。
7. 表面处理：对加工后的零部件进行表面处理，如抛光、喷砂、阳极氧化等，以改善外观和耐腐蚀性能。
工业纯钛 TA1金属材料技术条件
工业纯钛TA1
化学成分
Ti
Fe
Si
C
N
H
O
GB/T 3620.1-94
基
≤0.15
≤0.10
≤0.05
≤0.03
≤0.015
≤0.15
用途
用于热交换器或凝汽器管等。
毛坯类型
无缝管或焊管
进口焊管
热轧棒材
进厂状态
退火（M）
退火
热
处理
代码
0
0
参数
GB/T3625-1995
GB/T 2965-1996
20℃
100℃
200℃
300℃
400℃
500℃
99.9%钛
250
200
150
120
100
99.2%钛
400
350
280
200
170
99.0%钛
600
450
350
270
200
高温长时性能
（TA2*）
温度
350℃
400℃
450℃
蠕变
σ10-4
σ10-5
持久
σ104
σ105
（100h）191
（100h）176
热处理
一般在退火态使用。推荐的完全退火制度为650～720℃，0.5～2h；
去应力退火制度为530～550℃，0.5～1h或470～490℃，2～4h。
焊接
氩气保护电弧焊应用较多，也可等离子焊、电阻焊、气体保护扩散焊等。
冷加工
说明
耐蚀性能
溶液
离海岸
24米海区
离海岸
240米海区
钛及钛合金
钛及钛合金
3. (α+β)钛合金
（α+β）钛合金除含有铬、钼、钨等促使β相稳定的元素外，还含有 锡、铝等促使α相稳定的元素。在冷却到一定温度时，发生β→α相转变， 室温下为α+β两相组织。
（α+β）钛合金的强度、耐热性和塑性都比较好，并可以进行热处理 强化，应用范围较广。（α+β）钛合金的牌号有TC1、TC2、TC3、TC4、 TC6等。其中以TC4（钛铝钒合金）用途最广、经淬火（930 ℃加热）和 时效处理（540 ℃，2 h）后，其R m可达1 274 MPa、A>13％，并有 较高的蠕变抗力、低温韧性和良好的耐蚀性。TC4合金适于制造在400 ℃ 以下和低温下工作的零件，如火箭发动机外壳、火箭和导弹的液氢燃料容 器等。
钛及钛合金
常用钛合金的牌号、力学性能和用途见表1-9。
钛及钛合金
钛及钛合金是20世纪50年代出现 的一种新型结构材料。由于钛的密度 小，强度高，耐高温，耐蚀，资源丰 富，现已成为航天、化工和国防工业 生产中广泛应用的材料。
一、 工业纯钛 1. 纯钛的性能
钛及钛合金
纯钛呈银白色，密度为4.508×103 kg/m3，熔点为1 677 ℃， 热膨胀系数小。纯钛塑性好，强度低，容易加工成形。结晶后有同 素异构转变，在加热到882 ℃时，由密排六方晶格的α-钛转变为体 心立方晶格的β-钛。钛与氧和氮的亲和力较大，非常容易与氧和氮 结合形成一层致密的氧化物和氮化物薄膜，其稳定性高于铝及不锈 钢的氧化膜，故在许多介质中钛的耐蚀性比不锈钢更优良，尤其是 抗海水腐蚀的能力非常突出。
2. β钛合金
钛及钛合金
β钛合金中主要加入铜、铬、钼、钨和铁等促使β相稳定 的元素，在正火或淬火时容易将高温β相保留到室温组织， 得到较稳定的β相组织。β钛合金具有良好的塑性，在540 ℃ 以下具有较高的强度，但其生产工艺复杂，合金密度大，故 在生产中用途不广。
钛合金常用规格及性能用途
钛合金常用规格及性能用途内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）钛合金常用规格及性能用途TC4 / GR5 / Ti6AL4V 钛棒现货规格：?直径2mm ?8mm?9mm?10mm ?直径12mm 15mm 16mm 18mm 20mm?25mm?30mm?35mm?40mm?45mm?50mm?55mm?直径60mm 65mm 70mm 75mm 80mm?85mm?90mm?100mm?105mm?110mm?120mm ?TC4 / GR5 / Ti6AL4V 钛棒现货规格：?厚度1mm 2mm 3mm 4mm 5mm 6mm 7mm 8mm 10mm?12mm 14mm ?厚度16mm?18mm 20mm?25mm 30mm 32mm 35mm 50mm 45mm?50mm 60mm 70mm 80mm 90mm?钛合金优越的特性：1耐酸碱腐蚀，耐海水腐蚀，耐污水腐蚀；2密度小（），轻；3无磁性；广钛金属4在-253°-600°之间使用，他的抗拉强度，在金属中，几乎是最高的。
应用举例:工业上除采用工业纯钛制造零件以外，大量使用的是钛合金。
它在航空、航天、化工、造船、冶金、电子、医疗、石油、医药、军工等工业部门获得日益广泛的应用,制造燃气轮机部件。
【钛合金的性能】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％，但其强度低、塑性高。
％工业纯钛的性能为：密度ρ=cm3，熔点为172矽钛合金耐磨地坪5℃，导热系数λ=，抗拉强度σb=539MPa，伸长率δ=25％，断面收缩率ψ=25％，弹性模量E=×105MPa，硬度HB195。
(1)强度高钛合金的密度一般在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。
工业纯钛TA2的性能特点及焊接工艺研究
工业纯钛 TA2 的性能特点及焊接工艺研究
郭 敬1，王海强2
（１． 中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司，山东 济南 ２５０１０１ ；２． 国电库尔勒发电有限公司，新疆 库尔勒 ８４１０００）
摘 要 ：本文在对爆炸 ￣ 轧制 ￣ 钛钢复合板中的工业纯钛 ＴＡ２ 的性能特点进行分析的基础上，通过焊接性分析对工业
由于工业纯钛具有较好的综合性能和优异的耐蚀性能， 使它成为许多工业部分不可缺少的结构材料。如果是在水 中，它可以在短时间里和氧发生反应，在其表面形成致密的 氧化膜，使钛产生良好的耐腐蚀性。钛表面钝化膜具有很强 的自愈再生能力，即使在机械磨损的情况下也能快速生成新 的氧化膜，完全满足钛在一般条件下的耐腐蚀要求。使得爆 炸 ~ 轧制 ~ 钛钢复合板成为电厂烟囱内衬钢筒的首选材料。
表6??宏观金相试验结果试样编号焊缝金属和热影响区的横断面备注焊缝和热影响区界限是否完全熔合裂纹焊脚长度差mm191mt1清晰完全熔合无15合格191mt2清晰完全熔合无17合格191mt3清晰完全熔合无1合格191mt4清晰完全熔合无08合格191mt5清晰完全熔合无15合格43?试验结果分析15个试样的外观颜色为银白色淡黄色和黄色
纯钛 ＴＡ２ 的焊接工艺进行研究，整理出了爆炸 － 轧制 － 钛钢复合板用于火电机组烟囱钢内筒的钛层焊接工艺，可为今
后类似工程项目的焊接提供借鉴。
关键词 ：ＴＡ２ ；焊接性 ；焊接工艺
中图分类号 ：ＴＧ４５６．７
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１００２－５０６５（２０１９）１１－０１６０－２
Study on Properties and Welding Technology of Industrial Pure Titanium TA2
工业纯钛的工艺性能
工业纯钛的工艺性能【导言】工业纯钛是一种纯度极高的金属材料，具有很高的强度、良好的耐腐蚀性和优异的耐高温性能。
在工业上广泛应用于航空航天、化工、医疗器械等领域。
本文将详细介绍工业纯钛的工艺性能和其在工业领域中的应用。
【一、工业纯钛的制备工艺及性能】1.冶金法制备工艺（1）熔炼法：将钛矿石经过助熔剂还原成金属钛，然后经过熔融、液相抽吸、浇铸等步骤制备工业纯钛。
（2）精炼法：通过熔炼法得到的粗纯钛，经过多次熔炼、减氧、气体冲割、气体浮选等方式去除杂质和氧化物，最终获得高纯度的工业纯钛。
（3）变形加工法：将精炼后的工业纯钛坯料通过锻造、轧制、拉拔等变形加工工艺，得到不同形状、不同尺寸的工业纯钛材料。
2.化学法制备工艺（1）气相沉积法：通过氟化钛和氧气反应生成二氧化钛，再经过还原反应得到工业纯钛。
（2）电化学法：通过电解法将钛矿石溶解在盐酸等电解液中，经过电解反应制备工业纯钛。
（1）强度高：工业纯钛的抗拉强度和屈服强度都较高，有助于提高材料的使用寿命。
（2）耐腐蚀性好：工业纯钛具有良好的耐腐蚀性能，可以抵抗大多数酸、碱等腐蚀介质的侵蚀。
（3）优异的耐高温性能：工业纯钛的熔点高，可以在高温环境下长时间稳定工作。
【二、工业纯钛的应用领域】1.航空航天领域由于工业纯钛具有低密度、高强度、良好的耐腐蚀性能和优异的耐高温性能，被广泛应用于航空航天领域。
例如，飞机结构材料、发动机零部件、螺栓和紧固件等。
2.化工领域由于工业纯钛具有良好的耐腐蚀性能，可以在强酸、碱等恶劣环境中长期稳定工作，被广泛应用于化工领域。
例如，制造化工设备、储罐、反应釜等。
3.医疗器械领域由于工业纯钛具有出色的生物相容性、良好的耐腐蚀性和强度优势，被广泛应用于医疗器械领域。
例如，人工关节、牙科种植体、外科器械等。
4.其他领域除了上述领域，工业纯钛还广泛应用于海洋工程、汽车制造、电子工业等领域，其中特别是在海洋环境下的使用，由于其耐海水腐蚀的特点，成为不可替代的材料之一【结论】工业纯钛作为一种重要的金属材料，具有优良的工艺性能，包括高强度、良好的耐腐蚀性和优异的耐高温性能。
全方位的讲解钛及钛合金材料_钛及钛合金_
160
5 级 MHT-200 98.5 0.40 0.06 0.30 0.05 0.10 0.30 0.08 0.15 0.030
200
化学成分
牌号
Ti
组
Fe
TA0 工业纯钛 余量 0.15 TA1 工业纯钛 余量 0.25 TA2 工业纯钛 余量 0.30 TA3 工业纯钛 余量 0.40
4. 钛合金
所以，实际再结晶退火温度：工业纯钛为 650-700℃； TC4 钛合金为 800-850℃。
（2） 消除应力退火 消除金属材料因变形加工、切削加工、焊接加工及深加工制造 等过程引起的内部应力，又不发生再结晶的退火称为消除应力退火。 如：工业纯钛消除应力退火温度 550-600℃，TC4 钛合金消除应 力退火温度 550-600℃。 4. 加热 （1） 非真空加热
产品的出炉温度＜200℃才能保证钛的表面不被氧化， 呈银白色的金属钛本色。
3. 退火 对产品加热到适合温度，保温一定时间，使其冷却，获
得接近平衡状态组织的热处理工艺称为退火。 退火目的是均匀化学成分，改善机械性能和工艺性能。例如：
消除因加工引起的硬化、如消除内应力、如实现再结晶、如真空退火 除气（一般是氢气）等。
江西工埠集团 詹小辉
（1）再结晶退火 对冷变形和热变形的金属加热到高于再结晶温度，使其破碎的
晶粒和拉长的晶粒重新成核并长大成为细小的等轴晶粒，不禁消除了 加工引起的硬化，还恢复了加工变形能力，这称为再结晶退火。
考虑再结晶退火温度受产品变形率和原始晶粒的大小等影响因 素，再结晶温度要比理论讲的再结晶温度高出 100-150℃为宜。
江西工埠集团 詹小辉
长发生了塑性变形称为压。
②轧制
使用两个旋转的轧辊之间的空隙或模具孔，对钛坯料加力，使
纯钛及钛合金热加工性能参数
纯钛热加工性能参数1. 来料牌号及化学成分
4. 加热规范
板坯在热轧前需要在加热炉中均匀加热，为防止氧扩散，应限制加热温度和时间，因此，从成材率、表面质量考虑，该扩散层的厚度越薄越好，为此，热轧带卷加热温度的设定应在保证稳定轧制并可卷制成带的情况下，尽可能低。
通常工业纯钛在加热炉内最好加热至800~920℃。
纯钛料轧制时的加热制度和终轧温度
*
5. 轧制过程控制
热轧分为粗轧和精轧。
粗轧通常使用可逆式轧机，从厚板坯（80~300mm）的轧制到供精轧机
℃温度
/s的速度冷
二、钛合金（TC3、TC4）
密度ρ＝4.45g/cm3
弹性模量E＝1.13×105MPa
导热系数λ＝6.43Wm-1K-1
1常温力学性能
TC4合金的拉伸应力应变曲线
TC4室温压缩应力应变曲线
2热轧工艺条件
1）．加热规范
坯料轧制时的加热制度和终轧温度
举例1：用可逆式四辊轧机将尺寸为240m m×1070mm×1600mm的TC4钛合金板坯轧制成厚度60mm 中板的典型压下规范如下表：。
Grade2纯钛成分及性能
Grade2纯钛的性能：Grade2纯钛是一种新型金属，钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关其特性有强度高、热强度高、抗蚀性好、低温性能好、化学活性大、导热系数小、弹性模量小Grade2纯钛的应用：Grade2纯钛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Grade2纯钛化学成分:化学成分组主要成分杂质Ti Fe Si C N H O工业纯钛其余0.15 0.1 0.05 0.03 0.015 0.15名义成分热处理状态抗拉强度延伸率冷弯角度MPa %工业纯钛退火340-490 30 130 Grade2纯钛综合信息:合金牌号规格供货状态执行标准用途Grade2 厚度：δ2-δ12、板幅：800mm-1000mm、长度：2m（也可根据客户要求生产）热轧、冷轧、退火、光面、镜面GB/T3621-1994、GB/T13810-1997、ASTM F136、ASTM B265钛设备换热器、高尔夫球、医疗器械等方面。
Grade2纯钛主要特征:Grade2纯钛属于工业纯钛。
强度不高，但塑性好，易于加工成形，冲压、焊接、可切削加工性能良好；在大气、海水、湿氯气及氧化性、中性、弱还原性介质中具有良好的耐蚀性，抗氧化性优于大多数奥氏体不锈钢；但耐热性较差，使用温度不宜太高。
Grade2纯钛化学活性:Grade2纯钛的化学活性大，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。
Grade2纯钛低温性能:Grade2纯钛在低温和超低温下，仍能保持其力学性能。
TA0,TA1,TA2,TA3性能特点工业纯钛的杂质含量较化学纯钛要多,(精)
TA0,TA1,TA2,TA3性能特点:工业纯钛的杂质含量较化学纯钛要多,因此其强度,硬度也稍高,其力学性能及化学性能与不锈钢相近,比起钛合金纯钛强度低,朔性好,可焊接,可切削加工,耐蚀性较好,在抗氧化性能方面优于奥氏体不锈钢,但耐热性较差,TA1,TA2,TA3依次杂质含量增高,机械强度,硬度依次增强,但朔性,韧性依次下降.用途举例：主要用于工作温度在350度以下，受力不大，但要求高朔性的冲压件和耐蚀结构零件，如飞机骨架，蒙皮，船用阀门，管道，海水淡化装置等，化工上的泵，冷却器，搅拌器，蒸馏塔，叶轮等及压缩机气阀，柴油发动机活塞等。
TA1，TA2由于有良好的低温韧性及低温强度，可作-253度一下低温结构材料。
Monel（蒙乃尔）合金系列产品具有高强度、高耐蚀、耐磨损的优良的物理特性。
在各种酸、碱介质中，具有使用寿命长的优点，因而广泛应用于石油化工、核工业、国防工业等尖端工业上，做为重要的零部件和其它高强度、高耐蚀、高耐磨特性的复杂环境条件下使用的行业。
Monel合金是Ni-Cu系耐蚀合金，有两种类型：加工强化型，有Monel400、404、R405等牌号；沉淀硬化型，有Monel K-500、502等牌号，常用Monel 400和K-500、Monel K-500的力学性能优于Monel 400，但耐蚀性稍差。
Monel-400是Ni-Cu固溶体的单相奥氏体合金,具有优良的耐腐蚀性能和中温强度,尤其是在中高温的强酸、强碱介质中它能表现出较好的耐蚀效果。
因此,近年来这种合金在我国的石油化工及核工业等装置的某些特殊设备制造中得到越来越多的应用. Monel合金具有较优良的耐还原性介质的腐蚀能力，在氢氟酸、碱、海水、H2S、H2SO4、H3PO4、有机酸等许多腐蚀介质中稳定性较好，尤其是在氢氟酸和碱溶液中的稳定性更为突出，仅比白金、白银逊色。
合金有一定的SCC敏感性，工作温度＜200℃。
Monel 400铜镍合金在宽温区（至1000F）具有高强度。
钛及钛合金
2 纯钛
力学性能： 纯钛性能和纯铁相似，塑性好，延伸率可达50～60%，断面收缩 率可达70～80%，强度不太高（300MPa）。 纯钛力学性能与纯度有关：间隙杂质（氧、氮、碳）含量增加， 其强度升高，塑性陡降。 常温下钛为密排六方结构，与其他六方结构的金属(镉、锌、镁) 相比，钛的塑性要高得多。原因是：滑移模型和晶体中各晶面的层 错能有关，如层错能低，则有利于全位错分解为不全位错，以促 进滑移的继续进行；钛的层错能比基面小，原来在基面上进行滑 移的位错容易通过交滑移而转移到棱柱面上，并可发生分解，这 样基面上的滑移很快终止，而棱柱面上的滑移则发挥着主导作用。
氮、氧、碳都提高α+ β／β相变温度，扩大α相区，属α稳定 元素。均可提高强度，急剧降低塑性，其影响程度按氮、氧、碳 递减。为了保证合金的塑性和韧性，目前在工业钛合金中氢、氧、 氮、碳含量分别控制在0.015％、0.15％、0.05％，0.1％以下。低 温用钛及钛合金，由于氧、氮和碳提高塑－脆转化温度，应尽量 降低它们的含量，特别是氧含量。 微量铁和硅在固溶范围内与钛形成臵换固溶体，它们对钛的 性能影响没有间隙杂质元素那样强烈。作为杂质时，铁和硅的含 量分别要求小于0.3％和0.15％，但有时也作为合金元素加入。
β同晶元素：合金元素浓度超过α相极限溶解度时，将进入 α+β相区，此时合金元素优先溶于β相，因而β相具有更高的强 度和硬度，这样合金平均强度将随组织中β相所占比例增加而提高， 大约至α相和β相各占50％时强度达到峰值。再增加β相数量，强 度反而有所下降。强化作用按钼、钒、钽、铌次序递减。
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。 密度为4.5。钛的弹性模量低，只有铁的一半。 熔点1668℃，导电性较差（仅为铜的3.1%），导热系数（铁的六分之一） 和线胀系数（与玻璃的相近）均较低。 钛无磁性，在强磁场下也不会磁化，用钛制人造骨和关节植入人 体内不会受雷雨天气的影响。 钛阻尼性低，适宜做共振材料。 当温度低于0.49K时，钛呈现超导特性，经过适当合金化，超导 温度可提高到9～10K。
钛合金的加工工艺及应用
钛合金有着与钛金属类似的大气高温污染（吸收氢氧氮）、强度高导致的刀具寿命短、导热性差导致的粘刀等等一系列麻烦。
此外，热加工带来的金属相不均匀，晶粒粗大，残余应力，等等，也是钛合金热加工的难题。
因此，工业纯钛和钛合金基材，在国际上基本是自由贸易，这与高性能碳纤维复合材料的禁运有很大的差异；然而，买得起未必用得起，正是加工工艺的复杂，将绝大多数国家挡在了钛合金应用的门外。
下面，我们来看钛及钛合金加工工艺与应用的情况：钛合金加工工艺：一、下料切割工艺钛及钛合金制件之前，先要将大块钛及钛合金进行初步切割，做下料准备。
钛及钛合金的切割，不像一般金属，很难用火焰方法进行，否则高温污染会导致材料脆化。
因此多用等离子切割、激光切割、铣切来进行。
但是这些方法，要么是材料容易产生热应力离散变形（如激光切割）、或者成本太高无法满足大量生产（如离子束切割），要么是残料率高（如铣切）。
因此，人们想出了另一种常温切割方式：高压水切割。
水切割，就是水刀，呵呵。
以前咱听说水滴石穿，那可要万年功夫。
这次是水切钛断，立等可取啊。
中国潜心研究此项技术的钛切割应用，获得成功，顺利实施了40～100毫米厚的钛合金板材切割。
由于是常温操作，切割质量好，且其效率是常规切割方法的50倍以上，材料费大大节约。
至今，钛合金的水切割方式，在国内的应用已经接近10年。
二、铸造工艺铸件加工，需要熔化钛及钛合金进行浇注。
同样，由于钛及钛合金的化学活性，熔化的液态钛及钛合金，几乎与所有的耐火材料起反应。
因此其熔化和浇注必须在惰性气体（如氩气）保护或者真空环境下进行。
国内应用方面：中国在消化吸收国外先进技术的基础上，掌握和发展了金属型、捣实型、机加工石墨型，以及氧化物面层陶瓷型壳等钛合金铸造技术，可以生产最大直径达1500毫米X400毫米，最小壁厚为0.8毫米，单重达到近800千克的整体钛合金铸件，每年铸造钛合金用量达5000吨，具备了钛及钛合金精密铸件的基本生产技术。
钛焊接工艺
工业纯钛焊接工艺试验及焊接接头质量控制齐鲁石化公司检修公司聂振海1993.10钛及钛合金具有比重小，强度高及良好的高、低温性能，它在湿氯气中，氧酸盐、尿素、硝酸、石酸、石炭酸等大多数酸、碱、盐介质中有优异的抗裂性能和耐腐蚀性能，使之成为一种前景广范的新型结构材料，越来越广泛地应用在石油化工、军工、宇航、制药等各个领域。
但是，由于钛在高温下，有很强的化学活泼性，熔点高，热熔量小，导热性差等特点，因此它的可焊性具有与碳钢、普通低合金钢、不锈钢、铝、铜等不同的显著特点。
为了广开生产门路，适应我公司化工生产的需要，我们进行了工业纯钛焊接工艺试验及焊接接头质量控制的专题研修。
现简述如下：一、工业纯钛的种类及性能工业纯钛的牌号用汉语拼音字母TAx表示。
TAD是碘法钛，TA4—TA8、TB2、TC1~TC10是钛合金。
工业纯钛有TA1、TA2、TA3，其化学成分及常温机械性能见表1。
工业纯钛的化学成分及板材的室温机械性能表1钛的机械性能与纯度有关，钛纯度越高，强度越低，但塑性增加。
杂质与钛形成脆性化合物，使塑性、韧性急剧降低，因此，钛中杂质受到严格限制。
钛与钢、铝、铜的部分物理性能比较见表2。
钛与钢、铝、铜的部分物理性能比较表2钛的导热系数小，比热小，电阻系数大，与不锈钢相比在焊接时，所需功率还要小，而且焊透性也较好。
二、工业纯钛的可焊性特点1、高温下易氧化工业纯钛的化工性质非常活泼，虽然常温下比较稳定，但在高温下易吸收氢、氧、氮等气体而变脆，使塑性显著下降。
为了防止上述有害气体的污染，在焊接时需要采用特殊的工艺措施。
- - -2、焊接线能量对焊接接头性能的影响工业纯钛焊接接头的强度与母材相近，而塑性则明显比母材低，过热区最低。
分析其原因有两个方面：一方面由于钛材熔点高，导热性差，比热小，因此焊缝及过热区高温停留时间长，冷却速度慢，致使过热区出现粗大的晶粒，从而使塑性低。
另一方面，如果焊缝冷却速度很快时，会出现β相α相无扩散型转变。
工业纯钛管材的焊接工艺试验与应用
１１１由 于 钛 材 在 焊 接 时熔 池 温 度 较 高 ， 且 熔 池 在 高 ．． 温 停 留 时 间 较 长 ， 晶 粒 长 大 粗 化 严 重 ， 同 时 在 焊 缝 中氧 、 氢 、 氮 含 量 较 多 时 ，焊 缝 和 热 影 响 区 的 性 能 变 脆 ， 焊 后 易 出 现 冷 裂 纹 和 延 迟 裂 纹 。 为 减 少 焊 缝 及 热 影 响 区 产 生 冷 裂 纹 的 倾 向 ，选 用 对 焊 件 热 输 入 量 相 对 较 小 的钨 极 氩 弧 焊 。
第５ 期
一
２ ７．
工业 纯钛 管材 的焊 接工艺试验 与应用
姜 亦 步 ，李 闯
（ 天津渤夭化工有 限责任 公司设备动力部 ， 天津 ３ Ｏ ８ ） ｏ ４ ｏ
［ 要］对 工业纯钛 管材进行 了焊接工 艺可行性试验 ，解决 了钛管焊接 中的一些难题 ，提 出正确 的焊前处理措 施和最佳焊 摘 接 工艺参数组合 ，可最大限度减少焊接接 头氧化和 气孔数 量 。
护 气 体 的损 失和 提 高 背 面 保 护 效 果 ，对 试 件 暂 不 焊 接 的坡 口部 位 用 胶 带 纸 封 住 ；细 化 试 件 焊 前 清 洗 程 序 ，适 当增 加 机 械 打 磨 深 度 ，延 长 酸 洗 浸 泡 时间 至２ ｍｉ ，试 件 坡 口酸洗 后 增加 流动 水 冲刷 和 ０ ｎ 烘 干程 序 ，清洗 后试 件 放 置时 间最 长不超 过２ 。 ｈ １ ． 进工 艺后 的验 证性 焊 接试验 ３改 为 增 加 焊 接 试 验 的 可 比性 ，第 二 次 试 验 共 焊 接 了３ｉ试 件 ，其 规 格 、接 头 形式 与第 一 次 相 同 。 ） ｖ Ｊ 试 件 编 号 为Ｔ — ３ Ａ —４ Ａ： ５ Ａ２ 、Ｔ ２ 、Ｔ 一 。试 件 坡 口 内及 两 侧机 械 打 磨 深 度 不 小于 ００ ｍｍ，酸 洗液 中 ．１ 浸 泡 时 间２ ｉ，水冲 洗后 用 强力风 扇 吹干 。 ０ ｎ ａ ｒ
钛及钛合金全解
3 钛合金－分类、牌号 按组织类型分： α（用TA表示）：全α、近α和α+化合物合金 。以铝、锡、 锆为主要合金元素，在近α型钛合金中还添加少量β稳定化元 素，如钼、钒、钽、铌、钨、铜、硅等 β（用TB表示）：热力学稳定型β合金、亚稳定β型合金和 近β型合金 α＋β（用TC表示）：以Ti-Al为基再加适量β稳定元素 TA4 Ti-3Al TA7 Ti-5Al-2.5Sn TA8 Ti-5Al-2.5Sn-3Cu-1.5Zr TC1 Ti-2Al-1.5Mn TC3 Ti-4Al-4V TC4 Ti-6Al-4V TC6 Ti-6Al-1.5Cr-2.5Mo-0.5Fe-0.3Si TB2 Ti-5Mo-5V-3Cr-3Al
钛及钛合金
2 纯钛
⑴密度小，比强度高：钛密度为4.51g/cm3，约为钢或镍合金的一半。比强度 高于铝合金及高合金钢。 ⑵导热系数小：钛的导热系数小，是低碳钢的五分之一，铜的二十五分之一。 ⑶无磁性，无毒：钛是无磁性金属，在很大的磁场中不被磁化，无毒且与人体 组织及血液有很好的相容性。 ⑷抗阻尼性能强：钛受到机械振动及电振动后，与钢、铜相比，其自身振动衰 减时间最长。 ⑸耐热性佳：因熔点高，使得钛被列为耐高温金属。 ⑹耐低温：可在低温下保持良好的韧性及塑性，是低温容器的理想材料。 ⑺吸气性能高：钛的化学性质非常活泼，在高温下容易与碳、氢、氮及氧发生 反应。 ⑻耐蚀性佳：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。
3 钛合金－合金化
与α和β均形成连续固 溶体相图： 锆、铪与钛同族， 有相同晶体结构和同素 异晶转变，与α-Ti及 β-Ti形成连续固溶体。
3 钛合金－合金化 与β-Ti无限互溶，与α-Ti有限溶解的相图： 钒、铌、钽、钼 都为体心立方结构，与β-Ti同晶，称为β 同晶元素。降低相变点，稳定β相。 组元达到一定浓度值后，高温β相可稳定 到室温，对应这一浓度值称为临界浓度Ck。 Ck反映合金元素稳定β相能力大小，其值越小 稳定β相能力就越大。稳定β相能力按钼、钒、 钽、铌次序递减。 加入这类元素的钛合金组织稳定性好， 不会发生共析转变或包析转变，同时能强化β 相，并保持良好的塑性。
钛合金焊接工艺
2、钛及钛合金焊接特点
焊接裂纹： 熔点高，热容量大，导热性差，形成的熔池大，焊缝和热影响区金属 高温停留时间长，晶粒长大，降低接头塑性和韧性，易于产生焊接裂 纹。 O、H、N多时，焊缝和HAZ变脆，易于产生冷裂纹，延迟裂纹 焊缝气孔： 氩气、母材、焊丝中O2、N2、H2、CO2、H2O都可以引起气孔 其中H是形成气孔的组要气体。 措施：加强清理（机械清理和化学清理），缩短焊接时间，良好的焊接 工艺等。
2、钛及钛合金焊接特点
国外在20 世纪50年代就开始进行研究. 美国在1956 年第一次对钛与钢直接进行点焊,由于接头发脆没有成功。 一般认为铁在α-Ti 中溶解度极小,这样在钛-铁焊缝中除了有铁在α-Ti 中的固溶体外,还形成了脆性的TiFe 型-金属间化合物,这些相的硬度 达Hv600 ,有的甚至到Hv800～1050 ,致使焊缝发脆,在冷却过程中形 成裂纹,TiFe 型及TiC 等脆性相是导致焊缝开裂的主要原因。 为使钛与铁能焊在一起,必须在焊接过程中避免产生这些脆性相,解决 这个问题的途径可以归纳为以下几种: (1) 用一种与钛、铁两元素能形成连续的或宽范围固溶体的金属来直接 进行焊接; (2) 用一种或两种与钛、铁两元素有好的可焊性的金属作为中间填料, 使钛与钢间接地焊接起来; (3) 采用低于钛、铁熔点的焊接方法。
1、钛合金特点、分类及性能 钛合金
钛合金：加入Al、稳定相，中性元素Sn、Zr。 加入Al 5％，再结晶温度600 ——800 ，耐热性提高，减少H的敏感性， 过多（7％），Ti3Al相——脆性。 钛合金高温强度高、韧性好，抗氧化能力强，焊接性好，组织稳定， 但加工性比钛合金和＋钛合金差，不同进行热处理强化，只是 600 ℃——700 ℃退火消除加工硬化， 500 ℃——600 ℃不完全退火消除 焊接残余应力。 钛合金：含有稳定元素，含Mo、V、Cr。通过时效热处理，单一 相加工性能良好，但高温性能差，焊接性很差，易于形成冷裂纹，焊接 结构中很少用。
纯钛及钛合金热加工性能全参数
纯钛热加工性能参数1. 来料牌号与化学成分熔点1668±4℃密度ρ3×105×105Mpa〔约为钢的54%〕导热系数λ-1K-1×10-6/℃〔室温-700℃〕泊松比υ4. 加热规X板坯在热轧前需要在加热炉中均匀加热，为防止氧扩散，应限制加热温度和时间，因此，从成材率、外表质量考虑，该扩散层的厚度越薄越好，为此，热轧带卷加热温度的设定应在保证稳定轧制并可卷制成带的情况下，尽可能低。
通常工业纯钛在加热炉内最好加热至800~920℃。
纯钛料轧制时的加热制度和终轧温度5. 轧制过程控制热轧分为粗轧和精轧。
粗轧通常使用可逆式轧机，从厚板坯〔80~300mm〕的轧制到供精轧机轧制的板材厚度〔25~40mm〕，需经5~7个道次的轧制。
纯钛的粗轧终轧温度为790℃。
精轧工序在6~7台串列式轧机进展，可将25~40mm的板坯连续加工成钛带材〔厚3~6mm〕，轧制速度可达300~600m/min。
轧制过程温度控制参数为：钛板坯在加热炉中加热到800~920℃，在910℃出炉；粗轧终轧温度为790℃，连续热轧时钛坯温度控制在650~800℃X围，终轧温度为670℃；在470~490℃温度X围进展卷取。
轧制后立即将钛带在输出辊道上用水冷或空冷的方法，以大于5~10℃/s的速度冷却，在低于500℃时卷取，以保证带卷材质均匀。
其它工艺要点有：严格控制初轧与连轧时各机架压下量和各机架上带材的温度；防止辊道对带材外表划伤；每轧3~4块清理一下辊道上的金属沾污；热轧带卷初始阶段，需要建立一个稳定的、大于4MPa/mm2的后X力，防止因带材卷乱或松卷引起划伤。
轧制温度对纯钛的单位压力的影响钛合金热加工性能参数二、钛合金〔TC3、TC4〕密度ρ3×105MPa导热系数λ-1K-11常温力学性能抗拉强度〉MPa 屈服强度〉MPa 延伸率〉TC3 880 10%TC4 895 830 10%TC4合金的拉伸应力应变曲线TC4室温压缩应力应变曲线2热轧工艺条件1〕．加热规X坯料轧制时的加热制度和终轧温度预先经过变形的毛坯Tβ加热温度℃终轧温度℃加热时间(mm/min) TC4 980-990 920 700加热时间和速度：200mm厚的板坯通常加热时间为230-240分钟。
工业纯钛板材生产工艺研究
图 １ 纯 Ｔ 生 产 工 艺 路 线 图 ｉ
Ｆ ｇ． Ｐ ｏ ｕ ｔ ｎ ｐ ｏ ｅ ｓ ｒ ｕ ｅ ｓ ｈ ｍａ ｃ ｏ ｕ ｅ ｔｔｎ ｕ ｉ １ ｒ ｄ ｃ ｏ ｒ ｃ ｓ ｔ ｃ ｅ ｔ ｆ ｐ ｒ ｉａ ｉ ｍ ｉ ｏ ｉ
随着科学技 术的发展 ， 特别是 航空航 天 、 洋开 海 发、 化工 、 车等 工业 的 发展 ， 材 的需 求 量 大幅 度 汽 钛
上升 。但 由于我 国钛 工业 起步 较 晚 ，９ ８年 开始 实 １５
现 海 绵 钛 的 工 业 化 生 产 ，９４年 实 现 钛 加 工 材 的 工 １６
关 键 词 ： 业 纯钛 ； 处理 ； 酸 洗 ； 工 热 碱 变形 量 中国 分 类号 ： Ｇ ４ 文 献 标 识 码 ： 文 章编 号 ：６ ４— ９ １２ Ｏ ） —０ ９ ３ Ｔ Ｉ６ Ａ １７ ０ ７ （０ ８ ０ ４ Ｐ ｏ ｅ ｓ ｏ ｎ ｕ ｔ ｉ ｌＰｕ ｅ Ｔｉａ ｉ ｍ ｈ ｅ ｔ ｄ ｎ Ｐｒ ｄ ｃ ｉ ｏ ｒ ｃ ｓ ｆＩ ｄ ｓ ｒａ ｒ ｔ ｎ ｕ Ｓ ｅ ｔ
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工业纯钛与医用纯钛
工业纯钛与医用纯钛
工业纯钛和医用纯钛都是钛金属的一种，但它们在用途、纯度和性能方面存在一些区别。
工业纯钛主要用于工业领域，如航空航天、化工、石油、电力等。
它具有较高的强度、耐腐蚀性和良好的可塑性，常用于制造航空航天器部件、化工设备、石油开采设备等。
医用纯钛则主要用于医疗领域，特别是在牙科和整形外科中应用广泛。
医用纯钛具有良好的生物相容性，不会引起人体组织的排异反应，因此被用于制造人工关节、牙科种植体、骨固定器械等医疗器械。
在纯度方面，医用纯钛的纯度要求通常比工业纯钛更高。
医用纯钛需要符合严格的生物相容性标准，以确保其在人体内的安全性和有效性。
在性能方面，医用纯钛通常具有更好的可塑性和加工性能，以便能够制造出复杂形状的医疗器械。
此外，医用纯钛还需要具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，以确保其在使用过程中的长期稳定性。
总的来说，工业纯钛和医用纯钛虽然都是钛金属，但它们的用途、纯度和性能要求不同。
在选择使用时，需要根据具体的应用领域和需求来选择合适的钛材料。
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工业纯钛的工艺性能
钛具有可塑性。
高纯钛的延伸率可达50~60%,断面收缩率可达70~80%。
尽管高纯钛强度低,但纯工业钛中含有少量杂质和添加合金元素可显著强化其机械性能,使其强度可与高强度相比拟。
这就是说工业纯钛管中,只要含有少量间隙杂质及其它金属杂质,就可使其既具有高强度,又有适当的塑性。
工业纯钛管的比强度(强度与重量比在金属结构材料中是很高的,它的强度与钢材相当,但其重量仅为钢材的57%。
另外,钛管的耐热性很强,在500℃的大气中仍能保持良好的强度和稳定性。
钛管还具有良好的耐低温性能,即使在-250℃的超低温下,它仍具有较高的冲击强度,可耐高压抗震动。
工业纯钛管的另一显著特点是耐腐蚀性强,这是由于它对氧的亲合力特别大,能在其表面上生成一层致密的氧化膜,可保护钛不受介质腐蚀。
因此,钛在酸性、碱性、中性盐水溶液中和氧化性介质中具有很好的稳定性,比现有的不锈钢和其它有色金属的耐腐蚀性都好。
工业纯钛管的应用范围十分广泛,目前工业纯钛管不仅在航天、航空工业中有十分重要的应用,而且已经在化工、石油、轻工、发电等许多工业部门中广泛应用。
由于纯工业钛管具有重量轻、强度大、耐热性强、耐腐蚀等许多优良特性,被誉为“未来的金属”,是很有发展前途的一种新型结构材料
工艺性能
钛可进行锻造、轧制、挤压、冲压等各种压力加工,原则上加热钢材所采用的设备都可以用于钛材加热,要求炉内气氛保持中性或弱氧化性气氛,绝不允许使用氢气加热。
钛的屈强比(σ0.2/σb较高,一般在0.70~0.95之间,变形抗力大,而钛的弹性模量相对较低,因此钛材在加工成型时比较困难。
纯钛具有良好的焊接性能,焊缝强度、延性和抗蚀性与母材相差不多。
为防止焊接时的污染,须采用钨极氩气保护焊。
钛的切削加工比较困难,主要原因是钛的摩擦系数大,导热性差,热量主要集中在刀尖上,使刀尖很快软化。
同时钛的化学活性高,温度升高容易粘附刀具,造成粘结磨损。
在切削加工时,应正确选用刀具材料,保持刀具锋锐,并采用良好的冷却工艺。