新版钛及钛合金力学性能课件.doc
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。
钛及钛合金基本知识集锦PPT参考课件
5
3.2 纯钛
化学性质： 室温下钛比较稳定，高温下很活泼，熔化态能与绝大多数坩埚 或造型材料发生作用。 高温下与卤素、氧、硫、碳、氮等进行强烈反应。 钛在真空或惰性气氛下熔炼，如真空自耗电弧炉、电子束炉、 等离子熔炉等设备中熔炼。 钛在氮气中加热即能发生燃烧，钛尘在空气中有爆炸危险，所 以钛材加热和焊接宜用氩气作保护气体。 钛在室温可吸收氢气，在500℃以上吸气能力尤为强烈，故可作 为高真空电子仪器的脱气剂；利用钛吸氢和放氢的特性，可以 作储氢材料。
钛的疲劳性能特点与钢类似，具有比较明显的物理疲劳极限， 纯钛的反复弯曲疲劳极限为0.6～0.80σb，钛的疲劳性能对金属表 面状态及应力集中系数比较敏感。
钛的耐热性比铁和镍低。这与钛原子自扩散系数大和存在 同素异晶转变有关。钛的耐磨性较差，通过渗氮、碳、硼可提 高其耐磨性。
9
3.2 纯钛 工艺性能
2
3.2 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。
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。
金属结构材料-钛合金课件
—— 钛及钛合金
Titanium and Titanium Alloy
主要内容
第一部分 简介 第二部分 基本问题 第三部分 制备工艺 第四部分 商业纯钛与α钛合金 第五部分 α+β钛合金 第六部分 高温钛合金 第七部分 β钛合金
第一部分 简介
简介
u1791 年，英国牧师业余矿物学家 William Gregory 发现了一 种新元素:
u在双相α+β钛合金中，由于具有小的相尺寸、高的固溶度和Ti3Al沉 淀相的析出，孪晶变形模式几乎完全被抑制，但合金在低温下仍有 很好的塑性，主要是由于它们的相尺寸很小。
ubcc结构的β相在滑移之外也存在挛晶，但是β相中出现孪晶仅限于 单相状态，并随着固溶度的增加而减少。在完全热处理的β相合金 中，由于α颗粒的析出，孪晶完全被抑制，在这些合金中。时效前 进行变形可能出现孪晶。一些商用β相合金也可能形成应变诱发马 氏体来提高它们的变形能力，这种应变诱发马氏体的出现对成分很 敏感。
简介
u钛在地壳中的含量为0.6%，是仅次于铝、铁、镁排在第四位的 金属元素。遗憾的是，人们极少在地壳中发现高含钛量的矿石， 且从未发现过纯钛。由于制取金属纯钛的难度很大，所以钛的价 格很高。 u主要矿藏为钛铁矿(FeTiO3 )和金红石矿(TiO2 )。
u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。 u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。
典型钛及钛合金的组织与性能综述
典型钛合金的组织与性能文献查阅总结1.α型钛合金α型钛合金中又分为全α型钛合金和近α型钛合金，工业纯钛属于α型钛合金，此外一般α合金含有6%左右的Al和少量中性元素，退火后几乎全部是α相，典型合金包括TA1~TA7合金等；近α型钛合金中除了含有Al和少量中性元素外，还有少量（不超过4%）的稳定元素，如TA15、TA16、TA17等。
1.1工业纯钛工业纯钛按杂质元素含量分为TA1、TA1ELI、TA1-1、TA2、TA2ELI、TA3、TA3ELI、TA4、TA4ELI9个牌号，相变点大约为900℃。
工业纯钛具有高塑性、适当的强度、良好地耐蚀性以及优良的焊接性能等特点，广泛应用于化工设备、滨海发电装置、海水淡化装置、舰船零部件等，其冷热加工性能好，可生产各种规格的板材、棒材、型材、带材、管材和丝材，一般在退火状态下交货使用。
典型的工业纯钛显微组织如图1-3所示：图1 TA1板材650℃/1h退火态组织：等轴α+少量晶间β图2 TA2大规格棒材600℃/1h退火态组织：等轴α图3 TA3板材800℃/1h退火态组织：等轴α+含有针状α转变的β1.1.1 TA1钛管的组织与性能[][]庞继明，李明利，李明强等. 退火温度对TA1钛管材组织和性能的影响[J]. 钛工业进展. 2011, 28(2): 26-28研究方法：TA1铸锭经过2500t水压机开坯锻造和1600t卧式挤压机热挤压，最终获得φ45×7mm的管坯。
管坯经两辊和三辊管材冷轧机轧制成φ12×1.25mm的管材。
将管材置于真空热处理炉中，分别加热至450，475，490，500，550，600，650，700℃，保温90min，随炉冷却。
a）TA1钛管的显微组织图1为冷加工态及不同的温度热处理后的TA1管材横向显微组织。
可以看出，冷加工态的TA1管材组织混乱且有部分晶粒破碎不完全；700℃下的组织已完全再结晶、等轴化，与650℃的相比晶粒已明显长大。
钛及钛合金力学性能,物理性能,以及相关介绍等
. 钛及钛合金力学性能，物理性能，以及相关介绍等一。
以下是个人对外六角螺栓和内六角螺栓使用情况的一点小总结，请参考俺的个人观点：1。
内六角的螺栓,适用于结构空间小,或者要求上平面是平面的情况下。
结构空间小，活动扳手占空间大,所以不能用，只能使用内六角螺栓，方便装卸。
产品要求安装后上平面是平面的情况下，主要适用于精密仪器/设备，一些设备要求安装后平面度的，或者要求整体产品外观良好，或者要求产品安装后上平面必须平，以此来避免挡碍的情况下需要使用内六角螺栓。
2。
其他情况下，均建议用外六角螺栓。
3。
从成本上考虑，用外六角螺栓，从外观效果上考虑，用内六角螺栓。
4。
我们单位一般情况下，将内六角螺栓翻译为内六角螺钉，呵呵，请大家参考，也就是说一般意义上的内六角螺栓=内六角螺钉。
当然，德标DIN和ISO的标准正规些。
现在市场上的该类紧固件都在努力向DIN和ISO标准上靠拢。
二。
钛及钛合金钛及钛合金是导弹上重要结构材料之一。
钛的密度为.507g/cm3,介于铝、铁之间。
钛的熔点为1668℃比铁的熔点还高，能在高温下工作，耐热性能远超过铝。
钛在含氧环境中易形成一层薄而坚固的氧化物薄膜。
这层膜和基体结合牢固致密，破坏后还能自愈合，从而起到保护作用。
a. 型钛合金这类合金不能通过热处理强化，一般在退火状态下应用。
它的特点是具有良好的耐热性和组织稳定性，低温性能优于其它类型钛合金。
缺点是对变形抗力大，常温下强度不够高。
这类合金的牌号有TA1，…，TA7，TA8，其中TA1～TA3为工业纯钛；TA4，TA5，TA6属Ti-Al二元合金；TA4用作焊丝；TA5、TA6可用于一般结构件或耐蚀结构件；TA7是常用的典型型合金。
b. 型钛合金这类合金可通过淬火和时效得到强化，其优点是固溶处理状态下塑性很好，易加工成形，在时效状态下强度高。
缺点是弹性模量低，耐热性差，焊接性能差，低温塑性不如型合金。
常用牌号为TB2，它可用于整体式固体火箭—冲压发动机的燃气发生器。
2钛及钛合金典型组织.pdf
其他Ti合金组织
Ti-Al合金：Ti3Al基合金和 TiAl基合金
α2(Ti3Al)、O (Ti2AlNb),
图3-17 Ti-24Al-20Nb 工艺： α2+β 固 900°C/1h/WQ. 组织： α2 (dark) + O (gray) + B2 (bright) 相.
50
Ti-24Al-11Nb, 工艺：1060°C/4h/WQ + 800°C/24h/AC. 组织： α2 + 转变B2 相
浸蚀剂---氢氟酸:硝酸:水=1:1:7;
金相明场 250×; 金相相衬 250×; 电镜明场 5000×;
TA7,1040℃/30分,炉冷;片状α+原始β晶界
浸蚀剂---氢氟酸:硝酸:水=1:1:7;
金相明场 250×; 金相相衬 250×; 电镜明场 4000×;
TA7,800℃/1hr,AC; 等轴α
2 不同类型钛合金的典型组织
2.1 纯钛：TA1或TA2 为代表 2.2 α钛合金：TA7钛合金 2.3 α+β钛合金TC4钛合金 2.4 近β钛合金：TB2亚稳型钛合金 2.5 β钛合金纯钛：
1、钛合金的组织类型 1.1 等轴组织
TC11合金
TC21合金
Ti-17合金
Ti-1023合金
BT20 (叶片)
好
较快 慢 慢
差
最快
疲劳性能
低周 高周
较差
较好
高于 双态 高于 等轴
差
好 高于 等轴
好
差
差
52
浸蚀剂— 氢氟酸:硝酸:水=1:1:3
TB2,800℃/30分AC+自动氩弧焊; 热影响区粗大等轴亚稳β晶粒,
《钛及钛合金》课件
1
钛合金材料的开发
近年来，随着人们对材料性能和应用领域的不断深入研究和探索，钛合金材料的 开发将会更加高效和精准。
2
制备工艺的优化
随着制造技术的不断进步，钛及钛合金的制备工艺和生产成本也会不断优化和降 低。
3
应用领域的扩大
除了传统的航空、医疗等领域，钛及钛合金材料还有更多的应用潜力和发展空间， 如军事、能源等领域。
《钛及钛合金》PPT课件
钛及钛合金是一种具有广泛应用前景的材料，在航空航天、医疗器械、3D打 印等领域得到了广泛的应用。
钛元素的特点
基本性质
钛是一种具有低密度、高强度、优异的耐腐蚀性和生物相容性的金属元素，是制造高科技产 品和高质量钢材的重要原材料。
生产工艺
钛元素的主要生产工艺包括克鲁塞法法等，随着工艺的不断升级发展，钛元素的生产成本逐 渐降低，材料性能也得到了进一步提升。
应用
钛元素广泛用于航空航天、医疗器械、军事等重要领域，市场需求不断扩大。
钛合金的特点
优异性能
钛合金具有高强度、低密度、优 异的耐腐蚀性和生物相容性，并 且还具有良好的机械性能和热处 理性能。
应用领域广泛
外观颜值高
钛合金广泛应用于汽车、自行车、 运动器材、医疗器械等领域，同 时还作为高端航空发动机、航空 器结构材料广泛使用。
钛合金不仅具有出色的物理性能， 而且具有独特的金属质感和光泽 度，非常适合用于制作高档手表 等工艺品。
钛及钛合金的缺点
1 昂贵
钛及钛合金价格较高，制造成本较高
Байду номын сангаас
2 制造难度大
钛及钛合金的制造难度比较大，需要采用特 殊的加工方法和工艺流程。
钛及钛合金的应用领域
钛系列（一）：钛及钛合金基础知识（PPT91张）
钛系列（一）：钛及钛合金基础知识（PPT91张）-End-
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第五章钛及钛合金的热处理ppt课件
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
5.1.2 钛的合金化
（1）α钛合金 此合金是指其退火组织以α钛为基体的单相固溶体
的合金。我国α钛合金的牌号为TA后加一个代表合 金序号的数字，如TA1、TA2、TA3等。 （2）近α钛合金 这类合金主要靠α稳定元素固溶强化，另加少量β 稳定元素，以使退火组织中有少量β相。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
5.2 钛的相变
5.2.1 同素异构转变 5.2.2 β相转变 （1）β相在快冷过程中的转变
1）马氏体相变 2）ω相变 3）淬火钛合金的亚稳定相图 （2）β相在慢冷过程中的转变 （3）β相共析反应和等温转变 5.2.3 时效过程亚稳相的分解 （1）六方马氏体α′的分解 （2）斜方马氏体α〞的分解 （3）ω相的分解 （4）亚稳定βm相的分解
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
5.2.1 同素异构相变
纯钛在固态有两种同素异晶体，即体心立方晶格
的β相和密排六方晶格的α相，在882.5℃发生下列
同素异构转变： α（密排六方）
5.1.2.1 钛与其他元素之间的作用 钛与其他合金元素之间的作用，取决于原子的电子
层结构、原子半径、晶格类型等诸因素。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
钛及钛合金产品力学性能试验取样方法-最新国标
钛及钛合金产品力学性能试验取样方法1范围本文件规定了钛及钛合金管、棒、板、线、饼、环、锻件、型材等的力学性能试样的取样位置和试样制备要求等。
本文件适用于钛及钛合金加工产品。
2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T34647钛及钛合金产品状态代号3术语和定义GB/T34647界定的以及下列术语和定义适用于本文件3.1抽样产品sample product检验、试验时，从试验单元中抽取的部分产品（如棒、板、管等）。
3.2试料sample为了制备一个或多个试样，从抽样产品中切取足够量的材料。
3.3样坯rough specimen为了制备试样，经过机械加工处理和其后在适当情况下热处理的试料。
3.4试样test piece经机加工或未经机加工后，具有合格尺寸且满足试验要求状态的样坯。
3.5标准状态reference condition试料、样坯或试样经热处理后的状态，代表产品预期的最终状态。
4一般要求4.1代表性试验4.1.1按照附录A选取的试料、样坯和试样应认为具有产品代表性。
4.1.2应在外观质量尺寸合格的产品上取样。
试料应有足够的尺寸以保证机加工出足够的试样进行规定的试验及复验。
4.1.3切取试样时，应防止过热、加工硬化。
火焰切割法、冷锯切和冷剪切法取样所留加工余量见附录B。
4.1.4取样方向应符合产品标准或供需双方协商规定。
4.2抽样产品、试料、样坯和试样的标识取样时，应对抽样产品、试料、样坯和试样作出标记，以保证始终能识别取样的位置及方向。
为此，如果在抽样过程中无法避免要将抽样产品、试料、样坯和试样（一个或多个）的标记去除，应在这些标记去除前或在试样从自动制样设备中取出前做好标记转移。
5试样类型5.1从原产品上取样5.1.1从产品的一定部位上切取一定尺寸的样坯，加工成所需的拉伸、弯曲、冲击、持久等试样。
精品课件-钛合金
钛合金－相变及热处理
β相在冷却时的转变： 根据合金成分和冷却条件，加热到β相区的钛合金可能发生下列转变：
β→α+β
：
β→α+TixMy ：
β→α΄或α΄΄ ： α΄ ：密排六方晶格，为六方马氏体
α΄΄：斜方晶格，为斜方马氏体
β→ω
： ω：亚稳定六方晶格
β相在慢冷时的转变
β相在快冷时的转变
钛合金－相变及热处理
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
钛合金－相变及热处理
⑶马氏体形态和性能：
根据合金元素含量，马氏体形态分为两种基本类型，即板条马氏体 和针状马氏体。纯钛和低浓度合金属于前者；浓度较高的合金属于后 者。
纯钛淬火组织形态：锯齿形丛区或锯齿形晶界，每一丛区内包含 大量相互平行、位向一致的板条状α΄，板条内部为高密度位错。
随着合金浓度增加，板条马氏体转变为针状马氏体，各个针状α΄ 取向不同，内部含有大量孪晶。
在β-Ti中溶解度比在α-Ti中大，降低(α+β) /β相 变温度，其稳定β相的能力比β同晶元素要大。
这类元素与钛易形成化合物，如Ti-Mn系中 形成TiMn(θ)等化合物，含有这类元素的合金从β 相区冷到共析温度时，β相发生共析分解，这类 元素称为β共析元素。
铬、钨能与β-Ti完全互溶，但素。Ti-Cr系共析转变产 物为α+TiCr2。Ti-W系为α+β2(β2为富钨固溶体)，不存在金属化合物。
钛及钛合金最新PPT课件
3.2 纯钛
3.2 纯钛
氢可增加高温形变时塑性，即提高热塑性或超塑性。生产上 暂时将氢渗入合金中，然后高温变形，再通过真空退火去氢。增 塑的原因是氢降低形变激活能，即降低原子扩散迁移所必须克服 的能垒，提高了变形过程中扩散协调变形能力；同时氢原子在高 温下分布比较均匀，减小了局部弹性畸变；氢有促进晶粒细化作 用，从而改善高温热塑性。
微量铁和硅在固溶范围内与钛形成置换固溶体，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。
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
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。 反之，对于基面层错能比较低的金属，如镉、锌、镁，则{0001} 是主要滑移面。
《钛及钛合金》课件
熔盐法是利用四氯化钛和镁在 高温下反应生成钛和镁的混合 物，再经分离、精炼得到纯钛
。
真空法是利用四氯化钛和氢气 在高温、真空条件下反应生成 钛和氯化氢，再经精炼得到纯
钛。
钛合金的熔炼工艺
钛合金的熔炼方法主要有真空熔 炼和电渣重熔两种。
真空熔炼是利用真空条件下的高 温熔炼技术，将各种金属元素熔
化并混合均匀，形成钛合金。
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轧制是将钛及钛合金的金属坯料在轧机中经过多道次的轧 制，使其逐渐变形、延伸，最终形成所需规格的板材、管 材等。
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挤压是将钛及钛合金的金属坯料放入挤压机中，通过施加 压力使其从模具孔中流出，形成所需形状和尺寸的型材。
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拉拔是将钛及钛合金的金属坯料在拉拔机中进行拉伸，使 其截面减小、长度增加，最终形成所需规格的棒材、动钛及钛合金领域的进步与发展。
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《钛及钛合金》ppt课件
目录
• 钛及钛合金简介 • 钛的物理与化学性质 • 钛合金的种类与特性 • 钛及钛合金的生产工艺 • 钛及钛合金的应用案例 • 未来展望与研究方向
01
钛及钛合金简介
钛的发现与特性
钛的发现
钛元素由英国化学家格雷戈尔于 1791年首先发现，而钛金属在19 世纪末才开始被用于工业生产。
钛的特性
钛是一种银白色的过渡金属，具 有低密度、高熔点、良好的耐腐 蚀性和优异的力学性能等特性。
钛合金的种类与特性
钛合金的种类
根据钛与其他元素的组合，钛合金可 以分为α型、β型和α+β型三类。
钛合金的特性
钛合金具有高强度、良好的耐腐蚀性 和疲劳性能，以及较低的弹性模量， 使其在航空、航天、医疗等领域得到 广泛应用。