2钛及钛合金典型组织
阿法贝塔钛合金典型显微组织
阿法贝塔钛合金典型显微组织一、引言阿法贝塔钛合金是一种重要的结构材料，具有优异的力学性能和耐蚀性，广泛应用于航空航天、医疗器械和化工等领域。
而其显微组织性质对材料的性能和加工工艺起着重要影响。
因此，深入理解阿法贝塔钛合金的典型显微组织是非常必要的。
二、晶体结构阿法贝塔钛合金主要由α和β两相组成。
α相是一种近六方紧密堆积结构，具有良好的塑性和韧性；β相是一种体心立方结构，具有较高的强度和硬度。
在合金中，这两种相以不同比例存在。
三、显微组织特征阿法贝塔钛合金的显微组织通常由β相和α相的分布、尺寸和形态决定。
一般情况下，合金的热处理工艺会对显微组织产生明显影响。
1. β相分布β相在阿法贝塔钛合金中起着增强材料强度和硬度的作用。
当β相分布均匀且尺寸适中时，合金的综合性能较好。
而过多的β相则会导致材料的韧性下降。
2. α相形态α相的形态可以影响材料的塑性和韧性。
通常情况下，α相以粒状、条状或板状的形式存在。
粒状的α相会阻碍位错的滑移，从而提高材料的硬度和强度；而板状的α相则会使合金具有更好的塑性和韧性。
四、热处理对显微组织的影响热处理是调控阿法贝塔钛合金显微组织的重要手段之一。
常见的热处理方法包括固溶处理、时效处理等。
1. 固溶处理固溶处理是将合金加热至高温区，使β相溶解到α相中。
经过适当的固溶处理可以得到均匀的α相分布，并降低杂质元素对材料性能的影响。
2. 时效处理时效处理是在固溶处理过后，经过适当的冷却和加热处理，形成细小的α相。
这种处理方法可以进一步提高钛合金的硬度和强度。
五、应用及发展前景阿法贝塔钛合金由于其良好的力学性能和耐蚀性，被广泛应用于航空航天、医疗器械和化工等领域。
随着科技的发展，对于阿法贝塔钛合金显微组织的研究也在不断深入。
未来，通过对显微组织的控制和优化，可以进一步提高阿法贝塔钛合金的性能，并开发出更多适用于不同领域的新型合金。
此外，研究新的材料改性方法，提高材料的加工性能也是一个重要的发展方向。
钛与钛合金
材料物理0901 崔同参200965167钛与钛合金钛有色轻金属，原子序数22，相对原子质量47.87，在地壳中的含量排第十位。
通过向金属晶格中掺入杂质原子实现合金化。
合金化导致金属硬度和强度提高塑性降低。
钛合金具有两大优异的特性：比强度高和抗蚀性优异，应用于航空航天、化学工业、医药工程等行业。
较高温度下，钛合金的比强度特别优异（钛的最高使用温度受其氧化特性的限制，钛铝化合物可以部分地克服这一缺点），低温下纯钛和大多数钛合金结晶成接近理想状态的密排六方结构（hcp）称为α-Ti,高温下，体心立方结构（bcc）很稳定，称为β–Ti(纯钛的β转变温度为（880-884）℃。
密排六方晶体结构导致α-Ti的力学性能呈现显著的各向异性；其中弹性的各向异性尤为显著。
（c：145Gpa,a:100Gpa）.金属塑性变形的容易程度按密排六方、体心立方，再到面心立方的顺序逐渐增大。
α-Ti的塑性变形能力低于β-Ti。
钛从β相区冷却下来时，体心立方β相中的最密排面{110}转变为六方α相的基面{0001}.α相基面的面间距略大于β相中相应{110}面的面间距，故β /α转变会使晶格产生轻微畸变，钛冷却过程中通过β转变温度时还可以宏观上观察到体积轻微增大。
由于(hcp) α-Ti中原子堆垛密度大，因此α-Ti中的扩散比（bcc）β中的扩散缓慢得多。
从马氏体相变开始温度以上快速冷却时，bcc的β相通过无扩散相变过程完全转变为hcp的α相，生成亚稳的细小盘状或针状马氏体组织。
根据对β转变温度的影响，钛的合金化元素可分为中性元素，α相稳定化元素或β相稳定化元素。
钛合金显微组织显微组织对钛合金的性能有显著的影响，通常，通过热加工处理可以得到不同的显微组织。
热加工处理较为复杂，包括固溶处理、变形、再结晶、时效和去应力退火。
相转变温度是热加工处理的关键，因为它将β单相区与α+β两相区分割开来，从转变温度以上完全冷却可以得到片状显微组织。
典型钛及钛合金的组织与性能综述
典型钛及钛合金的组织与性能综述钛及钛合金是一类重要的结构材料，具有低密度、高强度、优良的耐腐蚀性和良好的高温稳定性等特点。
本文将对典型钛及钛合金的组织与性能进行综述，包括纯钛、α型钛合金、β型钛合金和α+β型钛合金四个方面。
纯钛是一种由于其较高的纯度而具有良好综合性能的金属材料。
其组织以α相为主，具有良好的延展性、塑性和韧性。
纯钛的强度较低，但其具有较高的耐腐蚀性，尤其是对氧化腐蚀具有较好的抵抗能力。
纯钛的熔点较低，易于加工成形，并可通过热处理改善其强度。
α型钛合金主要由α相和少量的β相组成。
α相是一种具有密排六方最密堆积结构的钛晶体结构，具有良好的可塑性。
β相是一种具有体心立方结构的钛晶体结构，具有较高的强度。
α型钛合金具有良好的综合性能，具有较高的强度、良好的耐腐蚀性和热稳定性。
它们通常用于航空航天、汽车制造等领域。
β型钛合金主要由β相组成，β相是一种具有体心立方结构的钛晶体结构，具有较高的硬度和强度。
β型钛合金具有较高的强度、优良的耐腐蚀性和良好的高温稳定性。
它们广泛应用于航空航天、船舶制造、化工等领域。
α+β型钛合金同时包含α相和β相，组织复杂且多样。
它们具有较高的强度、耐腐蚀性和高温稳定性，同时兼具良好的可塑性和冲击韧性。
α+β型钛合金是一类综合性能较好的钛合金，广泛应用于航空航天、电子设备等高端领域。
除了以上提到的几种典型钛及钛合金，还有许多其他类型的钛合金，如α'型钛合金、硬质钛合金等。
这些钛合金具有不同的组织和性能，可以根据具体的应用需求进行选择。
总之，钛及钛合金作为一类重要的结构材料，具有独特的组织和性能。
不同类型的钛及钛合金在应用领域、组织结构和性能方面存在差异，但都具有低密度、高强度、优良的耐腐蚀性和良好的高温稳定性等特点。
随着研究的深入，钛及钛合金在各个领域的应用前景将会更加广阔。
tc4钛合金三种典型组织的制备工艺
tc4钛合金三种典型组织的制备工艺下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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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。
钛合金的四种基本显微组织
钛合金的四种基本显微组织钛合金是一种具有优异性能的金属材料，广泛应用于航空航天、医疗器械、化工等领域。
其性能的突出之处在于其独特的显微组织。
钛合金的显微组织可以分为四种基本类型：α相、β相、α + β相和ω相。
下面将详细介绍这四种显微组织的特点。
第一种是α相。
α相是指纯钛晶体结构，在显微镜下呈现出银白色的球状晶粒。
它具有高度的塑性和可锻性，是钛合金中最主要的相态组织。
在低合金度的钛合金中，α相可以占据相当比例的晶粒。
此外，α相的存在可以提高合金的耐腐蚀性和延展性。
第二种是β相。
β相具有典型的钛合金晶体结构，在显微镜下呈现出具有棱柱形状的晶粒。
与α相相比，β相的硬度和强度较高，而韧性和延展性较差。
β相在高合金度的钛合金中常常占据主导地位，可以显著提高合金的强度和硬度。
第三种是α + β相。
α + β相是指同时存在α相和β相的显微组织。
在合金经过适当的加热处理后，α相和β相可以共存于同一块材料中。
α + β相的钛合金具有较好的综合性能，既具备了α相的优异可锻性和延展性，又保留了β相的高强度和硬度。
第四种是ω相。
ω相是钛合金中一种特殊的显微组织，主要存在于高应力和高温条件下。
它具有一种典型的双层锯齿形结构，呈现出黑色或深灰色的颜色。
ω相通常会降低钛合金的机械性能和耐蚀性能，因此应尽量避免其生成。
综上所述，钛合金的四种基本显微组织分别是α相、β相、α+ β相和ω相。
每种组织都具有独特的特点和应用领域。
了解和控制这些显微组织，可以根据具体的工程要求调整钛合金的性能，以提高其应用效果。
第一种显微组织是α相。
α相能够提供钛合金良好的塑性和可锻性。
在纯钛中，α相是唯一的组织形态。
在α相中，晶体结构是六方最紧密堆积，呈球状晶粒分布。
这种结构的特点决定了α相的优异性能。
α相的存在可以提高钛合金的延展性，使其具有出色的弯曲和拉伸性能。
同时，α相还能够提高钛合金的耐腐蚀性能，使其在各种恶劣环境下具有良好的耐候性。
第二种显微组织是β相。
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
钛及钛合金表面污染层检测方法-最新国标
钛及钛合金表面污染层检测方法1范围本文件规定了钛及钛合金加工产品表面污染层的检测方法-金相法。
本文件规定了钛及钛合金产品表面污染层的检测方法-显微硬度法。
本文件适用于钛及钛合金产品表面污染层的判定，以及污染层厚度的测量。
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/T4340.1金属材料维氏硬度试验第1部分试验方法GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定GB/T13298金属显微组织检验方法GB/T18449.1金属材料努氏硬度试验第1部分试验方法3术语和定义3.1α层alpha case环境气氛中存在氧、氮和碳，当产品表面温度达到一定范围时，这些元素会扩散渗入产品表面，从而产生α稳定剂引起的污染，表面形成富集氧、氮和碳的硬而脆的污染层。
3.2α层厚度alpha layer thickness连续的α层以及延伸分布的非连续α层在内的最大厚度。
4原理将制备好的试样，用特定的腐蚀剂显现有别于基体组织的白亮层组织，从而判别试样是否存在污染层，并在显微镜下对存在的污染层进行厚度测量。
通过显微硬度计测量试样基体组织与污染层间的硬度值的差别，来确定试样是否存在污染层。
5试剂或材料除另有说明，在试验中用到的试剂均采用化学纯。
5.1氟化氢铵（ρ=1.52g/cm3）。
5.2氢氟酸（ρ=1.15g/mL）。
5.3硝酸（ρ=1.40g/mL）。
6仪器设备7试6.1观察测量用显微镜需经过计量校准。
6.2测量用维氏硬度计需经过计量校准。
样7.1取样7.1.1试样的状态、数量及取样位置应符合相应的文件或技术条件规定，试样任一受检面（需制备面）应垂直于待检测面（可能存在污染层），见图1。
图1取样示意图7.1.2推荐试样尺寸：10mm×10mm×15mm 。
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
第3章 钛及钛合金2
美国军用飞机上各种材料用量占机体结构总量的百分比
机型 复合 材料 钛合金 铝合金 钢 F-16 3 2 83 5 YF-17 F/A-18 F/A-18 F/A-18 F/A-22 F-35 A/B C/D E/F 8 7 73 10 9.5 12 50 15 10 13 50 16 23 15 29 14 24 41 15 5 36 27 B-1 29 21 41 9 B-2 38 26 19 6 X-45A X-45B 50 90
第3章 钛及钛合金
3.1 概述 3.2 钛的提取和熔化 3.3 纯钛 3.4 钛合金
3.1 概述
钛源于Titans，即希腊神话中地球上大力士。 地壳中钛元素含量位列第四 (0.86%) ，居铝、铁、镁之后。 自然界中不存在纯钛，仅以氧化物存在，如FeTiO3、TiO2。 强度与钢相当，而密度几乎仅有钢的一半。
马赫数M>5时，蒙皮温度高达数千华氏 度，高超音速轰炸机用材问题非常突出。 即使早期研制的SR-71高空高速侦察机 （M=3），蒙皮温度已相当高，故钛合 金用量高达93%。
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。
钛合金资料文档
钛合金α-β钛合金是指退火组织为（α-β）组织的钛合金。
h_zx一、简介依钼当量不同，分为马氏体型和过渡型，钼当量2%～9%为马氏体型，具有较高的强度和硬度；钼当量10%～14%为过渡型，具有较高的强度和塑性。
典型的合金有钛-5铝-5钼-5钒-1铬-1铁等。
这类合金在高温是α-β型两相组织,因而得名为α+β型钛合金。
它具有良好的综合力学性能，大多可热处理强化(但TC1、TC2、TC7不能热处理强化)，锻造、冲压及焊接性能较好，可切削加工，室温强度高。
150500度以下且有较好的耐热性，有的(如TC1、TC2、TC3、TC4)并有良好的低温韧性和良好的抗海水应力腐蚀及抗热盐应力腐蚀能力。
h_zx二、处理过程要使钛合金退火组织由单相α构成，添加元素应以α稳定元素为主。
工业上，主要靠加入铝获得α-β钛合金，并起固溶强化作用。
因此，此类钛合金，多半属于Ti-Al系。
添加合金元素铝是因为铝有较低的密度，能抵消加入合金中重过渡金属元素对钛合金密度的影响作用。
铝能显著地使室温和高温下的α相强化，但加入量过多会出现α2（Ti3Al）相而引起脆性，因此，铝的添加量一般不超过7%。
为了进一步改善α-β钛合金的性能，Ti-Al系合金中还悉加锆、锡等中性元素和少量的β稳定元素，形成多元复合强化，强化效果更好，这就是所谓的近α铁合金。
这种合金退火的显微组织由α相基体和少量的β相组成。
少量β相的存在可以改善压力加工性能、并使合金具有一定的热处理强化效果，也可抑制α2相的形成。
TA4、TA5、TA6主要用作钛合金的焊丝材料。
TA7合金的热望性和焊接性能较好，热强性和热稳定性较好，可制造在500℃以下长期工作的零件。
TA8合金的室温力学性能和高温力学性能都比TA7合金高，能在500℃长期工作，可用于制造发动机压气机盘和叶片等零件。
典型钛及钛合金的组织与性能综述
典型钛及钛合金的组织与性能综述Newly compiled on November 23, 2020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。
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βTA1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×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》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。
在此添加您的文本16字
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。
在此添加您的文本16字
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。
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3Ti合金组织观察
近α -Ti合金:Ti-6Al-5Zr-0.5Mo-0.3Si
工艺： 1050°C，1h，油淬 600°C，24h，时效.
组织：转变β相和 初始β晶界
浸蚀剂---氢氟酸:硝酸:水=1:1:7;
金相明场 320×; 金相相衬 320×; 电镜明场 5000×;
2.3 TC4,典型组织介绍 Ti-6Al-4V的六种组织状态
等轴α +晶间β
等轴+针状 α +晶间β 等轴α +针状 α( 转变态β)
少量等轴α +针状 α+ β( 转变态β)
片状α( 转变态β)+ β 初 片状α( 转变态β)+ β +
金相明场500×;
电镜明场20000×
浸蚀液: 氢氟酸 : 硝酸 : 水 = 1 : 1 : 3
TB2,800℃/30分 AC+500℃/8hr AC; 有弥散α相析出的β晶粒
金相明场 500×, 浸蚀㲸:氢氟酸:硝酸: 水=1:3:5;
金相偏光 500×, 浸蚀㲸:氢氟酸:硝酸: 水=1:12:18;
生β晶界α24
初生β晶界α
a 1050℃
b 1050℃
Ti-6Al-V合金的相转变图，MS:马氏体转 变 开 始 温 度 。 以 及 Ti-6Al-4V 合 金 从 1050℃、800℃和650℃炉冷和水淬后的 显微组织
c 800℃
d 800℃
e 650℃ 炉冷（50℃/h ）
f 650℃ 水淬
Ti-6Al-4V 1020℃/20min/WQ 马氏体组织+晶界初生β
● 特征： ● α等轴≈40％以上，甚至70～80％
● 等轴α，可能是球形的，又可能是椭圆、橄榄形、 棒锤形、长条形。
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1.2 双态组织
TC11
BT20
Ti-17
● 表达式：
(α+β)组织，可以与等轴组织完全一样的表示。 ● 特征：等轴α<40%，锻后空冷，因之，转变β基体 中的α平直成束。
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1.3 三态组织
TA2,1000℃/1hr,AC;锯齿α片及α片间保留的β相
浸蚀剂---氢氟酸:硝酸:水=2 : 1 : 17; 金相明场 250×; 金相偏光 250×; 电镜明场 5000×
TA2 ,700℃/1hr ,AC,等轴α相(某些晶粒内含孪晶)
浸蚀剂---氢氟酸:硝酸:水=2 : 1 : 17; 金相明场 250×; 金相偏光 250×; 电镜明场 5000×
● 只要有β转，就有β残（残余β），但含量是不同 的，因此，不同类型组织的热稳定性也都不一 样的。
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2 不同类型钛合金的典型组织
2.1 纯钛：TA1或TA2 为代表
A:885℃ ℃
B:890℃
C:895℃
D:900℃ G:915℃
E :905℃ ℃
F :910℃
TA2不同温度下的组织
（加热速率：10 ℃/s 、保温时间：0min 、 冷 却速率：50 ℃/s）
Ti-6Al-4V 1020℃/20min/FC 魏氏组织α 相+晶界初生β相
Ti-6Al-4V 960℃/60min/WC 等轴α 相+转变β相
TC4,1020℃/1hr 水淬;马氏体α’+原始β晶界
浸蚀剂---氢氟酸:硝酸:水=1:6:193; 金相明场 250×; 金相相衬 250×; 电镜明场 5000×;
TB2,800℃/30分AC+500℃/4hr AC; 非匀均弥散α析出的β晶粒
浸蚀剂---氢氟酸:硝酸:正丙酸 =1:12:18; 金相明场 500×; 电镜明场 14000×; 电镜α暗场14000×
TB2,800℃/30分AC+自动氩弧焊; 焊接头低倍,焊缝区粗大等轴亚稳B晶粒
焊缝低倍 8×, 焊缝区金相明场 500× 焊缝区金相暗场 500×;
TC4,950℃/1hr炉冷至600℃AC+再经970℃/1hr AC;双态组织(等轴初生α+再结晶二次β晶粒)
金相明场 500×;金相相衬 500×;电镜明场 10000× 浸蚀剂:氢氟酸:硝酸:水 =1:6:193
TC4,950℃/1hr 水淬+550℃/4hr AC; 等轴初生α+针状的α相的β转变基体
浸蚀剂--氢氟酸:硝酸:水=1:1:3;
金相明场 250×; 金相偏光 250×; 电镜明场 5000×
2.2 TA7,典型组织介绍 TA7,1040℃/30分,水淬;针状α+原始β晶界
浸蚀剂--氢氟酸:盐酸:甘油=1:1:7
金相明场 250×; 金相相衬 250×; 电镜明场 5000×;
TA7,1040℃/30’ AC;针状α+原始β晶界
金相明场 500×;金相相衬 500×;电镜明场12000× 浸蚀剂:氢氟酸:硝酸:水 =1:4:45
TC4,750℃/1hrAC;等轴初生α+β
金相明场320×;金相相衬 320×;电镜明场20000× 浸蚀剂:氢氟酸:硝酸:水 =1:4:45
2.4 TB2,典型组织介绍 TB2,800℃/30分,AC;等轴亚稳β晶粒
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3、不同组织的力学性能 组织决定性能
组织 类型
等轴 双态 三态 网篮 魏氏
室温拉伸
热稳定
强度 塑性 强度 塑性
好
最好
好
好
与等轴同一水平
高于 等轴
高于 等轴
较差
与等轴同一水平
差
好
差
最差
差
最差
高温性能
拉伸 持久 蠕变
一般
差
差
高于等轴
高于双态
高于双态 较差
断裂韧性
K1C 最差
Da/dN
快
较好
高于 双态
TC11水冷
TC11水冷大变形
Ti-17
Ti-679
● 表达式：(α等+ α条+β转)组织
● 特征： α等≈10～20％， α条≈60～70％，且混乱交织 6
1.4 网篮组织
β锻后水冷 β锻水冷
β锻空冷，晶界破碎
β锻空冷
β锻空冷，断续的晶界
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β锻空冷，连续的晶界α β锻空冷，断续的晶界α
β锻空冷，锻态
TB2,800℃/30分 AC+500℃/8hr AC; 有弥散α相析出的β晶粒(电镜照片)
电镜明场 15000×;
电镜a相暗场 15000×
TB2,800℃/30分AC+500℃/8hr再升温至620℃/30分AC; 有弥散析出α相的β晶粒
金相明场 500×, 电镜明场40000×; 浸蚀㲸: 氢氟酸:硝酸:水 =1:12:18
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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.
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Ti-24Al-11Nb, 工艺：1060°C/4h/WQ + 800°C/24h/AC. 组织： α2 + 转变B2 相
金相明场 500×;金相相衬 500×;电镜明场 5000× 浸蚀剂:氢氟酸:硝酸:水 =1:4:45
TC4,850℃/1hr 水淬;等轴初生α+马氏体 α′.
金相明场 500×;金相相衬 500×;电镜明场20000× 浸蚀剂:氢氟酸:硝酸:水 =1:4:45
TC4,850℃/1hr AC ;等轴初生α+转变β
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TA2不同加工状态下的组织
A原始锻态
B原始热轧态
C再结晶退火
D冷轧态
E再结晶退火
TA2不同冷速下组织 （保温温度：1000℃、保温时间：5min）
A :0.5℃\s
B:1℃\s
C :5℃\s
D:50℃\s
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TA2,1000℃/1hr,WQ;针状α。
浸蚀剂---氢氟酸:硝酸:水=2 : 1 : 17; 金相明场 250×; 金相偏光 250×; 电镜明场 5000×
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)
等轴组织复型照片
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● 表达式：
(α+β)组织，白色颗粒α等，交错分布的细条 领域β转（又称转变β基体）
或 (α等+β转) 或 (α等初+β转) β转基体中的细条魏氏α(α魏)，
细条之间黑色底为残余β(β残)。 所以， β转(α魏+β残) 因此，等轴组织＝(α等+ α魏+β残)
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,
电镜明场 20000×---B晶界 及位错线;
电镜明场20000×---等轴亚 稳B晶粒
金相明场 250×;
TB2,800℃/30分AC+自动钨极氩弧焊+500℃/8hrAC; 有弥散α析出的β晶粒
TC4,1020℃热轧,加工率78%+750℃/1hr AC; 网竺状组织（α+β）
金相明场 500×; 金相相衬 500×; 电镜明场 10000×. 浸蚀剂:氢氟酸:硝酸:水 =1:4:45
TC4,950℃/1hr 水淬;等轴α+马氏体α′基体