全方位的讲解钛及钛合金材料_钛及钛合金_
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；
钛及钛合金简介
钛（Ti）一、简介钛化学符号Ti，被认为是一种稀有金属，是一种银白色的过渡金属，其特征为重量轻、强度高、具金属光泽。
钛具有稳定的化学性质，有良好的抗腐蚀能力（包括海水、王水及氯气，而且钛放入海底20~50年均不会被腐蚀），亦有良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱，以及高强度、低密度等优秀特性。
二、相关参数1.钛的强度大，纯钛抗拉强度最高可达180kg/mm²，钛合金有好的耐热强度、低温韧性和断裂韧性，其“比强度”位于金属之首。
2.钛的密度为4.506-4.516g/cm³，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。
3.钛的导热性和导电性能较差，近似或略低于不锈钢，钛具有超导性，纯钛的超导临界温度为0.38-0.4K。
在25℃时，钛的热容为0.126卡/克[5] 原子·度，热焓1149卡/克原子，熵为7.33卡/克原子·度。
4.金属钛是顺磁性物质，导磁率为1.00004。
5.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%。
三、钛的十大特性1.密度小，比强度高，金属钛的密度为4.51g/立方厘米，高于铝而低于钢、铜、镍，但比强度位于金属之首。
2.耐腐蚀性能，不受大气和海水的影响。
在常温下，不会被7%以下盐酸、5%以下硫酸、硝酸、王水或稀碱溶液所腐蚀。
3.耐热性能好，新型钛合金可在600℃或更高的温度下长期使用。
4.耐低温性能好，在-196-253℃低温下保持较好的延性及韧性，避免了金属冷脆性。
5.抗阻尼性能强，钛受到机械振动、电振动后，与钢、铜金属相比，其自身振动衰减时间最长。
6.无磁性、无毒，钛是无磁性金属，在很大的磁场中也不会被磁化，且无毒。
7.抗拉强度与其屈服强度接近，钛的这一性能说明了其屈强比（抗拉强度/屈服强度）高，表示了金属钛材料在成形时塑性变形差。
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。
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。
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 —。
纯钛，钛合金，钛钢，钛金它们的区别是什么？
纯钛，钛合⾦，钛钢，钛⾦它们的区别是什么？
通常⼤家都会时不时的提到纯钛，钛合⾦，钛钢，钛⾦等材料，哪么他们中都含有⼀个钛
字，到底区别在哪⾥了？不少⼈都没有⼀个统⼀的认识，哪么我们就具体说说他们的区别吧。
1、纯钛:纯钛是钛含量在99.%以上的钛，不掺有任何⾦属，耐⾼低温、耐腐蚀、密度⼩、
⾼强度等优点
2、钛合⾦:合⾦是钛掺有⼀部分其他⾦属，称为合⾦，硬度稍⼤，但防腐及保健等性能⽅⾯
没纯钛好；
3、钛钢：不是钛，是不锈钢，型号为304和316L，为吸引⼈通常称为钛钢；其中没有含有
任何钛元素，请谨慎以防受骗。
4、镀钛也叫钛⾦是在其他⾦属上镀上⼀层钛⽔，此⽅法时间长了会掉⾊。
简述钛及钛合金的特点
简述钛及钛合金的特点钛及钛合金是一种重要的金属材料，具有许多独特的特点。
钛是一种轻质、高强度的金属，具有良好的耐腐蚀性和生物相容性。
钛合金是由钛与其他元素（如铝、钒、镁等）合金化而成，可以进一步改善钛的性能。
钛及钛合金具有良好的耐腐蚀性。
钛具有一种致密的氧化层，可以有效地防止钛与外界环境中的氧、水等物质发生反应，从而具有较强的抗腐蚀性。
此外，钛合金中添加的其他元素还可以进一步提高钛的耐腐蚀性能，使其在酸、碱、盐等恶劣环境下具有更好的稳定性。
钛及钛合金具有良好的生物相容性。
由于钛具有低的密度和良好的耐腐蚀性，因此被广泛用于医疗领域。
钛材料可以与人体组织良好地相容，不会引起排异反应或过敏反应。
因此，钛及钛合金常用于制作人工骨骼、人工关节、牙科种植体等医疗器械。
钛及钛合金具有较高的强度和优良的机械性能。
钛具有较高的比强度，即单位质量的材料所能承受的最大应力相对较高。
钛合金中添加的其他元素可以进一步增强钛的强度和硬度，使其具有更好的抗拉、抗压和抗疲劳性能。
因此，钛及钛合金广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域，用于制造飞机、火箭、汽车零部件等。
钛及钛合金还具有良好的热稳定性和耐高温性能。
钛的熔点较高，达到约1668℃，并且在高温下仍然保持较好的力学性能。
钛合金中添加的其他元素可以进一步提高钛的耐高温性能，使其在高温环境下仍能保持较好的强度和稳定性。
因此，钛及钛合金常用于制造航空发动机、航天器结构件等高温工作条件下的零部件。
钛及钛合金具有良好的加工性能。
钛具有良好的可塑性和可锻性，可以通过热加工和冷加工等方式进行成型。
此外，钛合金还具有较好的焊接性和切削性，便于进行组装和加工。
因此，钛及钛合金可以满足不同领域对于材料加工性能的需求。
钛及钛合金具有耐腐蚀性、生物相容性、高强度、优良的机械性能、热稳定性和加工性能等特点。
这些特点使得钛及钛合金在航空航天、汽车、医疗器械等领域得到广泛应用，并具有重要的经济和社会价值。
钛及钛合金分类
钛及钛合金分类钛是一种具有广泛应用前景的金属材料，它具有低密度、高强度、优异的耐腐蚀性能等特点，因此被广泛应用于航空航天、汽车、化工等众多领域。
钛的分类主要基于其合金成分、晶体结构和加工工艺等方面的不同。
本文将介绍钛及钛合金的分类，并对每一类进行详细的描述。
一、钛的分类1.按合金成分分类根据合金中所包含的元素种类和含量不同，钛可以分为纯钛和合金钛两类。
纯钛: 纯钛是指含有至少99.5%纯度的钛。
它具有优良的耐腐蚀性、低密度、高强度和良好的可锻性。
纯钛广泛应用于航空航天、医疗器械等领域。
合金钛: 合金钛是指将其他金属元素合金化到钛中，以改变钛的物理和化学性质。
常见的合金钛包括钛铝合金、钛镁合金、钛锆合金等。
2.按晶体结构分类钛及钛合金可分为α型钛合金、β型钛合金、α-β型钛合金和亚共析钛合金等几种晶体结构分类。
α型钛合金: α型钛合金主要是由α相组成，具有良好的可塑性和焊接性能，在航空航天和海洋工程等领域有广泛应用。
β型钛合金: β型钛合金主要由β相组成，具有高强度和优异的耐热性能。
它被广泛应用于航空发动机和高温设备等领域。
α-β型钛合金: α-β型钛合金同时包含α相和β相，具有良好的机械性能和耐腐蚀性能，在制造航空器结构材料和骨科植入材料方面具有重要应用价值。
亚共析钛合金: 亚共析钛合金是指在合金中含有亚共析相，具有良好的耐腐蚀性和高温强度，被广泛应用于核工业和航空航天工业等领域。
二、钛合金的分类1.按合金元素分类根据合金中所添加的元素种类和含量不同，钛合金可以分为钛铝合金、钛镁合金、钛锆合金等。
钛铝合金: 钛铝合金以铝作为主要合金元素，并添加其他元素如钼、锡等，具有高强度和良好的热处理性能。
钛镁合金: 钛镁合金以镁作为主要合金元素，并添加少量的锆、铝等元素，具有轻质和高强度的特点。
钛锆合金: 钛锆合金以锆作为主要合金元素，并添加小量的铁、铬等元素，具有良好的耐腐蚀性和高温强度。
2.按应用领域分类根据钛合金在不同领域的应用特点，钛合金可以分为航空航天钛合金、生物医用钛合金、汽车用钛合金等。
《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。
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
全方位的讲解钛及钛合金材料_钛及钛合金_
全方位的讲解钛及钛合金材料_钛及钛合金_钛是一种化学元素，其原子编号为22，符号为Ti。
它是一种轻质、高强度和耐腐蚀性的金属，具有广泛的应用领域。
本文将全方位地介绍钛及钛合金材料，包括其性质、制备方法、应用以及未来的发展方向。
首先，我们来了解钛及钛合金的性质。
钛是一种非常轻的金属，其密度只有4.54克/立方厘米，大约是钢的一半，但它的强度却非常高。
此外，钛具有优异的耐腐蚀性，对许多常见的腐蚀介质，如海水、氯化物和酸等，都具有良好的抵抗能力。
钛还具有良好的生物相容性，因此在医疗器械和植入物等领域也得到广泛应用。
然后，我们来了解钛及钛合金的制备方法。
目前，主要有两种制备钛及钛合金的方法：矿石冶炼法和粉末冶金法。
矿石冶炼法是通过还原法将天然的钛矿石提炼成钛金属。
而粉末冶金法则是将钛和钛合金的粉末混合，并经过多道工序制备成最终的材料。
接下来，我们来探讨钛及钛合金的应用。
由于钛的轻量化和高强度特性，它在航空航天、汽车、船舶和运动器材等领域得到广泛应用。
在航空航天领域，钛及钛合金常被用于制造飞机的结构件、发动机部件和壳体。
在汽车领域，钛及钛合金可以用于制造轮毂、排气系统和车身结构件，以减轻车辆重量并提高燃油效率。
此外，钛合金也被用于制造人工关节、种植物和牙科修复材料等医疗器械。
最后，我们来看一下钛及钛合金的未来发展方向。
目前，随着科技的不断进步，对材料性能的要求也越来越高。
因此，钛及钛合金的研发与应用仍有许多改进空间。
在材料制备方面，粉末冶金法可能会成为主流，能够制备出更复杂的形状和更高性能的钛合金材料。
此外，通过控制合金元素的含量和添加新的合金元素，我们也可以进一步改善钛及钛合金的性能。
同时，使用先进的加工技术，如增材制造和织构制备，也可以提高钛及钛合金的性能和制备效率。
总结：钛及钛合金材料具有轻量化、高强度和耐腐蚀性等优异属性，在航空航天、汽车、医疗器械等领域具有广泛的应用前景。
随着科技的不断发展，钛及钛合金的制备和应用也在不断创新进步。
钛及钛合金的分类及特性
钛及钛合金的分类及特性。
钛是一种非磁性材料，具有密度小（4.5g/cm3）、强度高（比铁约高1倍）、较好的高温强度和低温韧性以及良好的耐腐蚀性等特点。
钛在885℃以下时，具有密集六方晶格称为α钛。
在885℃产生同素异晶转变，晶格变为体心立方晶格称为β钛。
钛长时间在高温停留，晶粒容易长大，快速冷却时，容易生成不稳定的针状α钛组织称为“钛马氏体”，其强度较高，塑性较低。
钛加入合金元素后可改善加工性能和力学性能，常加的合金元素有Al、V、Mn、Cr、Mo等，按照成分和在室温时的组织不同，钛和钛合金可分为：
⑴工业纯钛按其纯度可分为TA1、TA2、TA3等牌号，其中TA1的杂质最少，少量杂质将使强度增高、塑性降低，故TA1的强度最低（σb为300～500MPa）、塑性最好（δ为30%）。
工业纯钛有良好的焊接性。
⑵α钛合金钛中加入了Al、Sn等元素，牌号为TA6、TA7，有良好的高温强度和抗氧化性。
α钛合金有良好的焊接性。
⑶β钛合金钛中加入了Mn、V、Mo、Cr等元素，牌号为TB1、TB2。
热处理后强度较高（TB1的σb为700MPa），
塑性也较好，而且具有良好的加工性，但耐热性稍差，体积质量大、成本高。
β钛合金的焊接性不良。
⑷α+β钛合金钛中加入了Al、Se、Mo、Mn、Cr等元素，牌号为TC1、TC2。
可通过热处理如化，加工性能良好，但高温强度低于α钛合金。
α+β钛合金焊接性很差，很少用于焊接结构。
《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。
钛和钛合金成分
钛和钛合金成分《钛和钛合金成分大揭秘》嘿，大家好呀！不知道你们有没有注意过身边那些看起来很酷炫的钛制品呢？我就有一次特别的经历，有回看到朋友戴着一款超酷的钛合金手链，我一下子就被吸引住了。
从那时候起，我就对钛和钛合金的成分产生了浓厚的兴趣，今天就来给大家好好分析分析。
先来说说钛吧，这可是钛合金的主要成分之一哦。
钛呢，它是从矿石中提炼出来的，就像是从石头里蹦出来的“孙悟空”一样神奇。
钛的作用可大啦，它让钛合金变得特别坚固和耐用。
想象一下，要是没有钛，那些精美的钛合金制品可能就没那么结实啦。
而且钛还有个优点，就是相对比较轻，戴在身上不会觉得沉甸甸的。
不过呢，钛也不是完美的，它的成本可不低哦。
然后就是其他合金成分啦，这些成分和钛一起合作，让钛合金拥有了各种出色的性能。
它们就像是钛的好伙伴，一起为我们带来了好用的产品。
这些成分对我们的使用效果影响可不小呢。
比如让制品更加坚固，不容易损坏；还能让外观更加漂亮，吸引人的眼球。
我就感觉戴着钛合金饰品会特别有范儿。
再来说说安全性吧。
一般来说，钛和钛合金成分是很安全的啦，没听说过有啥大的副作用。
不过呢，就像人无完人一样，也可能会有极少数人对它有点小敏感。
总结一下哈，钛和钛合金成分各有特点，它们一起打造出了好多优秀的产品。
大家在选择的时候呢，要根据自己的需求来。
要是你喜欢轻便又结实的东西，那钛合金制品可能就很适合你哦。
不同肤质的人可能感受也会不一样，所以多试试，找到最适合自己的那一款。
我呢，就准备再去淘一些好看的钛合金小物件啦，让我的生活更加丰富多彩！怎么样，你们是不是也对钛和钛合金成分有了更深入的了解呢？。
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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。
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（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。
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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
005 5 000
5. ELI 钛及钛合金 具有超低间隙杂质元素的钛及钛合金称为 ELI 钛及钛合金。如： Ti-6Al-4V ELI. 为了改善低温钛及钛合金的塑性和韧性开发出来的超低间隙元
素的钛及钛合金，由于间隙元素含量小，其溶于钛后减小了钛晶格歪 曲，随温度降低，钛的强度增加，而塑性和韧性下降的很小，在室温 -253℃条件下具有强度高，良好的塑性和高的断裂韧性。
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按杂质元素含量把工业纯钛划分为四个级别，见表 2.
Ti 不
产品牌 小于%
产品
号及 HB wt
等级
≯
No
Grade
Brands less Fe
than
0 级 MHT-100 99.7 0.06
表 1 海绵钛分级（MHTi） GB/T2524-2002
化学成分（质量分数，%） Chemical Composition，% 杂质元素不大于（% wt） Impurity，no more than
热的时间要长，则钛截面的温度差要大，只有在加热长的时间内才达
到平衡。
b.钛的化学活性大，在常温的空气中，钛表面的氧膜是一层致密、
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惰性和稳定的保护膜能阻止氧等向钛基体扩散。这层氧化膜为金红石 结构（TiO2），呈银白色，具有自愈性能。
但是随温度升高，钛的氧化膜发生变化，如：钛在 500-550℃的纯氧中有自燃烧特性，在空气中 600-650℃时，与氧发 生强烈反应，使钛表面钝化膜增厚，进而脱落，将失去对钛的保护作 用。如：钛在 500-560℃的空气中，有明显吸氮的特性，高于 850℃ 发生强烈反应，使氧化膜增厚，进而促进脱落。如：在高于 900℃的 空气中，钛与碳发生强烈反应，增加氧化膜厚度，进而促进脱落。
以钛为基体金属元素和含有其他合金元素及杂质元素
所组成的合金称为钛合金。
钛合金举例见表 3.
牌号 化学成分组 Ti
Pd
Mo
TA9 Ti-0.2Pd
0.12-0.
余量
---
Hale Waihona Puke 25表 3 钛合金 GB/T3620.1-94
杂质元素不大于（%）
其他元素
Ni
单总
Fe C N H O
一和
0.2 0.1 0.0 0.01 0.2 0.1 0.4 ---
Si
C1
C
N
O Mn
Mg
布氏硬度不
大于 Brinell
hardness NO
H
more than
0.02 0.06 0.02 0.02 0.06 0.01 0.06 0.005
100
1 级 MHT-110 99.6 0.10 0.03 0.08 0.03 0.02 0.08 0.01 0.07 0.005
②选择适宜的设备、工具模 确认使用的压力加工设备、工具模要有足够的刚性和实现塑性 变形的能力。 ③确认技术经济合理的工艺路线 常用的压力加工设备繁多，选择的原则是不能“大马拉小车”， 也不能“小马拉大车”，考虑的核心是成本低，质量符合，保证塑性 变形的能力。 (4)变形方式 ①锻造 使用锻造设备上的锤头（包括模具），对钛坯料加力，使其发生 塑性变形，获得预期的形状、尺寸、组织和性能的产品的压力加工工 艺称为锻造。 一般认为：加力的时间短发生了塑性变形称为锻；加力的时间
特别是钛吸氢变脆特性，钛的吸氢是可逆的，即吸氢也可析出 氢，但是高于 300℃时吸氢大于析出氢。钛与氢反应形成氢化钛（TiH2） 细小弥散的指点，使钛受脆，其冲击值大幅度下降。
针对钛的活性特性，确定合理的加热温度和保温时间对获得良 好性能的钛材具有重要意义。
②过热 对钛的加热温度偏高，并保温时间过长，使其组织中的晶粒长 大，导致力学性能显著降低的现象称为过热。 ③过烧 对钛的加热温度过高，接近固相线时，其组织中的晶界处优先 发生氧化，进而发生部分熔化的现象称为过烧。 （4） 钛的氧化膜 钛的氧化膜随温度不同有不同的厚度和颜色，其成分也发生了变
110
2 级 MHT-125 99.5 0.15 0.03 0.10 0.03 0.03 0.10 0.02 0.07 0.005
125
3 级 MHT-140 99.3 0.20 0.03 0.15 0.03 0.04 0.15 0.02 0.08 0.010
140
4 级 MHT-160 99.1 0.30 0.04 0.15 0.04 0.05 0.20 0.03 0.09 0.012
503 5 000
TA10 Ti-0.3Mo-0. 余量 --- 0.2-0 0.6-0 0.3 0.0 0.0 0.01 0.2 0.1 0.4
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8Ni TC4 Ti-6Al-4V 余量 ---
.4
.9 0 8 3 5 5 0 0
0.3 0.1 0.0 0.01 0.2 0.1 0.4 --- ---
钛及钛合金材料
（一） 钛材料 1. 碘化钛碘与粗钛在低温下直接作用生成挥发性的碘化钛，经加 热使碘化钛分解，再沉积而得到高纯度的金属钛称为碘化钛。 牌号：TAD. 符号：Til2. 纯度＞99.9%（wt） 主要用于科研，如测试纯钛的化学性能、物理性能、合金化研 究等。 2. 海绵钛 含钛的矿石从金红石（Tio2）存在，经氯（Cl2）化生成四氯化 钛（TiCl4），再用活性金属（Mg 或 Na）还原得到海绵状的金属 钛（Ti）称为海绵钛。 镁法海绵钛： MHTi 纳法海绵钛：NHTi 海绵钛是疏松多孔，纯度 99.1-99.7%（wt），其硬度 HB 为 100-157，是钛工业生产的原料。 海绵钛分级见表 1. 3. 工业纯钛 含有一定量的氧、氮、碳、硅、铁及其他元素杂质的α相钛称 为工业纯钛。 工业纯钛的含钛量≮99.0%（wt）
TiO2（浅蓝色） TiO2（黄褐色）
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③875-1050℃ Ti 基体 TiO+少量 Ti TiO TiO2（紫色粉末）
TiO2（深蓝色） 5. 加热设备及气愤 （1） 感应加热：高频、中频及低频感应炉 （2） 电接触加热：直接电阻加热 （3） 燃气加热：煤气炉，液化气炉 （4） 燃油加热：重油炉，柴油炉 （5） 间接式电阻加热：箱式电阻丝炉、管式电阻丝炉、辊道式
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③对产品适合专业化的规模生产 （3） 影响压力加工因素
①确认合理的变形程度 要实现变形过程，取决于钛本身的性能，必须选择合理的变形参 数即适宜的温度、速度、变形率，能避免产生裂纹、断裂、分层、 折叠等缺陷和因为变形率不足而造成不希望的组织。
如：在拉制棒材过程中，所确认的温度、速度、涂层、模具等 环节不合适，可能会发生塑性变形失稳，而产生拉断、颈缩等现象。
AMTY:原苏联国家航空技术委员会标准 ④JIS: 日本工业标准 ⑤EN: 欧洲标准委员会标准 ⑥DIN: 德国标准
WL：德国航空材料标准 ⑦BS: 英国标准 ⑧NF: 法国标准 2. 钛及钛合金牌号对照表 4 3. 有关标准检验项目表 5 4. 产品标准参考表 6、表 7 5. 出口用标准
（三） 国际组织与标准化机构 1. 部分国际组织、国家标准化机构和标准代号 2. 与金属材料有关的部分国外协会、学会及专业标准代号。
（2） 真空加热
先装炉料，然后加热并抽真空（有时真空度达到要求后充惰性
气体），保温、冷却，最后出炉（出炉温度最佳＜200℃）空冷。
（3） 加热特点
①加热工艺依据
钛的加热工艺主要依据其物理化学特性，其中导热率和
化学活性是重要因素。
a. 钛的化学活性大，其导热系数低为铜的 1/2，铝的 1/3，
钢的 1/5，说明在同一加热温度下，钛的加热时间要长，使其表面受
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（四） 热处理 1. 概念 通过对金属材料采用适合的加热方式、保温、冷却以获
得预期的组织形态、分布及性能的工艺称为热处理。 加热的方式有非真空加热、真空加热。冷却的方式有空冷、水
冷、油冷、炉冷等。 2. 真空热处理 一般指在 1X10-5 Pa 的真空环境中（通常最低要求