钛合金1-钛基础知识
钛合金
到α’＋ 残余β相组织。
当含量达到C2时，马氏体转变完全被抑 制，只有残留β相（机械不稳定，在应力 作用下分解）存在。 当含量≥C3时，为机械稳定β相（非热力
学稳定，回火时分解）。
当元素含量超过C4时才得到室温热力学 稳定的β相。
β相稳定元素含量与淬火快冷 组织关系示意图
气体杂质元素的分类与作用
第十一章
钛合金
序
发现于18世纪末。
言
但由于化学活性高，提取困难，直到1910年金属钛才被 美国科学家用钠还原法(亨特法)提炼出来。 1936年卢森堡科学家克劳尔用镁还原法(克劳尔法)还原 TiCl4，制得海绵钛，奠定了金属钛生产的工业基础。其
技术转让到美国，1948年在美国首先开始海绵钛的工业
控制第二相的数量、大小和分布。
典型合金Ti-13V-11Cr-3Al，经固溶淬火冷成形及时效处理，可获得高强
度。该合金已成功制作SR-71飞机的蒙皮。
要进一步提高强度，先要解决韧性低问题。 细化β晶粒可以提高塑性，但不能提高断裂韧性；通过形变热处理改善
断裂韧性。
钛合金的发展趋势
全世界已研制了几百种钛合金，但投入工业生产的不到100种。我国研制 的钛合金有近60种。列入国家标准的已有40余种。 目前钛合金发展的趋势是发展竞争力更强的钛合金，实现高性能化、多 功能化和低成本化。
钛合金的分类
按其成分和室温下的组织分为三类：
α-钛合金 ：显微组织是α相，含有α相稳定元素及一些中性强
化元素。主要元素是铝、锆、锡等。典型合金有Ti-8Al-1Mo-1V。
α+β钛合金 ：显微组织是α+β相，含有较多的α相稳定元素
和β相稳定元素。
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；
钛材料知识点总结大全
钛材料知识点总结大全钛材料是一种轻量、高强度、耐腐蚀的金属材料，由于其优异的性能，在航空航天、船舶、汽车、医疗器械等领域得到了广泛应用。
为了更好地了解钛材料，下面将对钛材料的相关知识点进行总结。
1. 钛材料的物理性能钛是一种具有金属光泽的银白色金属，其密度为4.51克/立方厘米，比重仅为1/2.7，属于轻质金属。
此外，钛的熔点为1668摄氏度，具有良好的的耐高温性能。
2. 钛材料的化学性能钛是一种不活泼的金属，能在大多数化学介质中稳定存在。
它具有良好的耐腐蚀性能，可以在酸、碱、盐等腐蚀介质中长期使用而不受腐蚀。
3. 钛材料的机械性能钛具有优异的机械性能，其抗拉强度可以达到600-1000兆帕，屈服强度为550兆帕。
此外，钛材料还具有优秀的韧性和疲劳强度，适用于各种动态负荷条件下的使用。
4. 钛材料的加工性能钛材料的加工性能相对较差，主要表现为高硬度、难切削、易产生变形和割裂等特点。
因此，在加工过程中需要采取适当的工艺和措施来保证钛材料的加工质量。
5. 钛材料的热处理钛材料通常采用α-β相结构，可通过热处理来调整其组织结构，提高其力学性能。
常用的热处理工艺包括固溶处理、时效处理、等温回火处理等。
6. 钛合金的分类钛合金是指钛与其他金属元素形成的合金，可以根据其组成和性能分为α型、α＋β型、β型和ψ型等不同种类的钛合金。
7. 钛材料的表面处理钛材料的表面处理可以提高其表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性，常见的表面处理工艺包括阳极氧化、阳极电泳涂层、喷砂处理等。
8. 钛材料的焊接钛材料的焊接相对较为复杂，主要问题包括氧化、氢捕集、氢致脆、热影响区等。
适当的焊接工艺和措施可以有效降低这些问题。
9. 钛材料的应用领域钛材料具有轻量、高强度、耐腐蚀等优异性能，被广泛应用于航空航天、船舶、汽车、医疗器械、化工、海水淡化等领域。
10. 钛材料的发展趋势随着科学技术的不断进步，钛材料的生产工艺和性能不断改善，其应用领域也不断拓展。
钛及钛合金基础知识
钛及钛合金基础知识
1．钛及其合金的性能
纯钛的密度为4.5 g/cm3，熔点为1 668℃。
钛及其合金具有很多的优点，如抗蚀能力强，尤其是抗海水及其抗蒸汽腐蚀能力比铝合金、不锈钢和镍合金还高；在各种浓度的硝酸和铬酸中以及稀硫酸、苛性碱溶液中的稳定性好；焊接性好，低温韧性好，强度低，塑性好；易于冷压力加工。
但是，其工艺性和切削加工性很差，冷变形易开裂，在热加工时易吸收氢、氧、氮及碳等杂质，导致塑性和冲击韧性降低，为热加工（铸、锻、焊、热处理）带来不少麻烦。
2．钛合金分类、特性及应用
钛合金按其退火后的组织可分为3个类型：α型、β型和α+β型。
(1) α型钛合金α型钛合金所含的合金元素主要为铝和锡。
当温度在400℃以下时，它的总体性能较好，组织稳定，焊接性能好，焊缝韧性高。
但强度不高，也不能热处理强化。
因此，它通常用于制造350℃以下经冲压或焊接成形的零件。
(2) β型钛合金β型钛合金能进行热处理强化，焊接性及压力加工性也比较好。
但总体性能不稳定，冶炼工艺也较复杂，所以目前不常用。
(3) α+β型钛合金α+β型钛合金的力学性能变化范围宽，可适应各种不同的用途。
可进行热处理强化，并且它的工艺性较好，便于压力成形。
但是它的焊接性差，高温下具有较大的热强度。
因此，它常用来制造
400℃下长期工作的零件。
例如，TC4是用途最广的钛合金，用量占现有钛合金的一半。
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。
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。
钛合金介绍
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。
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
具有同素异构转变: ≤882.5℃为密排六方结构的α相
≥882.5℃体心立方结构的β相
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
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。
（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。
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
钛合金主要元素详解
钛合金主要元素详解标题：钛合金主要元素详解引言：钛合金作为一种重要的结构材料，在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域有着广泛的应用。
了解钛合金的主要元素，对于深入理解其性能和应用具有重要意义。
本文将深入探讨钛合金的主要元素，包括钛、铝、钒、铁等，并提供个人的观点和理解。
正文：一、钛(Ti)钛是钛合金的主要元素，具有低密度、高强度、耐腐蚀等优异特性。
它在航空工业中被广泛应用，因其具有较低的密度，能够提供良好的强度和刚性。
此外，钛还具有优异的耐腐蚀性能，能够抵抗许多酸、碱和盐的侵蚀，因此在海洋环境和化学工业中使用广泛。
钛合金中的钛还可以通过添加其他元素来改变其性能，在不同应用领域具有更多的选择和优化。
二、铝(Al)铝是常见的钛合金添加元素，具有轻质、高强度和优异的耐热性能等特点。
铝的添加可以有效提高钛合金的强度和硬度，并且还可以提高耐热性能和耐磨性能。
此外，铝还能够提高钛合金的抗腐蚀性能，延长其使用寿命。
因此，在航空航天和汽车制造等领域，铝是常见的钛合金添加元素之一。
三、钒(V)钒是一种重要的合金添加元素，它能够显著提高钛合金的强度和硬度。
钒的添加可以形成硬质的钒化物，增加钛合金的晶界强化作用，提高其机械性能。
此外，钒还能够显著提高钛合金的抗腐蚀性能，并且能够提高其耐高温性能。
因此，在航空航天和核工业等领域，钒是常见的钛合金添加元素。
四、铁(Fe)铁是一种常见的杂质元素，它会对钛合金的性能产生重要影响。
铁对钛合金的强度和塑性有显著影响，合适的铁含量可以提高钛合金的强度和硬度。
而过量的铁含量则会降低钛合金的塑性和韧性，影响其加工性能。
因此，在钛合金的制备和应用过程中，需要进行合理的铁含量控制。
观点和理解：钛合金作为一种重要的结构材料，其性能和应用取决于主要元素的选择和控制。
在本文中，我们深入探讨了钛、铝、钒和铁这些主要元素的作用和影响。
钛的低密度和优异的耐腐蚀性使其在航空工业和化学工业等领域得到广泛应用。
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 —。
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
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。
钛的高考知识点
钛的高考知识点钛（符号：Ti）是一种金属元素，原子序数为22，属于过渡金属。
它具有较低的密度、良好的强度和耐腐蚀性，因此在许多领域都有广泛的应用。
下面将为大家介绍一些与钛相关的高考知识点。
一、钛的特性及物理性质1. 钛的特性：钛具有优异的耐腐蚀性、高强度和较低的密度。
它是一种轻质金属，重量仅为钢的一半，但比强度却接近于钢和铝。
2. 钛的颜色：钛的金属表面呈银灰色，具有金属光泽。
3. 钛的熔点：钛的熔点约为1668摄氏度。
4. 钛的导电性和导热性：钛是一种良导电和良导热的金属。
5. 钛的化学性质：钛对酸、碱都具有一定的抵抗能力，但在高温和氧气存在下容易氧化。
二、钛在日常生活中的应用1. 钛合金：由于钛具有优异的强度和耐蚀性，钛合金常用于制造航空航天设备、船舶、汽车零部件和钢铁冶金工业中。
2. 医疗领域：由于钛对人体组织相容性好，钛金属被广泛应用于医疗领域制作假体、牙科植入材料等。
3. 运动器材：钛合金的良好强度和轻质特性使其成为制造高端自行车、高尔夫球杆等运动器材的理想材料。
4. 钛的纯度：钛可以通过精细提纯得到高纯度的钛，用于制造船舶、飞机等对材料纯度要求极高的领域。
三、钛的常见化合物及应用1. 二氧化钛：二氧化钛（TiO2）是钛最常见的氧化物，具有良好的光学性质和光催化性能。
在材料科学、环境保护和太阳能电池等领域有广泛的应用。
2. 氯化钛：氯化钛（TiCl4）是一种重要的钛化合物，广泛用于有机合成反应中作为催化剂。
3. 钛酸盐：钛酸盐是一类由钛和酸根离子组成的化合物，具有稳定的结构和特殊的物理性质，常用于电子材料、陶瓷材料等领域。
四、钛在环境和健康方面的影响1. 钛的生态安全性：钛是一种生态友好的材料，不会对环境造成污染。
2. 钛对人体健康的影响：钛金属对人体无毒，对皮肤无刺激作用，具有较好的生物相容性，因此广泛应用于医疗领域。
3. 钛金属的处理和回收：在钛的生产和加工过程中，应注意妥善处理废弃物和废水，以减少对环境的影响。
钛的基础知识
稀有金属的基本知识第一节、 钛及钛合金钛在化学元素周期表中属IVB 族元素，原子序数为22，在地壳中的含量为0.61%，在所有元素中名列第九，在常用元素中仅次于铝、铁、镁，居第四，钛在地壳中大都以金红石（TIO 2）和钛铁矿等形式的存在，由于分离提取困难具有工业意义的金属钛直到本世纪四十年代才生产出来，因为一般把钛成为稀有轻金属。
钛及其合金的密度小，抗拉强度高，而且在通常的使用温度内，其比强度（抗拉强度/密度）在几乎所有金属材料中最高，因而该金属最初的应用是在航空、航天领域，主要是满足现代航天技术对航空器材料的低重量、高强度要求。
另外，钛在适当的氧化环境中可以形成一种薄而坚固的氧化膜，具有优异的耐蚀性能，正式由于合金优异的耐蚀性能，是的钛在近年来由军用向民用的国度速度相当快。
目前钛及钛合金已经被广泛地应用于冶金、石化、造船、氯碱、建筑、体育器械等其他非航空领域。
纯钛的熔点为1668±4℃，沸点为3535℃，密度为4.505G/CM 3, 导热系数0.036卡/cm ·S ·℃,热膨胀系数为8.2×10-6·Ω·mm ， 弹性模量为10850kg/mm 2.。
1.2基本分类一、概述钛以两种同素异构体存在，一种称为α钛，具有密排六方结构的晶体，其晶格排列密度大；另一种为β钛具有体心立方结构的晶体，在纯钛中，α相在温度882.5℃以下是稳定的，当温度超过882.5℃后变为β相，882.5℃称为α/β的转变温度，即相变点。
β相从882.5℃到熔点都是稳定的。
二、几个常用的概念1、α稳定型α稳定型指的是钛合金中的添加元素容易溶解于α相中，随着合金元素含量的增加能使α相在较高的温度下保持稳定并提高了α/β转变温度，属于这类合金的添加元素包括铝、锡、锗、氧、氮、碳2、β稳定型β稳定型β同晶型的合金元素完全溶于β相中，即使在平衡条件下也不发生分解。
随着该类元素含量的增加，转变温度降低，此类元素有钒、钽、钼、铌。
钛合金知识资料
钛工业发展史................................................. 2. 钛矿资源.................................................... 3.. 钛的原子结构................................................ 5.. 钛的物理性质................................................ 5.. 钛的化学性质................................................ 5.. 钛的腐蚀数据................................................ 8.. 钛的三大功能 (10)钛的十大性能 (11)钛的存在 (13)钛的冶炼 (13)钛及钛合金的特性、用途 (14)钛的化合物及用途 (15)钛的表面处理技术 (16)金属管道腐蚀防护基础知识 (20)钛工业发展史1791年英国牧师W•格雷戈尔(Gregor)在黑磁铁矿中发现了一种新的金属元素。
1795年德国化学家M. H .克拉普鲁斯(Klaproth)在研究金红石时也发现了该元素，并以希腊神Tita ns命名之。
1910年美国科学家M.A .亨特(Hu nter) 首次用钠还原TiCI :制取了纯钛。
1940年卢森堡科学家W. J克劳尔(kroll)用镁还原TiCl:制得了纯钛。
从此，镁还原法(又称为克劳尔法)和钠还原法(又称为亨特法)成为生产海绵钛的工业方法。
美国在1948年用镁还原法制出2t海绵钛，从此达到了工业生产规模。
随后，英国、日本、前苏联和中国也相继进入工业化生产，其中主要的产钛大国为前苏联、日本和美国。
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。
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钛的基础知识一、钛元素Ti与人类应用数千年的金银铜铁相比，人类认识钛元素的时间并不长。
1789年，人们发现了一种未知的新元素，其原子序数为22，原子核由22个质子和20-32个中子组成。
6年后的1795年，一位德国化学家Martin Heinrich Klaproth在研究来自匈牙利的矿物——“金红石”（请您记住这个词）时，发现了含有这种新元素的白色氧化物。
最终，他将这种元素命名为，钛，元素字母Ti, 全称Titanium，源自希腊神话中大地之子的拉丁语:Titans。
这个偶然的拉丁语命名，确实很有预见性，因为它的意思是——力大无比的巨人。
重量轻：钛的密度只有4.51克/立方厘米，是钢的57%，铜的50%。
耐高温：比如航空器在2.2马赫时，表面温度会达到220℃以上，这时铝合金机械性能开始下降。
达到3马赫时，表面温度会达到230℃以上，这时不锈钢机械性能也开始下降。
而高温钛合金，500℃仍可以保持很好的强度性能。
耐低温：钛合金在-196℃的低温条件下也能保持良好的塑性，不像钢那样容易变脆，因此是航空航天的液氢贮箱的好材料。
耐腐蚀：纯钛在空气中非常容易形成一层致密、附着力强、惰性极大的氧化膜，在315℃以下耐腐蚀性都极强，而且氧化膜即使被机械磨损，也会很快自愈再生。
因此，钛与碳氢化合物几乎不反应，这一性质使得钛阀门和管道接头在石油化学工业广泛应用。
同样因为耐腐蚀，钛可以在海水中长期浸泡无恙（见表1）。
表1：各金属在不同海水中腐蚀83天的情况低磁性：钛基本上没有磁性，用钛建造的军舰、潜艇可以避免磁性水雷的攻击。
苏联的一艘台风级核潜艇采用9000吨钛合金做外壳，也是利用了钛的耐腐蚀和低磁性的性质。
此外，还有三项功能，主要表现在钛合金，而不是纯钛上。
能记忆：钛合金在低温下施加外力塑性变形，除去外力后加温到一定程度，能恢复到原来形状。
比如中国研制的钛镍Ti-50Ni50合金, 就有2个温度-形状记忆点：0-37℃，和100-130℃。
能超导：钛合金在绝对温度0.4K时具有超导性能。
比如中国研制的的超导合金主要就是铌钛Nb-Ti合金强度高：钛的比强度比较高，高纯钛的抗拉强度250MPa,工业纯钛在300-600MPa,钛合金的抗拉强度更高，甚至超过1200MPa。
相比之下，纯铁的抗拉强度只有170MPa。
合金钢的抗拉强度虽然也更高，但重量数倍于钛合金。
钛的上述优良品质，使得它在航空航天、石油化工、海洋船舶、兵器制造、医疗器械等尖端科学和体育生活领域，都有着非常广阔的应用空间。
认识到这一点，科学家、工业家和投资家的眼光，很快就聚焦到了有关钛的另一个问题上：二、钛资源很多人以为钛很昂贵，是因为钛资源很少。
这话说对了一半。
钛确实很贵，但钛资源并不少。
钛在地壳中的含量为0.61%, 大多以二氧化钛TiO2的形式存在。
0.61%, 这是什么概念呢？这相当于铜、镍、锡、铅、锌等一般有色金属总和……还要……多十几倍!那位皱眉了——那为什么很多教科书，都说钛是“稀有金属”呢？主要原因有两个：找到具有开发价值的钛矿很难，就是找到了提炼和加工也很难。
说到这里，兵器迷叹了口气。
为什么呢？因为这两个难，中国都占全了，而且还要在难前面加上“特别“两个字。
先说矿：我国钛资源非常丰富，总地质储量8.7亿吨，为世界第一。
钛矿主要分布在四川、云南、广东、广西和海南五省区，其中攀枝花地区的特大钒钛磁铁矿蕴藏量占世界钛总储量的35%。
朋友乐了，这不是好事吗？咋还难呢？原因是，钛矿有两种。
金红石矿：就是本文开头提到的德国科学家发现的钛矿石。
这种矿石理论上含TiO2达100%。
实际上，国外的金红石精矿含量可达95-96%,成分单纯，选矿冶炼都很方便。
中国的钛矿中，金红石矿只有2%，主要在山西代县和河北枣阳一代，规模很小，其他98%都是另一种矿，叫钛铁矿：钛铁矿，其TiO2理论含量值50%左右。
中国攀枝花钛铁矿TiO2含量只有10-12%，相当于国外金红石精矿的九分之一左右。
您别嫌低，在中国钛铁矿里，这就是富矿了。
其他矿区，如河北承德大庙矿区，只有5%，更多的是含量更低，没有开采价值的贫矿。
好像咱中国的事儿，就没有特简单的。
网上流行“复杂中国”这个词，这是无奈，也是现实。
中国的钛矿多为钛钒铁共生岩矿，成分复杂，勘探难度之大，选矿成本之高，可想而知。
据说当年，攀枝花钢铁集团，冶炼钢材后的矿渣就堆放在一个角落，无人问津。
后来还是日本人对攀钢考察的时候提出要购买我们的矿渣，可就是不说为什么。
万幸中国人多了个心眼，说不忙，“回去研究研究”——谁说官僚主义没优点来着？这不，“研究研究”才发现，这渣里面富含钛。
恍然大明白之余，当即回绝了日本。
经过几十年的努力，用废渣开发出一个全球最大的钒钛磁铁矿来。
这个，兵器迷后面还有详述。
这日本人，让人又恨又怕：恨的是老是要占中国的便宜，硬着不行偷着来；怕的是他们也确实厉害，万里之外他都能闻到肉味，我们眼皮底下却是睁眼瞎，要不是他们提醒，我们什么时候才能发现这废渣山是聚宝盆，哎！找到了矿，下一步就是冶炼生产。
三、海绵钛的生产钛的生产，虽然早在1908年，挪威和美国就开始用硫酸法试制钛，1910年又在实验室中第一次用钠法成功制钛，但是硫酸法的污染极其严重，钠的成本又太高。
因此，直到1940年，卢森堡冶金专家克劳尔用镁还原四氯化钛，制备出纯钛，才发展成至今最为广泛使用的镁还原制钛法。
1948年，美国杜邦公司(DUPONT)，用镁还原制钛法制造了成吨的工业钛，这标志钛的工业化生产真正开始。
大致的过程是：先把二氧化钛用氯制成四氯化钛，再用镁还原成钛。
这样制成的钛成品，疏松多孔，状似海绵，所以业内一般称之为海绵钛，见下图图1：海绵钛镁还原法的基本化学过程如下：TiO2+Cl2→ TiCl4TiCl4+Mg → Ti +MgCl2工艺原理如下图示意：图2：镁还原-真空蒸馏法制海绵钛基本工艺图请注意上图，国外金红石精矿，可以不需要经过电炉熔炼环节，直接进入沸腾氯化。
而中国的低品位钛铁矿，需要经过混捏制团干燥和1800℃的电炉熔炼，才能得到和金红石一样高纯度的TiO2。
本来咱就是发展中国家，底子薄，可钛工业的起步阶段，成本就比别人高一大块……这天底下的事儿，上哪儿说理去？中国人没金红石，就下功夫捉摸，如何在攀钢贫矿冶炼的废渣中，也能制造出高纯度钛。
难啊，这渣里边钛不少，可杂质太多，氧化钙CaO氧化镁MgO就有7-9%，其他的杂质不下30多种……好比豆腐掉在煤灰里，看见好东西你也挑不出来啊。
你还别说，中国科技工作者和工艺师傅，百折不挠，苦心修炼，硬是成功的将高钛渣的沸腾氯化工艺突破了，能从杂质混杂的钛渣中将钛氯化为四氯化钛。
这下子，堆积如山的攀枝花高钛废渣，可找到变废为宝的出路了——功夫不负有心人啊。
直到今天，高钛渣氯化沸腾工艺，全球咱中国独一份，那不是一般的牛。
当然，话也说回来，人家有现成的高品位金红石，也不用费劲开发这样的工艺了。
咱这个，叫穷人有穷人的过法，或者，穷人有穷人的志气。
镁还原法的海绵钛生产过程虽然历经多种改进，但始终涉及有毒氯气和贵金属镁，而且反应过程中耗费大量的电能。
有没有方便和便宜点的方法呢？有。
剑桥大学材料和冶金系的Derek J.Fray,Tom W.Farthing和George Zheng Chen，偶然在试验中发现了一种固体TiO2直接还原为钛的方法。
工艺简单迅捷，成本可以比镁还原法降低30-40%。
这种方法遂以三位科学家的姓氏字母缩写为FFC剑桥法，工业学名熔盐电解法。
意大利的氧化钛和美国活性金属公司都建立了FFC剑桥法的小规模制钛工厂。
但这种方法的缺点是材料纯度要求高，工艺参数复杂，总体上仍然处于探索阶段。
根据全球五金网2013年7月报道，攀钢《钒钛资源综合利用相关科学问题研究》课题组基本解决了FFC剑桥法的阳极稳定制备、阳极稳定溶解、阴极产物杂质控制三大技术难题，设计开发出200安培~500安培级电解中间试验装置，并投入运行。
这填补了我国熔盐电解法制备金属钛相关基础理论研究的空白。
依托该成果，攀钢将逐步破解熔盐电解法低成本工业制钛工艺的技术难题。
届时，中国的制钛成本和能耗将有望大幅度降低。
让我们拭目以待吧。
四、钛材的生产多孔疏松状的海绵钛制造出来以后，要先制造成各种规格的标准钛材，否则是不能直接成为工业用钛的。
而钛材的生产，则要通过一系列工艺手段，先制成钛锭。
钛锭的生产工艺顺序如下：将海绵钛经过破碎-过筛-烘干-压制电极块，然后在真空自耗电弧炉（VAR炉）中进行一次电极焊接-二次电极焊接-二次熔炼-扒皮，最后取样检验，生成合格的钛锭——瞅见没？钛的生产过程中，熔炼、电解、焊接…..多次用到了巨量电能。
钛工业，整个一个电老虎啊！有了钛锭，就可以继续加工：钛锭的绝大部分，加工成钛材，其余的加工成钛粉。
从海绵钛到真正的钛材制品，残料率高达80-85%，这进一步提升了产品的成本。
选矿艰难（对于中国）、工艺复杂、耗能巨大、残料率高，这四种因素，是钛材昂贵的最主要原因。
这个行当，真不是一般国家干的了的。
钛材包括板、带、箔、棒、管、丝等多种规格型号，其中既有工业纯钛钛材，也有加入合金元素有的合金钛材。
我们从宝鸡富士特钛业有限公司的产品可以略见一斑，见下图：图3：钛锭图4：钛丝图5 钛管图6 钛板图7 钛棒五：钛工业的总结衡量一个国家的钛工业规模，有两个基本指标:海绵钛产量和钛材产量。
海绵钛产量反映的是原料生产能力,钛材产量反映的是产品深加工能力。
如果再要考察钛产业的自我保障潜力，则要将其钛矿物储量和产量也纳入比较的范畴。
按照这个思路，整理一下这个产业的巨头，他们是：钛矿物储量最多国家：中国、巴西、印度、加拿大、挪威、南非钛矿物产量最高国家：澳大利亚、加拿大、挪威、美国、俄罗斯、中国生产海绵钛最多的国家：美国、日本、俄罗斯、乌克兰、哈萨克斯坦、中国.生产钛材最多的国家: 美国、俄罗斯、日本、中国、英国、法国、德国、意大利.大家可以看出，拥有从钛矿资源-矿石处理-海绵钛生产-钛材生产和钛设备研发制造的完整钛产业的国家只有3个: 美国、俄罗斯、中国。
而日本是唯一没有大规模钛矿资源却拥有完整钛加工工业的国家，而且其技术先进，胜过中国——不得不让人佩服。
让我们来看看世界海绵钛的生产情况：1947年，美国在世界上首次实现海绵钛的工业化生产,当年生产出2吨海绵钛，1957年即达到1.5万吨海绵钛。
1952年，日本开始生产海绵钛1954年，苏联开始生产海绵钛1972年，世界海绵钛产量达到20万吨的历史最高纪录。
1990年，世界海绵钛产量9.7万吨。
此后10年，冷战结束导致钛工业萎缩，美苏英都有众多海绵钛工厂倒闭2000年，世界海绵钛产量下降到5.33万吨的低谷。
2001年，钛工业随着航空航天和民用钛材料的应用推广，生产开始复苏2006年，世界海绵钛的产量达到13.08万吨2012年，世界海绵钛产量再度达到20万吨。