钛及钛合金材料精品整理

一、钛及钛合金材料

（一）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＞%（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（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≮%（wt）

按杂质元素含量把工业纯钛划分为四个级别，见表2.

表1 海绵钛分级（MHTi） GB/T2524-2002

表2 工业纯钛分级 GB/.

4.钛合金

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.

表3 钛合金 GB/

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。

（二）标准

1.常用标准（钛）

（1）中国标准

①GB：国家强制性标准

②GB/T: 国家推荐性标准

③GJB: 国家军用标准

④YB: 部颁标准

⑤YY: 行业标准

⑥YS/T: 行业标准

⑦NY/T: 行业标准

（2）国际及外国标准

①ISO：国际标准化组织标准

②ANSI：美国国家标准

a.ASTM: 美国材料试验协会标准

-T(MIL-STD): 美国军标

c.AMS: 美国金属学会标准

③TOCT: 原苏联国家标准

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。

（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

2-3X10-3 Pa的真空度），进行加热，(有时要求充惰性气体)，保温、冷却的热处理工艺称为真空热处理。

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。

（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。

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

t（℃）图示1给出了加热流程

（分）

O A B C D

图示1 加热工艺流程

OA: 炉子加热升温

AB: 装料温度工业纯钛350-400℃

TC4钛合金600-700℃

BC: 保温

CD: 冷却（一般为空冷）

保温时间h=D/2+（30-50分钟）

D为钛的直径或厚度mm.

（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。