钛合金的研究进展与应用_刘奇先
钛合金的研究进展与应用
钛合金的研究进展与应用
刘奇先;刘杨;高凯
【期刊名称】《航天制造技术》
【年(卷),期】2011(000)004
【摘要】简述了国内外钛合金的研究状况与动向.具体介绍了高温钛合企、钛基复合材料、高强高韧钛合金、阻燃钛合金以及钛合金防氢脆、氧脆和磨损研究的发展,对钛合金在军事工业、生物医学及体育和汽车等民用领域上的发展和应用做了简介,最后指出我国钛合金发展中存在的问题和优势以及应用前景.
【总页数】5页(P45-48,55)
【作者】刘奇先;刘杨;高凯
【作者单位】山西晋煤集团金鼎煤机矿业有限责任公司,晋城048006;哈尔滨师范大学物理与电子工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨啤酒(牡丹江镜泊有限公司),牡丹江157009
【正文语种】中文
【相关文献】
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钛合金材料的研究与应用
钛合金材料的研究与应用钛合金是一种优良的金属材料，具有轻质、高强、耐腐蚀等特点，已经广泛应用于航空航天、船舶、医疗器械、汽车和体育器材等领域。
随着科技的不断发展和应用领域的扩大，钛合金材料越来越受到人们的关注和重视。
一、钛合金材料的研究1.生产工艺改进钛合金的制造过程中，需要使用高温、高压的条件，同时也需要考虑到材料的成本等因素。
因此，钛合金的生产工艺一直是一个难题。
为了解决这个问题，科学家们一直在不断地探索和创新。
他们通过改进生产工艺，优化材料的配方，使用高温、高压的反应条件，不断提高钛合金材料的制备效率和质量。
2.理论模拟和试验研究在钛合金材料的研究中，理论模拟和试验研究都是非常重要的手段。
理论模拟可以帮助科学家们了解钛合金的微观结构和物理特性，以及其在不同环境中的行为。
试验研究则可以检验理论模拟的结果，提供实验数据，为另一项研究做出贡献。
通过不断完善理论模拟和试验研究手段，科学家们可以更加深入地了解钛合金材料的本质特性，进一步推动钛合金材料的研究进展。
二、钛合金材料的应用1.航空航天钛合金材料在航空航天领域的应用历史悠久。
由于其轻质、高强、耐高温、耐腐蚀等特性，钛合金材料可以用来制造飞机、航天器等重要部件。
例如，美制F-22战斗机的空气动力学外壳就是以钛合金为材料的。
2.医疗器械由于钛合金具有卓越的生物相容性和良好的机械性能，因此被广泛应用于医疗器械行业中，例如外科手术器械、假体和牙科种植等。
相比传统的金属材料，钛合金材料可以减少手术中的并发症，提高手术成功率。
3.汽车和体育器材相较于传统材料，钛合金材料具有更好的抗拉强度和抗压强度，特别适合用于汽车和体育器材等领域。
例如，有些高端赛车和自行车的轮毂就是以钛合金为材料的。
三、结语钛合金材料是一种具有广泛应用前景的优良金属材料，其应用范围远不止以上三种领域。
未来的研究方向应该是更加深入地了解钛合金材料的特性和性能，开发出更多性能更优、用途更广的钛合金产品。
钛合金材料的研发与应用研究
钛合金材料的研发与应用研究第一章：引言钛合金由于其高强度、优异的抗腐蚀性和低密度等特点，被广泛应用于工业、航空航天、医疗和化工等领域。
随着工业技术的发展和人们对材料性能的要求不断提高，钛合金材料的研发和应用也得到了越来越多的关注和研究。
本文着重介绍钛合金材料的研发和应用研究，为相关从业者提供一定的参考和借鉴。
第二章：钛合金材料的分类及性能2.1 钛合金的分类目前已知的钛合金种类有数十种，其中常见的有α、β、α+β型和亚α定向性合金四类。
不同的钛合金品种具有不同的组织结构和性能特点，可以根据需要进行合理的选择。
2.2 钛合金的性能钛合金不仅具备优良的机械性能和化学稳定性，而且还具有良好的耐蚀性、高温强度和低温韧性等优点。
此外，钛合金还具有良好的生物相容性和良好的加工性能，使其在医疗和航空等领域得到广泛的应用。
第三章：钛合金材料的研发3.1 纯钛及其合金制备技术对于制备钛合金材料，最基本的方法是加热、熔炼和铸造等工艺，其中熔融的方式可分为真空熔铸、气体保护熔铸、顶空熔铸和真空气体保护熔铸等四种方式。
此外，钛合金材料的制备方法还包括化学还原法、气相法、等离子喷涂法、离子束沉积法、机械合金化和微波炉熔炼等多种方法。
这些技术不仅可以制备出不同形态的钛合金材料，而且可以控制其组织结构和性能。
3.2 钛合金材料的表面改性技术钛合金材料的表面改性技术是提高钛合金材料性能的重要途径之一。
包括热处理、表面喷涂、电化学处理、等离子体表面处理、阳极氧化、表面合金化和表面包覆等多种技术。
采用这些方法可以为钛合金材料赋予更好的耐蚀性、耐磨性、耐热性、生物相容性和导电性等性能。
第四章：钛合金材料的应用研究4.1 航空航天领域钛合金材料在航空航天领域的应用日益广泛，用于制作发动机叶片、机身结构和螺旋桨等。
钛合金材料的使用可以提高飞机的使用寿命和安全性，同时减轻结构重量，降低体积和成本。
4.2 工业领域随着科技的进步，钛合金材料在工业领域也上升为目前最重要的金属材料之一，广泛应用在制造石化、石油、纺织、食品、电子、生物医药和船舶等重要设备中。
钛合金研究加工与应用的新进展
钛合金研究加工与应用的新进展钛合金是一种具有良好力学性能和低密度的金属材料，广泛应用于航空航天、汽车和医疗器械等领域。
随着科学技术的不断发展，钛合金研究、加工和应用也有了新的进展。
本文将从材料设计、加工技术和应用领域三个方面讨论钛合金的新进展。
一、材料设计方面钛合金的材料设计主要包括合金元素选取和相结构调控。
目前，人们对钛合金中添加合金元素的选择和比例进行了更加精确和多样化的研究。
特别是通过添加微量元素，如稀土元素和微量金属元素，可以显著改善钛合金的力学性能和耐腐蚀性能。
此外，通过合金元素的调控，还可以实现钛合金的相结构调控，进一步改善材料的综合性能。
二、加工技术方面钛合金的加工技术是钛合金研究的重要内容之一、近年来，随着材料科学和加工技术的发展，出现了一些新的钛合金加工技术，如粉末冶金技术、杂质控制、热处理等。
其中，粉末冶金技术可以制备高性能的钛合金零件，具有较高的成型能力和性能一致性。
杂质控制可以有效提高钛合金的纯度和均匀性，进一步提高材料的力学性能。
热处理可以改善钛合金的晶粒尺寸和残余应力分布，提高材料的高温强度和疲劳性能。
三、应用领域方面钛合金的应用领域非常广泛，包括航空航天、汽车、医疗器械和化工等。
近年来，随着航空航天技术的不断发展，对于钛合金的需求越来越大。
钛合金可以用于制造飞机和火箭的结构件、航空发动机和航空航天器的推进装置。
在汽车工业中，钛合金可以制造高性能的汽车零件，如制动系统和发动机部件，具有较高的强度和耐腐蚀性能。
医疗器械是钛合金的另一个重要应用领域，由于钛合金具有生物相容性和生物相近性，可以用于制造人体植入物，如心脏支架和人工关节。
此外，钛合金还可以用于化工领域，用于制造耐腐蚀设备和高温反应容器。
综上所述，钛合金的研究、加工和应用在材料设计、加工技术和应用领域都有了新的进展。
随着科学技术的不断发展，相信钛合金的研究将会有更大的突破，并为各个应用领域带来更多的创新和发展。
先进航空钛合金材料研究进展
先进航空钛合金材料研究进展摘要：钛及钛合金具有良好的综合性能，在航空航天、石油化工、生物医学、环境保护等领域的应用都很广泛，有较高的比强度，良好的耐腐蚀、耐高温等性能，在金属材料王国中被称为“全能金属”，是继铁、铝之后极具发展前景的“第三金属”和“战略金属”，作为高性能航空航天结构的关键材料，其性能对飞行器结构、质量、效率、服役可靠性和使用寿命都具有重要的作用。
基于此，文章对先进航空钛合金材料研究进展进行了分析，以供参考。
关键词：航空材料；钛合金；应用研究1钛合金材料的特点分析钛合金作为应用广泛的结构材料，比铝、钢强度高，而且在海水中有较好的抗腐蚀和耐低温的性能。
目前，飞机的机架、起落架、机身蒙皮以及发动机的叶片等制造材料的选择，主要来源于钛合金及其复合材料，基于钛合金的发展水平，可以作为判断先进水平检测的重要指标。
随着钛合金用量的不断增加，其应用也越来越广泛。
由于钛的无毒、质轻、耐腐蚀、强度高以及较好的生物相容性等特点，可以作为植入人体的植入物和手术机械等材料；鉴于其良好的结构弹性，可以用来减轻设备的质量，提高性能，增加寿命。
例如Ti6Al4V制造的榴弹炮座，质量降低了31%，采用钛合金代替轧制均质钢，在制造坦克其它部件的过程中，减重可达420kg以上。
钛合金在航海领域也有很好的发展前景，其耐蚀性、高比强度、无磁等特性使得其在发动机、螺旋桨、声纳系统等装置的应用极为广泛。
2航空钛合金材料的应用与研究2.1高温钛合金高温钛合金的发展为航空燃气轮机推重比的研究作出了巨大贡献。
美国科学家在1954年成功研发出使用高温达到350℃的α+β两相型高温钛合金，在航空领域得到了广泛的应用。
之后，在航空科技进一步发展的指引下，具有更高使用温度、更长使用寿命的高温钛合金被世界各国相继研究。
目前，英国的IMI834、美国的Ti-1100、俄罗斯的BT18Y和BT36等高温钛合金可稳定应用于600℃以上，在T55-712及Trent700等航空发动机上被成功应用[4]。
我国自主研发钛合金现状与进展
我国自主研发钛合金现状与进展一、本文概述随着科技的不断进步和国防建设的深入发展，钛合金作为一种轻质、高强度、耐腐蚀的新型金属材料，在航空、航天、船舶、化工等领域的应用越来越广泛。
钛合金的研发和应用水平已成为衡量一个国家科技实力和工业能力的重要标志之一。
我国作为全球最大的钛合金生产和消费国，自主研发钛合金材料的现状与进展对于提升我国钛合金产业的国际竞争力、推动相关产业的技术升级和转型升级具有重要意义。
本文旨在全面梳理和总结我国自主研发钛合金材料的现状与进展，通过对钛合金材料的种类、性能、制备工艺等方面的介绍，展示我国钛合金研究的最新成果和应用情况。
本文还将探讨我国钛合金研发面临的主要问题和挑战，并提出相应的对策和建议，以期为我国钛合金产业的可持续发展提供有益的参考和借鉴。
在编写过程中，我们将充分参考国内外相关文献和资料，结合我国钛合金产业的实际情况，力求做到内容全面、数据准确、分析深入。
希望本文能够为我国钛合金材料的研究、开发和应用提供有益的参考和启示，为推动我国钛合金产业的创新发展和国际竞争力的提升做出积极贡献。
二、我国自主研发钛合金的历史回顾自上世纪五十年代以来，我国就开始了对钛合金的初步探索和研究。
早期，钛合金的研究主要集中在军事和航空领域，以满足国防建设和高端装备的需求。
在这一阶段，虽然面临着技术封锁和国际压力，但我国科学家和工程师们凭借坚定的意志和不懈的努力，逐步突破了钛合金制备和加工的技术瓶颈。
进入二十一世纪，随着我国经济的快速发展和综合国力的提升，钛合金的研发和应用迎来了新的发展机遇。
国内多家科研机构和高校开始系统研究钛合金的成分设计、制备工艺、性能优化等方面的问题，取得了一系列重要成果。
同时，国家也加大了对钛合金产业的扶持力度，推动了钛合金在航空、航天、船舶、能源等领域的广泛应用。
近年来，我国自主研发钛合金的步伐进一步加快。
不仅成功开发出多种高性能钛合金材料，而且在钛合金的制备技术、加工工艺和应用领域方面取得了显著进展。
钛合金的研究应用现状及其发展方向
钛合金的研究应用现状及其发展方向钛合金是以金属钛为基，加入适量的其他元素组成钛合金，其在300-600度时的比强度优于钢和铝合金。
钛的工业化生产是1948年开始的，为航空工业发展的需要，使钛工业以平均每年约8％的增长速度发展。
目前世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合金牌号近30种。
使用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯钛（TA1、TA2和TA3）。
钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。
钛及其合金不仅大量应用在航空、航天工业，而且在化工、石油、冶金、造纸、纺织，机械仪器、能源；医疗卫生等工业中也有着十分重要的应用；在民用工业中的应用也日渐增多。
1、发展历史钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。
第一个实用的钛合金是1954年美国研制成功的Ti-6Al-4V合金，由于它的耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好，而成为钛合金工业中的王牌合金，该合金使用量已占全部钛合金的75%～85%。
其他许多钛合金都可以看作是Ti-6Al-4V合金的改型。
20世纪50～60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金，70年代开发出一批耐蚀钛合金，80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。
耐热钛合金的使用温度已从50年代的400℃提高到90年代的600～650℃。
A2(Ti3Al)和r（TiAl）基合金的出现，使钛在发动机的使用部位正由发动机的冷端（风扇和压气机）向发动机的热端（涡轮）方向推进。
结构钛合金向高强、高塑、高强高韧、高模量和高损伤容限方向发展。
另外，20世纪70年代以来，还出现了Ti-Ni、Ti-Ni-Fe、Ti-Ni-Nb等形状记忆合金，并在工程上获得日益广泛的应用。
2、原理钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金。
钛合金材料的研究和应用
钛合金材料的研究和应用钛合金是一种具有轻量化、高强度、耐腐蚀等优良性能的金属材料，因此在航空航天、汽车、医疗等领域有着广泛的应用前景。
本文主要就钛合金材料的研究和应用做简要介绍。
一、钛合金材料的分类按照组成元素和性能不同，钛合金材料可以分为纯钛、α型、β型等不同类型。
纯钛具有良好的塑性和可加工性能，广泛应用于制造医疗设备、音响等领域。
α型钛合金具有良好的强度和韧性，应用领域主要包括航空、航天、船舶等领域。
β型钛合金具有良好的高温性能和抗腐蚀性能，广泛应用于船舶、化学、生物等领域。
二、钛合金材料的研究进展在钛合金材料的研究领域中，表面改性和纳米材料是目前研究的热点之一。
表面改性指提高钛合金表面的抗腐蚀能力和机械强度，常用的方法包括阳极氧化、电解聚合物、电沉积等。
纳米材料指材料尺寸小于100nm的材料，通过制备纳米结构的钛合金材料可以提高其机械性能和抗腐蚀性。
近年来，高压扭剪、等离子喷射等技术已经成为制备纳米结构钛合金材料的重要方法。
三、钛合金材料的应用在钛合金材料的应用领域中，航空航天、汽车、医疗等领域是主要的应用领域。
航空航天领域是钛合金应用最早、规模最大的领域之一，在飞机、导弹、卫星等方面应用广泛。
钛合金可以减轻飞机重量，提高载荷能力，同时具有良好的耐高温性能和抗腐蚀性能。
汽车领域是近年来钛合金应用较为热门的领域之一。
钛合金可以替代钢铁等金属，达到轻量化的目的，同时提高汽车的安全性、抗腐蚀性和节能性。
医疗领域是钛合金应用领域中增长最快的领域之一，钛合金可以制造人工关节、牙科种植体、脊柱植入物等医疗器械。
相比其他金属材料，钛合金不会被人体组织排斥，并且具有耐腐蚀性能，逐渐成为医疗行业的首选材料。
综上所述，钛合金材料具有广泛的应用前景，在不断的研究发展中，钛合金材料也会更加完善。
在工业制造、医疗器械等方面，钛合金都将有着更广泛的应用。
国内外钛合金研究及应用现状
国内外钛合金研究及应用现状钛合金是一种重要的结构材料，其具有高强度、高耐腐蚀性、高温强度和优异的塑性等特性。
目前，钛合金在航空、航天、船舶、汽车、医疗器械、核力工程等领域得到了广泛应用。
本文主要介绍国内外钛合金研究及应用现状。
1.材料设计钛合金的材料设计是目前的热点研究领域之一。
通过调控钛合金组织结构、晶粒尺寸和相含量等，可以改善其力学性能、耐腐蚀性能和加工性能。
目前，国际上钛合金的材料设计主要基于计算机辅助材料设计，通过理论计算和实验验证来设计出新的钛合金材料。
2.制备工艺钛合金的制备工艺直接影响其性能和成本。
目前，国内外对钛合金的制备工艺进行了很多研究，包括真空冶炼、熔模铸造、粉末冶金、等离子旋转电弧熔合、电子束熔合、激光熔合、等离子喷涂等。
这些制备工艺可以提高钛合金的材料利用率和成本效益，并拓宽了钛合金的应用范围。
3.表面处理技术钛合金的表面处理技术是针对其表面形态、化学性质和力学性质进行的一系列处理技术，目的是增强钛合金材料的抗腐蚀性、磨损性和生物相容性。
目前常用的表面处理技术包括阳极氧化、电解陶瓷涂层、电解制取钝化膜、喷砂、抛光等。
1.航空航天领域由于其高强度、低密度、高温强度和耐腐蚀性能，钛合金广泛应用于航空航天领域。
钛合金可以用于制造飞机、火箭、导弹的结构和发动机部件，如航空发动机的叶片、壳体等。
2.汽车领域随着汽车工业的快速发展，钛合金也逐渐在汽车领域得到广泛应用。
钛合金轮毂、排气管、螺栓连接件等都具有重要的应用价值。
3.医疗器械领域钛合金对人体无毒、无害，且生物相容性好，被广泛应用于医疗器械领域，如人工关节、牙科种植体、外科手术器械等。
4.海洋工程领域钛合金在海洋工程领域也具有重要的应用价值。
海水腐蚀性强，而钛合金具有较强的耐腐蚀性能，因此可以用于制造海洋工程设备和海底管道等。
钛合金也被广泛应用于核力工程领域。
核电站中的水箱、反应堆舱壳、管道、定位器等部件都可以使用钛合金材料制造。
国内外钛合金研究及应用现状
国内外钛合金研究及应用现状近年来，钛合金在国内外各行各业都得到广泛的应用，研究跨越了材料物理和化学，机械设计，生产工艺，涂敷工艺，智能制造，组装，维修和维护等多学科领域，这种多学科交叉性得到了国内外的广泛关注和深入研究，从而推动了钛合金的发展和实用化。
钛合金的特点是结构紧凑，耐腐蚀性强，耐热性好，延伸性和抗冲击性也非常出色，因此被广泛应用于航空航天，汽车，医疗，电力，建筑等行业，而且由于其低密度和轻量特点，更能够满足提高制造效率，减少能源消耗，减少污染的要求。
目前，国内外钛合金研究主要集中在材料特性、制备技术、新型钛合金的研发等方面。
先，关于材料性能的研究，国内外的研究者着重研究钛合金的强度、塑性、焊接性和耐腐蚀性等力学性能，以拓展其性能，满足不同环境下用途的需求。
其次，关于制备技术的研究，主要是研究高性能钛合金的制备工艺，以提高其材料性能，降低生产成本。
最后，关于新型钛合金研发方面，目前有多学科交叉研究，包括聚合物增强钛合金、复合材料、添加剂改性等，从而进一步拓展钛合金的应用范围，满足不同行业的多样化需求。
在实际应用方面，钛合金目前主要用于航空航天、汽车、医疗、电力、建筑等行业，特别是航空航天领域的应用最为广泛，主要是因为钛合金的低密度、重量轻、高强度、耐腐蚀性良好等特点，能够充分地满足航空航天装备的要求，比如飞机发动机，航空航天机械件和结构零件等，这些应用使得钛合金在航空航天领域得到了广泛的应用。
此外，还有越来越多的行业开始尝试使用钛合金，比如汽车、电力行业，利用它们的可塑性，建造轻量化的汽车零部件，减轻汽车质量，降低汽车节油，以及在高速公路、铁路、桥梁等高精尖的土木工程中，使用钛合金制作可靠的抗腐蚀结构件，从而提高了建筑物的抗侵蚀性，维护了高速公路和铁路等行业的安全性和可靠性。
总而言之，钛合金在国内外各行各业的研究和应用都得到了广泛的关注，以提高性能、节约能源、降低污染等多方面都有着重要作用，推动了钛合金的发展和实用化。
钛合金的研究应用现状及其发展方向
钛合金的研究应用现状及其发展方向娄贯涛洛阳船舶材料研究所, 河南洛阳471039摘要综述了美、日、俄及中国的钛合金研究应用现状及其新进展, 并指出了钛合金的发展应用方向。
关键词钛合金; 研究; 应用; 发展1 钛合金的研究应用现状金属钛作为工程材料也只不过50 多年的历史, 但钛及其合金因其比强高、耐高温,是宇航工业的理想材料; 因其良好的耐腐蚀性, 又是航海、石油、化工、医药等行业的理想材料; 钛镍合金因其形状记忆功能, 可用于卫星和飞船的天线、宇航系统的油管密封和其它自控装置; 钛合金的无磁性, 钛铌合金的超导性, 钛铁、钛镁合金的储氢能力使其在高技术和尖端科学方面也发挥着重要作用[ 1] 。
世界上许多国家都逐渐认识到钛的重要性, 相继对其进行了大量的研究和开发,因其应用的侧重点不同, 各国研究的侧重点也不尽相同。
1. 1 美国美国钛工业起步早, 其规模和技术目前都处在世界领先地位, 一开始就重视钛合金材料的基础研究, 并以此指导钛合金材料的应用和开发, 取得了举世瞩目的成就。
所研制的一系列实用性高温和高强钛合金为其航空航天工业的发展提供了强大的动力, 也使其在高强钛合金、T i3A l 金属间化合物、钛基和T iA l 基复合材料及其相关的高新技术研究和应用方面都遥遥领先。
目前, 美国航空航天用钛量最大, 在20 世纪80 年代以后设计的各种先进军用战斗机和轰炸机中, 钛合金的用量已经稳定在20% 以上[ 2, 3] 。
应用最广的是多用途的Þ+ þ型T i-6A l-4V 合金和T i-6A l-2Sn-4Zr-2M o ( T i6242) 高温钛合金。
近年来开发出的新型钛合金主要有4类: 高强高韧þ型钛合金; 高温钛合金; 钛铝基合金及其复合材料;¼ 阻燃钛合金[ 4] 。
高强高韧þ型钛合金有T i1023 ( T i-10V -2F e-3A l) , T i153 ( T i-15V -3Cr-3A l-3Sn) 和þ21S ( T i-15M o -3A l-2. 7N b-0. 2Si) 。
钛合金
生物医用钛合金的研究进展摘要：钛及钛合金由于具有比强度高、生物相容性好、弹性模量接近于自然骨、耐蚀性好等特点，在生物医用金属材料领域正日益受到重视。
本文综述了生物医用钛合金材料及制品的研发及其在生物医学工程领域的应用现状，指出了未来生物医用钛合金材料及制品的发展方向和应用目标。
关键词：钛合金材料生物医用金属材料发展现状研究目的应用范围1 引言生物医用金属材料是用于对生物体进行诊断、治疗，修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的金属或合金，主要用于骨和牙等硬组织的修复和替换、心血管和软组织修复以及人工器官的制造。
随着生物技术的蓬勃发展和重大突破，生物医用金属材料及其制品产业将发展成为本世纪世界经济的一个支柱产业。
纯钛及其合金以其与骨相近似的弹性模量、良好的生物相容性及在生物环境下优良的抗腐蚀性等在临床上得到了越来越广泛的应用。
生物医用钛合金材料已成为全球外科植入物及矫形器械产品生产所需的主要原材料。
2 生物医用钛合金研究的目的意义金属材料是最早用于临床医学的生物医用材料，目前用于外科植入物和矫形器械的金属材料主要包括不锈钢、钴基合金和钛合金三大系列，它们占整个生物材料产品市场份额的40%左右。
其中，钛合金已广泛应用于人体硬组织（包括人体躯干中所有的骨骼和牙齿）的缺损、创伤和疾病等修复、矫形及替代等治疗。
20世纪中叶以来，以钛合金为主的医用金属材料开始在人体硬组织的外科植入及人体软组织（包括心脑血管、外周血管及非血管如肝脏、胆道、尿道等）的介入治疗方面显示出独特而神奇的疗效，而钛合金人工关节、牙种植体、血管内支架和心脏瓣膜等具有典型代表性的医疗器械产品的问世，对医学的发展具有划时代的意义和革命性贡献，使得临床治疗从初级的简单“修复、矫形”治疗上升到更高层次的组织与器官的“替代式”治疗，极大改善和提高了人们的生活质量，克服了以往重大疾病只能单纯依靠药物治疗的不足。
钛及其合金的发展可分为三个时代，第一个时代以纯钛和Ti一6Al_4V为代表，第二个时代是以Ti一5M一2 5Fe和Ti-6AI-7Nb为代表的新型d+13型合金，第三个时代则是一个开发与研制更好生物相容性和更低弹性模量钛合金的时代，其中以对p型钛合金的研究最为广泛。
钛合金的研究及应用进展
钛合金的研究及应用进展钛合金是一种具有较高强度、良好的耐蚀性和低密度的金属材料，因此在航空航天、汽车、医疗器械等领域具有广泛的应用前景。
近年来，钛合金的研究和应用取得了一系列的进展。
首先，钛合金的制备方法不断完善。
传统的制备方法包括多元共熔法、粉末冶金法和热处理法等，这些方法虽然制备出的钛合金具有较高的强度和延展性，但是成本较高且制备周期长。
近年来，研究者们通过调控合金成分、优化热处理工艺和引入外加元素等方法，成功制备出多种具有优异性能的钛合金。
例如，添加适量的镍元素可以提高钛合金的强度和耐蚀性能，而加入铌元素则可以进一步提高钛合金的高温高强特性。
其次，钛合金的应用范围不断拓展。
钛合金作为一种轻质高强材料，被广泛应用于航空航天领域。
例如，飞机结构件、发动机零部件和航天器的外壳等都常采用钛合金材料，以减轻重量提高载荷能力。
此外，钛合金还广泛用于汽车领域。
由于其较高的强度和良好的耐蚀性，钛合金可以用于制造汽车车身、发动机组件和悬挂系统等部件，不仅可以减轻汽车自身的重量，还可以提高汽车的性能和燃油经济性。
再次，钛合金在医疗器械领域的应用也越来越广泛。
由于钛合金具有良好的生物相容性和腐蚀抗力，它被广泛应用于制造人体骨骼植入物，例如人工关节、植入牙、骨板和螺钉等。
此外，钛合金还可以用于制造手术器械和医用器械，具有良好的机械性能和耐腐蚀性能，可以提高手术效率和降低感染风险。
最后，钛合金的研究还涉及到新型合金的发展。
随着对性能要求的不断提高，研究者们开始开发新型的钛合金材料。
例如，近年来出现了以β型钛合金为基础的超弹性合金和记忆合金。
这些新型钛合金不仅具有较高的强度和韧性，而且还具有良好的回弹性和形状记忆性能，在医学和航空领域有巨大的应用潜力。
综上所述，钛合金的研究和应用在近年来取得了显著的进展。
随着制备方法的不断改进和新型合金的开发，钛合金在航空航天、汽车和医疗器械等领域的应用前景必将更加广阔。
钛合金制造技术的研究与应用
钛合金制造技术的研究与应用引言钛合金是一种具有优异性能的金属材料，具有良好的耐腐蚀、抗疲劳、高温稳定性，且具有良好的生物相容性，广泛应用于航空航天、汽车、医疗等领域。
然而，钛合金的制造技术存在一些难点，如高成本、易引起钛火灾等等。
因此，完善钛合金制造技术是当前钛合金材料研究的热点之一。
一、钛合金制造技术的研究与发展历程钛合金的制造技术起源于20世纪40年代，当时仅通过熔铸工艺进行制备。
20世纪60年代，压缩成型与热等静压成型技术得到了广泛应用。
随着计算机辅助设计与制造的进一步发展，出现了快速成形技术，包括立体激光烧结、电子束熔化、选择性激光烧结等新兴技术。
钛合金制造技术的发展历程见证着制造技术的不断演进和改进，使得钛合金材料具有更加优良的性能。
二、现代钛合金制造技术的应用1. 3D打印技术3D打印技术是一种高精度、高效率的制造技术，通过增材制造的方式，将传统的制造工艺转化为数字化设计与制造。
3D打印技术在钛合金制造中的应用逐渐增加，如在航空航天领域的机身、发动机叶片、气门座圈等关键部件的制造中，3D打印技术发挥了重要的作用。
2. 快速烧结技术快速烧结技术是将钛合金材料采用快速加热和快速冷却的方式，实现合金颗粒的熔融、结合和成型等生产过程。
这一技术可有效提高生产效率，极大地改善了钛合金的制造工艺。
同时，在医疗领域的人工关节制造中，快速烧结技术的应用也得到了广泛的推广。
三、钛合金制造技术发展面临的问题与挑战1. 高成本钛合金材料的制造成本相对较高，极大限制了其在工业中的应用。
如何降低钛合金材料的制造成本，是当前制造技术研究面临的重要问题。
2. 熔铸工艺提供的合金成分不稳定熔铸工艺是目前钛合金材料主流的生产工艺，但其提供的合金成分不稳定，导致产品的性能出现差异，降低了钛合金材料的使用价值。
如何提高钛合金材料的合金成分稳定性，是当前技术研究的难点之一。
3. 钛火灾钛火灾是由钛燃烧产生的一种强烈的化学反应。
钛合金的最新研究进展和应用
钛合金的最新研究进展和应用钛合金是一种优良的金属材料，由于其优异的物理和化学性能，被广泛应用于航空、航天、汽车、医疗等领域。
最近几年，钛合金的研究发展取得了很大进展，在材料的制备、加工和表面处理等方面都有了创新。
一、钛合金的制备制备钛合金的方法有很多种，主要包括气相沉积、熔融铸造、粉末冶金和物理气相沉积等。
细粒化和均匀化是钛合金制备的重要研究方向。
目前，热等静压制备方法在制备高强度、高韧性钛合金方面有了很大的进展，并且可以实现对钛合金宏观形貌和微细结构的精细控制。
二、钛合金的加工传统的钛合金加工方法包括铸造、锻造、剪切、冲压等。
近年来，先进的加工技术在钛合金加工中得到了广泛应用，例如光刻、激光成形、数控加工等。
激光成形技术可以实现对钛合金的高效率加工，提高了钛合金零部件的精度和质量。
三、钛合金的表面处理对钛合金表面的处理可以改善钛合金的耐腐蚀性和抗氧化性，提高钛合金的使用寿命，并且可以增加钛合金的美观度。
目前，主要有化学表面处理、电化学表面处理、金属镀覆和涂层表面处理等方法。
其中，氧化处理可以在钛合金表面形成一层高硬度的氧化膜，提高钛合金的耐磨性和耐腐蚀性。
四、钛合金的应用钛合金的应用范围非常广泛，主要包括以下几个方面：（1）航空航天领域。
钛合金作为航空和航天工业的主要结构材料，具有优良的高温、高强度、低密度等特点。
（2）医疗领域。
钛合金作为医疗行业中的植入材料，在人体内具有良好的生物相容性和耐腐蚀性。
（3）汽车领域。
钛合金可以提高汽车零部件的强度和韧性，缩小零部件的尺寸和重量，同时也可以提高燃油效率。
总的来说，随着钛合金的研究不断深入，其应用领域也在不断扩展。
未来，钛合金将在更广泛的领域得到应用，同时也需要继续加强其制备、加工和表面处理等方面的研究，以提高其性能和应用价值。
新型高强度钛合金的研究与开发
新型高强度钛合金的研究与开发钛合金是一种高技术含量的金属材料，其具有高强度、高韧性、低密度、抗腐蚀等优点，在航空航天、汽车、人工关节和医疗等领域有着广泛应用。
然而，传统钛合金仍然存在一些缺陷，如强度不高、韧性较低等问题。
为了克服这些问题，科学家们开始研究新型高强度钛合金的开发。
一、新型高强度钛合金的研究进展目前，科学家们主要针对钛合金的晶粒控制、组织再制、微观加筋等方面进行研究，旨在开发出强度更高、韧性更好的新型高强度钛合金。
1. 晶粒控制晶粒是一种金属材料中最小的晶体单元。
通过对晶粒大小的控制，可以调节钛合金的力学性能。
较小的晶粒能够提高钛合金的强度和韧性，并使其更加耐腐蚀。
因此，许多研究人员采用多种方法来控制钛合金的晶粒大小。
2. 组织再制组织再制是指通过热处理等方法改变钛合金的组织和晶粒结构，从而调节其力学性能。
通过调节温度和时间等因素，可以使钛合金的晶粒更加均匀，提高其强度和韧性。
此外，组织再制还可以提高钛合金的耐腐蚀性能。
3. 微观加筋微观加筋是一种将纳米颗粒或纤维加入钛合金中的技术，可以有效提高其强度和韧性。
透过这种方法，能够有效增加钛合金内部的边界和晶界的堵阻，从而使其力学性能得到提升。
二、新型高强度钛合金的应用前景新型高强度钛合金具有广阔的应用前景，尤其在航空航天领域尤其广泛。
新型高强度的钛合金LA21（Ti-5Al-2Sn-5Zr-3Mo-0.5Si）在新一代飞机制造中得到应用，其重量比现有的钛合金减少了10％，可大大降低燃料消耗和运营成本，同时保证了飞机的安全性和耐久性。
此外，新型高强度钛合金还可以应用于制造人工关节、医疗器械、汽车发动机缸盖等领域。
三、新型高强度钛合金的挑战新型高强度钛合金的开发面临许多挑战。
首先，新型高强度钛合金的制备工艺复杂，需要投入大量的人力、物力和财力。
其次，新型高强度钛合金的材料成本相对较高，需要逐步降低成本以实现大规模工业化生产。
此外，新型高强度钛合金的应用范围尚未得到充分开发，需要在市场上开拓新的应用领域和市场。
钛合金材料的研究发展与应用
钛合金材料的研究发展与应用钛合金是一种高性能材料，具有优异的力学性能、热物性能和化学稳定性。
在航空、航天、能源、医疗等领域得到了广泛应用。
本文将从钛合金材料的起源与发展、研究进展以及应用领域三个方面探讨钛合金材料的研究发展与应用。
一、钛合金材料的起源与发展钛合金，指的是钛与其他金属元素合金化得到的一系列合金。
在20世纪初期，钛的存在已经被发现，但由于其高度反应性和高生产成本，使得其得不到充分的开发利用。
直到1948年，美国国防部资助了一项名为“米德兰项目”的研究计划，钛合金才得以广泛应用于军事工业。
20世纪60年代，钛合金逐渐被引入民用领域，成为一种新型结构材料。
二、钛合金材料的研究进展1.材料成分钛合金的研究焦点之一是优化合金成分。
增加合金元素可以改善材料的强度、韧性、耐蚀性等性能。
但是过量的合金元素可能会降低材料的塑性和可焊性。
因此，如何权衡材料含量是一个重要问题。
2.制备工艺目前钛合金的制备工艺主要有熔化法和粉末冶金法。
熔化法是将原材料经过高温熔融并冷却凝固，粉末冶金法则是通过合金元素粉末的粘结和加热烧结制得。
近年来，有学者提出了一些新的制备工艺，如化学还原法、等离子喷雾法等。
3.性能分析钛合金的强度、韧性、耐蚀性等性能指标需要进行全面的测试和评估。
常见的测试项目有拉伸试验、硬度测试、冲击试验、疲劳试验等。
此外，还需要对其力学、热物性能进行分析。
三、钛合金材料的应用领域1.航空航天钛合金具有轻量化、高强度、抗腐蚀等优点，因此得到了广泛应用于航空航天领域。
如美国波音公司的787梦想飞机采用了钛合金作为其结构材料，降低了重量，提高了性能。
2.医疗健康钛合金材料具有生物相容性和生物惰性，因此在医疗领域有广阔的应用前景。
如假体、牙科种植体、外科器械等都可以采用钛合金材料制作。
3.海洋开发钛合金材料具有优良的抗腐蚀性能，在海洋环境下得到了广泛应用。
如海洋平台、海底管道等设备采用钛合金材料可以在海洋环境下长期稳定工作。
我国船用钛合金研究、应用及发展
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45钛合金的研究进展与应用刘奇先1刘 杨2高 凯3（1. 山西晋煤集团金鼎煤机矿业有限责任公司，晋城 048006； 2. 哈尔滨师范大学物理与电子工程学院，哈尔滨 150001； 3. 哈尔滨啤酒（牡丹江镜泊有限公司），牡丹江 157009）摘要：简述了国内外钛合金的研究状况与动向。
具体介绍了高温钛合金、钛基复合材料、高强高韧钛合金、阻燃钛合金以及钛合金防氢脆、氧脆和磨损研究的发展。
对钛合金在军事工业、生物医学及体育和汽车等民用领域上的发展和应用做了简介，最后指出我国钛合金发展中存在的问题和优势以及应用前景。
关键词：钛合金；研究进展；应用；医用金属材料；飞机；舰船Research Progress and Application of Titanium AlloysLiu Qixian 1 Liu Yang 2 Gao Kai 3（1. ShanXi Jinmei Group Jinding Coal Mine Machine Mining Industry Co., Ltd., JinCheng 048006;2. School of Physics and Electronic Engineering, Harbin Normal University, Harbin, 150301;3. Harbin Beer Co., Ltd. (Mudanjiang Jingbo Co., Ltd.), Mudanjiang 157009）Abstract ：This paper provides a systemic and fresh knowledge on the research and development trend of titanium alloys. The development of high temperature titanium alloys, titanium matrix composites, high strength and high toughness titanium alloys, fire resistant titanium alloys as well as the prevention of hydrogen brittleness, oxygen brittleness and abrasion are introduced particularly. Then the applications of titanium alloys in military industry, biomedicine, gym, automobile and so on are briefly presented. Finally, some problems and advantages during the development of titanium alloys in our country are pointed out. It is considered that titanium alloys will possess a wide application foreground.Key words ：Ti alloy ；research progress ；application ；biomedical metal materials ；aeroplane ；naval ship 1 引言钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，因其具有质轻、高强、耐蚀、耐热、无磁等一系列优良性能，以及形状记忆、超导、储氢、生物相容性四大独特功能，被广泛应用在航空航天、舰船、军工、冶金、化工、海水淡化、轻工、环境保护、医疗器械等领域，并创造了巨大的经济和社会效益，在国民经济发展和国防中占有重要的地位和作用。
钛是金属材料王国中“全能的金属”、“海洋金属”、“太空的金属”，从工业价值、资源寿命和发展前景来看，钛被视为继铁、铝之后处于发展中的“第三金属”和作者简介：刘奇先（1983-），助理工程师，机械设计专业；研究方向：机械设计。
收稿日期：2011-07-14“战略金属”。
根据在钛中加入β稳定元素的多少及退火后的组织，钛合金可分为α、近α、α+β、近β和β钛合金。
美、日、俄罗斯以及中国等许多国家都高度重视钛合金的发展，各国根据不同国情和需求进行了各自的研发，现已得到了广泛的应用[1~3]。
2 钛合金的研究进展与动向1954年美国成功研制出第一个实用钛合金Ti-6Al-4V，由于其具有优异的综合性能，成为钛合金中的王牌合金[1]。
随后，美国在高强钛合金、钛铝金属间化合物、钛基和钛铝基复合材料及其相关的高新技术研究和应用方面都遥遥领先[2]。
除航空外领域，美国也将钛用在海洋开发、地热发电以及制作放射性废物处理的容器等方面，其发展的趋势是由军工到民品，由飞机发动机到机体，由航空航天到一般产业。
重点放在基础研究、合金设计、熔炼技术、加工工艺方面。
目前美国在航空航天等军工领域的用钛量最大，自上世纪80年代后，各种先进战机和轰炸机中，钛及其合金的用量已稳定在20%以上[4，5]。
近年来开发出的新型钛合金主要有4类：高强高韧β型钛合金、高温钛合金、钛铝基合金及其复合材料和阻燃钛合金。
但应用最广泛的是多用途的α+β型Ti-6Al-4V合金和Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo高温钛合金。
近年来，日本除了继续开拓钛在航空工业的应用外，仍以民用为主，而俄罗斯则以提高结构钛合金材料强度、改善加工性能、提高使用温度及改善熔炼技术为重点。
我国钛产品80%以上用于石油、化工等民用工业，近期发展的主要目标是国内市场。
随着我国经济的发展和国力的增强，钛在宇航工业和民用上的应用将有所增加[2]。
目前，钛工业发展中呈现出许多技术上的创新，其中工艺性创新较成分创新多，体现在阻燃钛合金、钛基复合材料、纤维/钛层板等研发方面[4]。
2.1 高/低温钛合金、高强韧钛合金与钛基复合材料目前，已在飞机发动机中应用的高温钛合金主要有英国的IMI829和IMI834合金，美国的Ti-1100合金和俄罗斯的BT18Y和BT36合金。
我国研制出了Ti55、Ti633G、Ti53311S、Ti-65Nd、Ti60、7715D及Ti600等7种高温钛合金，但并没有得到实际的应用[6]。
近年来，快速凝固/粉末冶金技术及纤维/颗粒增强复合材料已成为国外高温钛合金的发展方向，据报导此类钛合金使用温度可高至650℃以上[7]。
在低温钛合金研制方面，添加共析反应元素、细化晶粒、添加氢元素是降低钛合金超塑成形温度的主要方法[8]，从低温钛合金研究的最新进展来看，国内外都在着手新的低温钛合金和新的成形工艺研究，表1列出了我国研制的几种典型的低温钛合金及其力学性能。
表１ 我国研制的典型α型低温钛合金的力学性能[9]Ti-Al合金具有高的比强度、比刚度，以及高的抗高温蠕变性能和抗氧化性能，是超高音速飞行器和下一代先进航空发动机的首选材料，其生产主要分为铸造和铸锭冶金技术及粉末冶金技术[10]两大类。
通常Ti-Al合金分为3种，即Ti3Al、Ti-Al和Ti-Al3，其性能比较见表2。
航空用强韧性钛合金在国内受到高度重视，根据不同强度级别先后研制了超高强钛合金（TB8）、高强高韧钛合金（TC21）、高温高强钛合金（BT25Y）等[11]，σb≥1250MPa的超高强钛合金开发和应用是研究的重点之一。
至于钛基复合材料，目前主要分为颗粒增强型和长纤维增强型（SiC/Ti）两类，现在国外已制备出SiC/Ti增强的典型部件[6]。
20℃性能-253℃性能合金R m/MPa R p/MPa A/% R m/MPa R p/MPa A/% Ti-5Al-2.5Sn800 700 10 1570 1290 19.5 Ti-2Al-1.5Mn600 630 15 1380 949 15.4 Ti-3Al-2.5V700 500 15 1510 1386 2 Ti-2Al-2.5Zr530 430 ≥20 923.5 795.8 ≥38Ti-3Al-2.5Zr 580 480 34 1190 - 13 Ti-2Al-4.5Zr 620 535 33 1225 - 13.9 Ti-3Al-2.5Sn-1Mo760 590 29 1370 -13.5Ti-3Al-2.5Zr-1Mo725 605 24 1425 -10.8 Ti-2.5Al-1.5Zr-2.5Sn-1Mo640 560 36 1250 - 6.8 CT20 ≥670≥550≥33≥1300-≥1346表2 几种钛合金的性能比较[10]比较项目 钛基合金 Ti3Al Ti-Al 密度/g·cm-3 4.54.15～4.7 3.75杨氏模量/GN·m-2 110～96 145～110 176蠕变极限温度/℃ 5388151038 氧化极限温度/℃ 5936491038 室温延伸率/% 202～5 1～2工作温度延伸率/% 高5～8 7～122.2 阻燃钛合金阻燃钛合金是指在特定温度、压力和气流速度下能阻抗自燃烧的钛合金。
依据阻燃的实现方式可分为结构设计的改进、阻燃钛合金的研制、表面合金化和阻燃涂层4个方面[12]，根据不同的阻燃机理，阻燃钛合金又主要分为Ti-V-Cr和Ti-Cu两种体系[13]。
目前，各国都展开了对阻燃钛合金的研究并取得一定突破。
其中，较成熟的Ti-V-Cr系阻燃钛合金有美国研制的Alloy C，其名义成分为Ti-35V-15Cr，目前已用于F119发动机。
此外，还有中国的Ti40(Ti-25V-15Cr-0.25Si)和英国的Ti-25V-15Cr-2Al-0.2C。
俄罗斯研制出的两个Ti-Cu-Al系合金阻燃钛合金为BTT-1和BTT-3，它们具有很好的热变形能力，可用来制造形状复杂的零件[6]。
Ti-V-Cr系阻燃钛合金是国内外航空材料学者研究的重点，降低V含量和成本是今后发展的一个重要趋势[13]。
2.3 钛及其合金防氢脆、氧脆磨损研究氢能稍微提高钛材的强度, 但会明显降低塑性和延展性，故钛合金在海水淡化、海水冷却器、核废料处理等使用中易发生氢脆[14]。
影响氢脆的因素很多，据研究，介质的pH值低于3或高于12、环境温度高于77℃和存在某种产生氢的作用过程这3个条件并存的情况下，容易发生氢脆[15]。
此外，表面粗糙度对氢脆也有一定的影响。
通过表面改性、添加新的组分和改良钛合金的金相分布以增强钛对氢的稳定性以及表面镀覆其它材料等措施，都可预防钛合金氢脆。
钛合金燃气轮机叶片在高温环境存在抗高温氧化性能差的问题，即“氧脆”。