钛合金的特性及未来发展趋势
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（ １ ） ａ型钛合金 ： 接近零 ， 几乎 不含 Ｊ ３ 稳定 元素 ， 铝
当量 为 ５ ％ ～６ ％， 我国 ａ 型钛 合 金牌 号 开 头 以 Ｔ Ａ表示 ， 不 能热处理 化 ， 主要优 点是组 织稳定 ， 耐 腐蚀 ， 易 于焊 接 。
缺点是强度低 ， 压力加工性较差。主要用作 飞机上受力 不大的板或管材结构件。 。 ａ 钛合金包括工业纯钛、 Ｔ ｉ — Ａ ｌ 系合 金 、 Ｔ ｉ —Ａ ｌ —ｓ ｎ系合 金 ， 以及 Ｔ ｉ —ｃ ｕ 、 Ｔ ｉ —Ｐ ｄ系 合 金
区， 提高 ｐ 相 的转变 温度 ， 增加 Ｊ ３ 稳 定元 素 在 ａ相 中 的溶 解度 ， 但铝合 金不 能过 高 ， 否 则会 形 成 Ｔ ｉ Ａ １ 等 金 属 间 化 合物 ， 严重 降低合 金 的塑 性 ， Ｓ ｎ和 ｚ ｒ 等 元素 偏 多 也 会 产 生脆 性 ， 人 们 引入 了 Ａ ｌ 当量公 式 。铝 当量 Ａ ｌ ＊ 含 量应 控 制 小于 ８ ～９ （ 质 量百分 含量 ） 。
＝
＋
Ｋ１
＋
２ ｕ Ｋ３
・ ＋
（ ２ ）
式中： 一Ｂ 稳 定 系数 ； Ｃ 一各 ｌ ３ 稳定 元素 的浓度 ；
一
此球 打 得更 远 、 更 准 。 由于 钛合 金 具 有 良好 的工 艺塑 性
和超 塑性 ， 适合于各种压力加工成形 ， 有 优 异 的综 合 性
Ａ ２ ＊＝Ａ ｌ ＋（ Ｓ ｎ ／ ３ ） ＋（ Ｚ ｒ ／ ６ ） ＋１ ０ （ Ｏ＋Ｃ＋２ Ｎ） （ １ ）
钛合 金 是 ２ Ｏ 世纪 ５ Ｏ年代 发展 起来 的一 种 重要 的金
属结 构材料 ， 钛及其 合 金 因其 比强 度 高 ， 耐高温 ， 使 用 温
度 范 围宽 （ 一２ ６ ９～６ ０ ０ ℃） 而成 为 宇 航 工业 的理 想 材 料 ，
可在 ａ 钛和 ｌ ３ 钛 中无 限互 溶 ， 同Ｓ ｎ一 样对 ａ 和 ｐ相稳 定 性影 响不 大 ， 属 于中性元素 ， 但 可 以 固 溶 强 化 ａ相 。而
按照钛合金 值和其在平衡 和亚稳定状态 的相组 成， 钛合金 可 以划 分为 ａ型 、 近ａ 型、 ａ ＋Ｂ 型 和 型 四类 。 其基 本介 绍和性 能如 下 ：
扬春 晖等 钛舍金 的特 性及 未来发展 趋势
钛 合金 的特 性及 未 来发 展 趋 势
Ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｔ ｉ ｔ ａ ｎ ｉ ｕ ｍ Ａ ｌ ｌ ｏ ｙ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ Ｄｅ ｗ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｔ ｒ ｅ ｎ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｆ ｕ ｔ ｕ ｒ ｅ
杨春 晖 王 举 李 楠
（ 沈 阳 产 品质 量 监 督 检 验 院 ， 辽宁 沈 阳 １ １ ０ ０ ２ ２ ）
摘 要： 本文通过总结钛合金 的分类及特征 ， 分析了未来钛合金研究的发展趋势。
关键词 ： 钛合金 ； 特性 ； 趋 势
１ 钛合 金概 述
素， 目前 最常用 的稳定 ａ的元素 为 ， 在钛 中作 用 同 Ｃ 在 钢 中的作 用一 样重 要 ， Ａ ｌ 所 起 的作 用 主要是 限制 Ｊ ３ 相
质 量轻 、 强度 高 ， 可 以制作 打击 面 和 容积 更 大 的球 头 ， 因
为衡量钛合金中８ 相的稳定程度或 ｐ 稳定元素的作用， 并便于钛合金 的分类 ， 提 出了 ８ 稳定 系数 邸 的概念 ， 它是指
钛合金中 Ｇ 稳定元素浓度与各 自的临界浓度的比值 。
， 、 ， 、 ，、
（ ２ ） 近ａ 型 钛合 金 ： ＜０ ． ２ ３ ， 主要 靠பைடு நூலகம்ａ稳 定 元 素 固 溶强 化 ， 另 加少量 口 稳 定元 素 ， 以使其 退火 组织 中有 少 量
等。
Ｍｏ 和 ｖ为体 心立方 晶格 ， 可与 ｌ ３ 钛无 限互 溶 ， 能够稳定 ｌ ３ 相， 使（ ａ＋ｐ ） 相 变温 度 降低 ， 称为 ｐ 稳定元素， 它 们 可
以防止共 析 或包析 反 应 ， 减小 钛 合 金 在一 定 条 件下 的脆
化， Ｍｎ ， Ｆ ｅ ， Ｃ ｏ ， Ｎ ｉ ， Ｃ ｕ ， Ｓ ｉ 在ａ 钛和 ｐ 钛均有 限溶解 ， 但在 ｐ
为Ｊ ３ 稳定 元 素的 临界浓度 。
能， 在航 空和 航天 工业 中获 得 了最 广 泛 的应用 。 目前 对
钛合 金 的研究 在 各个 发 达 国家 越 来越 受 到 重 视 ， 尤 其 是
在 宇航 和军 事工 业 中。
２ 钛合 金 的分类 目前 国内外 生产 的钛合 金 中常用 的合金 元素 有 ： Ａ ｌ ， ｓ ｎ ， Ｚ ｒ ， Ｍｏ ， Ｖ， Ｍ ｎ ， Ｆ ｅ ， Ｃ ｒ ， Ｃ ｕ ， Ｓ ｉ 等， 而合 金 元 素 的种 类 和 含 量对 钛合 金 中 ａ 相和 ８ 相 的数量 及稳 定程 度 有直 接 的 关系， ｚ ｒ 与Ｔ ｉ 同族 ， 具 有 相 同 的外 层 电子 结构 和 晶格 类 型， 低温 为密 排六 方 ， 高温 为体心 立方 ， 且 原子半 径相 近 ，
钛 合金 因其 形状 记忆 功能 （ 如ｒ ｒ ｉ —Ｎ ｉ ， Ｔ ｉ —Ｎ ｉ —Ｆ ｅ 等） ， 也
可 用于 卫 星和飞船 的天线 、 宇航 系 统 的油管 密 封 和其 他
自控 装 置 ， 目前 航 空 航 天 领 域 用 钛 合 金 占据 了钛 合 金 ５ ０ ％的市 场 份 额 ； 钛 合 金 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 ； 在 医 疗领 域 ， 钛 合 金 因抗蚀 和生 物相 容 性好 、 无 磁 性 等 特 点而 用 于制 作 义 齿支 架 、 冠桥 、 人体 骨骼 ； 在化工 领域 ， 钛及钛 合金 主要 用 于制 造含 有腐 蚀媒 介 的交 换器 、 化工 容器和 管道 ； 在 体 育 用 品领 域 ， 钛合 金广 泛 的应 用 于制造高 尔夫球 头 ， 它 的
当量 为 ５ ％ ～６ ％， 我国 ａ 型钛 合 金牌 号 开 头 以 Ｔ Ａ表示 ， 不 能热处理 化 ， 主要优 点是组 织稳定 ， 耐 腐蚀 ， 易 于焊 接 。
缺点是强度低 ， 压力加工性较差。主要用作 飞机上受力 不大的板或管材结构件。 。 ａ 钛合金包括工业纯钛、 Ｔ ｉ — Ａ ｌ 系合 金 、 Ｔ ｉ —Ａ ｌ —ｓ ｎ系合 金 ， 以及 Ｔ ｉ —ｃ ｕ 、 Ｔ ｉ —Ｐ ｄ系 合 金
区， 提高 ｐ 相 的转变 温度 ， 增加 Ｊ ３ 稳 定元 素 在 ａ相 中 的溶 解度 ， 但铝合 金不 能过 高 ， 否 则会 形 成 Ｔ ｉ Ａ １ 等 金 属 间 化 合物 ， 严重 降低合 金 的塑 性 ， Ｓ ｎ和 ｚ ｒ 等 元素 偏 多 也 会 产 生脆 性 ， 人 们 引入 了 Ａ ｌ 当量公 式 。铝 当量 Ａ ｌ ＊ 含 量应 控 制 小于 ８ ～９ （ 质 量百分 含量 ） 。
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＋
Ｋ１
＋
２ ｕ Ｋ３
・ ＋
（ ２ ）
式中： 一Ｂ 稳 定 系数 ； Ｃ 一各 ｌ ３ 稳定 元素 的浓度 ；
一
此球 打 得更 远 、 更 准 。 由于 钛合 金 具 有 良好 的工 艺塑 性
和超 塑性 ， 适合于各种压力加工成形 ， 有 优 异 的综 合 性
Ａ ２ ＊＝Ａ ｌ ＋（ Ｓ ｎ ／ ３ ） ＋（ Ｚ ｒ ／ ６ ） ＋１ ０ （ Ｏ＋Ｃ＋２ Ｎ） （ １ ）
钛合 金 是 ２ Ｏ 世纪 ５ Ｏ年代 发展 起来 的一 种 重要 的金
属结 构材料 ， 钛及其 合 金 因其 比强 度 高 ， 耐高温 ， 使 用 温
度 范 围宽 （ 一２ ６ ９～６ ０ ０ ℃） 而成 为 宇 航 工业 的理 想 材 料 ，
可在 ａ 钛和 ｌ ３ 钛 中无 限互 溶 ， 同Ｓ ｎ一 样对 ａ 和 ｐ相稳 定 性影 响不 大 ， 属 于中性元素 ， 但 可 以 固 溶 强 化 ａ相 。而
按照钛合金 值和其在平衡 和亚稳定状态 的相组 成， 钛合金 可 以划 分为 ａ型 、 近ａ 型、 ａ ＋Ｂ 型 和 型 四类 。 其基 本介 绍和性 能如 下 ：
扬春 晖等 钛舍金 的特 性及 未来发展 趋势
钛 合金 的特 性及 未 来发 展 趋 势
Ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｔ ｉ ｔ ａ ｎ ｉ ｕ ｍ Ａ ｌ ｌ ｏ ｙ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ Ｄｅ ｗ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｔ ｒ ｅ ｎ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｆ ｕ ｔ ｕ ｒ ｅ
杨春 晖 王 举 李 楠
（ 沈 阳 产 品质 量 监 督 检 验 院 ， 辽宁 沈 阳 １ １ ０ ０ ２ ２ ）
摘 要： 本文通过总结钛合金 的分类及特征 ， 分析了未来钛合金研究的发展趋势。
关键词 ： 钛合金 ； 特性 ； 趋 势
１ 钛合 金概 述
素， 目前 最常用 的稳定 ａ的元素 为 ， 在钛 中作 用 同 Ｃ 在 钢 中的作 用一 样重 要 ， Ａ ｌ 所 起 的作 用 主要是 限制 Ｊ ３ 相
质 量轻 、 强度 高 ， 可 以制作 打击 面 和 容积 更 大 的球 头 ， 因
为衡量钛合金中８ 相的稳定程度或 ｐ 稳定元素的作用， 并便于钛合金 的分类 ， 提 出了 ８ 稳定 系数 邸 的概念 ， 它是指
钛合金中 Ｇ 稳定元素浓度与各 自的临界浓度的比值 。
， 、 ， 、 ，、
（ ２ ） 近ａ 型 钛合 金 ： ＜０ ． ２ ３ ， 主要 靠பைடு நூலகம்ａ稳 定 元 素 固 溶强 化 ， 另 加少量 口 稳 定元 素 ， 以使其 退火 组织 中有 少 量
等。
Ｍｏ 和 ｖ为体 心立方 晶格 ， 可与 ｌ ３ 钛无 限互 溶 ， 能够稳定 ｌ ３ 相， 使（ ａ＋ｐ ） 相 变温 度 降低 ， 称为 ｐ 稳定元素， 它 们 可
以防止共 析 或包析 反 应 ， 减小 钛 合 金 在一 定 条 件下 的脆
化， Ｍｎ ， Ｆ ｅ ， Ｃ ｏ ， Ｎ ｉ ， Ｃ ｕ ， Ｓ ｉ 在ａ 钛和 ｐ 钛均有 限溶解 ， 但在 ｐ
为Ｊ ３ 稳定 元 素的 临界浓度 。
能， 在航 空和 航天 工业 中获 得 了最 广 泛 的应用 。 目前 对
钛合 金 的研究 在 各个 发 达 国家 越 来越 受 到 重 视 ， 尤 其 是
在 宇航 和军 事工 业 中。
２ 钛合 金 的分类 目前 国内外 生产 的钛合 金 中常用 的合金 元素 有 ： Ａ ｌ ， ｓ ｎ ， Ｚ ｒ ， Ｍｏ ， Ｖ， Ｍ ｎ ， Ｆ ｅ ， Ｃ ｒ ， Ｃ ｕ ， Ｓ ｉ 等， 而合 金 元 素 的种 类 和 含 量对 钛合 金 中 ａ 相和 ８ 相 的数量 及稳 定程 度 有直 接 的 关系， ｚ ｒ 与Ｔ ｉ 同族 ， 具 有 相 同 的外 层 电子 结构 和 晶格 类 型， 低温 为密 排六 方 ， 高温 为体心 立方 ， 且 原子半 径相 近 ，
钛 合金 因其 形状 记忆 功能 （ 如ｒ ｒ ｉ —Ｎ ｉ ， Ｔ ｉ —Ｎ ｉ —Ｆ ｅ 等） ， 也
可 用于 卫 星和飞船 的天线 、 宇航 系 统 的油管 密 封 和其 他
自控 装 置 ， 目前 航 空 航 天 领 域 用 钛 合 金 占据 了钛 合 金 ５ ０ ％的市 场 份 额 ； 钛 合 金 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 ； 在 医 疗领 域 ， 钛 合 金 因抗蚀 和生 物相 容 性好 、 无 磁 性 等 特 点而 用 于制 作 义 齿支 架 、 冠桥 、 人体 骨骼 ； 在化工 领域 ， 钛及钛 合金 主要 用 于制 造含 有腐 蚀媒 介 的交 换器 、 化工 容器和 管道 ； 在 体 育 用 品领 域 ， 钛合 金广 泛 的应 用 于制造高 尔夫球 头 ， 它 的