钛合金

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钛合金具有强度高而密度又小，机械性能好，韧性和抗蚀性能很好。另外， 钛合金的工艺性能差，切削加工困难，在热加工中，非常容易吸收氢氧氮碳等杂 质。还有抗磨性差，生产工艺复杂。钛的工业化生产是1948年开始的。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。60年代中期，钛及其合金已在一般工业中应用，用于制作电解工业的 电极，发电站的冷凝器，石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等。 钛及其合金已成为一种耐蚀结构材料。此外还用于生产贮氢材料和形状记忆合金 等。 　　中国于1956年开始钛和钛合金研究；60年代中期开始钛材的工业化生产并研 制成TB2合金。 　　钛合金是航空航天工业中使用的一种新的重要结构材料，比重、强度和使用 温度介于铝和钢之间，但比强度高并具有优异的抗海水腐蚀性能和超低温性能。 1950年美国首次在F-84战斗轰炸机上用作后机身隔热板、导风罩、机尾罩等非承 力构件。60年代开始钛合金的使用部位从后机身移向中机身、部分地代替结构钢 制造隔框、梁、襟翼滑轨等重要承力构件。钛合金在军用飞机中的用量迅速增加， 达到飞机结构重量的20%～25%。70年代起，民用机开始大量使用钛合金，如波音 747客机用钛量达3640公斤以上。马赫数小于 2.5的飞机用钛主要是为了代替钢， 以减轻结构重量。又如，美国SR-71 高空高速侦察机(飞行马赫数为3，飞行高度 26212米)，钛占飞机结构重量的93%，号称“全钛”飞机。当航空发动机的推重 比从4～6提高到8～10，压气机出口温度相应地从200～300°C增加到500～600° C时，原来用铝制造的低压压气机盘和叶片就必须改用钛合金，或用钛合金代替不 锈钢制造高压压气机盘和叶片，以减轻结构重量。70年代，钛合金在航空发动机 中的用量一般占结构总重量的20%～30%，主要用于制造压气机部件，如锻造钛风 扇、压气机盘和叶片、铸钛压气机机匣、中介机匣、轴承壳体等。航天器主要利 用钛合金的高比强度，耐腐蚀和耐低温性能来制造各种压力容器、燃料贮箱、紧 固件、仪器绑带、构架和火箭壳体。人造地球卫星、登月舱、载人飞船和航天飞 机也都使用钛合金板材焊接件。

钛是一种新型金属，钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关，最纯的碘化钛杂质含量不超过0.1％，但其强度低、塑性高。99.5％工业纯钛的性能为：密度ρ=4.5g/cm3，熔点为172    矽钛合金耐磨地坪 

5℃，导热系数λ=15.24W/(m.K)，抗拉强度σb=539MPa，伸长率δ=25％，断面收缩率ψ=25％，弹性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。 

强度高 

　　钛合金的密度一般在4.5g/cm3左右，仅为钢的60％，纯钛的强度才接近普通钢的强度，一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料，见表7-1，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零、部件。目前飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。  　　     

热强度高 

　　使用温度比铝合金高几百度，在中等温度下仍能保持所要求的强度,可在450～500℃的温度下长期工作这两类钛合金在150℃～500℃范围内仍有很高的比强度，而铝合金在150℃时比强度明显下降。钛合金的工作温度可达500℃，铝合金则在200℃以下。 

抗蚀性好 

　　钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。 

低温性能好 

　　钛合金在低温和超低温下，仍能保持其力学性能。低温性能好,间隙元素极低的钛合金,如TA7,在-253℃下还能保持一定的塑性。因此，钛合金也是一种重要的低温结构材料。 

化学活性大 

　　钛的化学活性大，与大气中O、N、H、CO、CO2、水蒸气、氨气等产生强烈的化学反应。含碳量大于0.2％时，会在钛合金中形成硬质TiC；温度较高时，与N作用也会形成TiN    钛合金制品 

硬质表层；在600℃以上时，钛吸收氧形成硬度很高的硬化层；氢含量上升，也会形成脆化层。吸收气体而产生的硬脆表层深度可达0.1～0.15  mm，硬化程度为20％～30％。钛的化学亲和性也大，易与摩擦表面产生粘附现象。 

导热系数小、弹性模量小 

　　钛的导热系数λ=15.24W/（m.K）约为镍的1/4，铁的1/5，铝的1/14，而各种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降50％。钛合金的弹性模量约为钢的1/2，故其刚性差、易变形，不宜制作细长杆和薄壁件，切削时加工表面的回弹量很大，约为不锈钢的2～3倍，造成刀具后刀面的剧烈摩擦、粘附、粘结磨损。 

编辑本段用途 

　　钛合金具有强度高而密度又小，机械性能好，韧性和抗蚀性能很好。另外，钛合金的工艺性能差，切削加工困难，在热加工中，非常容易吸收氢氧氮碳等杂质。还有抗磨性差，生产工艺复杂。钛的工业化生产是1948年开始的。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。60年代中期，钛及其合金已在一般工业中应用，用于制作电解工业的电极，发电站的冷凝器，石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等。钛及其合金已成为一种耐蚀结构材料。此外还用于生产贮氢材料和形状记忆合金等。  　　

中国于1956年开始钛和钛合金研究；60年代中期开始钛材的工业化生产并研制成TB2合金。  　　

钛合金是航空航天工业中使用的一种新的重要结构材料，比重、强度和使用温度介于铝和钢之间，但比强度高并具有优异的抗海水腐蚀性能和超低温性能。1950年美国首次在F-84战斗轰炸机上用作后机身隔热板、导风罩、机尾罩等非承力构件。60年代开始钛合金的使用部位从后机身移向中机身、部分地代替结构钢制造隔框、梁、襟翼滑轨等重要承力构件。钛合金在军用飞机中的用量迅速增加，达到飞机结构重量的20％～25％。70年代起，民用机开始大量使用钛合金，如波音747客机用钛量达3640公斤以上。马赫数小于  2.5的飞机用钛主要是为了代替钢，以减轻结构重量。又如，美国SR-71  高空高速侦察机(飞行马赫数为3，飞行高度26212米)，钛占飞机结构重量的93％，号称“全钛”飞机。当航空发动机的推重比从4～6提高到8～10，压气机出口温度相应地从200～300°C增加到500～600°C时，原来用铝制造的低压压气机盘和叶片就必须改用钛合金，或用钛合金代替不锈钢制造高压压气机盘和叶片，以减轻结构重量。70年代，钛合金在航空发动机中的用量一般占结构总重量的20％～30％，主要用于制造压气机部件，如锻造钛风扇、压气机盘和叶片、铸钛压气机机匣、中介机匣、轴承壳体等。航天器主要利用钛合金的高比强度，耐腐蚀和耐低温性能来制造各种压力容器、燃料贮箱、紧固件、仪器绑带、构架和火箭壳体。人造地球卫星、登月舱、载人飞船和航天飞机  也都使用钛合金板材焊接件。