鈦是20世紀50年代發(fā)展起來(lái)的一種重要的結構金屬，鈦合金因具有強度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點(diǎn)而被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域。世界上許多國家都認識到鈦合金材料的重要性，相繼對其進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，并得到了實(shí)際應用。20世紀50～60年代，主要是發(fā)展航空發(fā)動(dòng)機用的高溫鈦合金和機體用的結構鈦合金，70年代開(kāi)發(fā)出一批耐蝕鈦合金，80年代以來(lái)，耐蝕鈦合金和高強鈦合金得到進(jìn)一步發(fā)展。鈦合金主要用于制作飛機發(fā)動(dòng)機壓氣機部件，其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件。

　　原理

　　鈦合金是以鈦為基礎加入其他元素組成的合金。鈦有兩種同質(zhì)異晶體：882℃以下為密排六方結構α鈦，882℃以上為體心立方的β鈦。

　　合金元素根據它們對相變溫度的影響可分為三類(lèi)：

　?、俜€定α相、提高相轉變溫度的元素為α穩定元素,有鋁、碳、氧和氮等。其中鋁是鈦合金主要合金元素，它對提高合金的常溫和高溫強度、降低比重、增加彈性模量有明顯效果。

　?、诜€定β相、降低相變溫度的元素為β穩定元素，又可分同晶型和共析型二種。前者有鉬、鈮、釩等;后者有鉻、錳、銅、鐵、硅等。

　?、蹖ο嘧儨囟扔绊懖淮蟮脑貫橹行栽?，有鋯、錫等。

　　氧、氮、碳和氫是鈦合金的主要雜質(zhì)。氧和氮在α相中有較大的溶解度,對鈦合金有顯著(zhù)強化效果,但卻使塑性下降。通常規定鈦中氧和氮的含量分別在0.15～0.2%和0.04～0.05%以下。氫在α相中溶解度很小,鈦合金中溶解過(guò)多的氫會(huì )產(chǎn)生氫化物，使合金變脆。通常鈦合金中氫含量控制在 0.015%以下。氫在鈦中的溶解是可逆的，可以用真空退火除去。

　　性能

　　鈦是一種新型金屬，鈦的性能與所含碳、氮、氫、氧等雜質(zhì)含量有關(guān)，最純的碘化鈦雜質(zhì)含量不超過(guò)0.1%，但其強度低、塑性高。99.5%工業(yè)純鈦的性能為：密度ρ=4.5g/立方厘米，熔點(diǎn)為1725℃，導熱系數λ=15.24W/(m.K)，抗拉強度σb=539MPa，伸長(cháng)率δ=25%，斷面收縮率ψ=25%，彈性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。

　　強度高

　　鈦合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右，

　　僅為鋼的60%，純鈦的密度才接近普通鋼的密度，一些高強度鈦合金超過(guò)了許多合金結構鋼的強度。因此鈦合金的比強度(強度/密度)遠大于其他金屬結構材料，見(jiàn)表7-1，可制出單位強度高、剛性好、質(zhì)輕的零部件。飛機的發(fā)動(dòng)機構件、骨架、蒙皮、緊固件及起落架等都使用鈦合金。

　　熱強度高

　　使用溫度比鋁合金高幾百度，在中等溫度下仍能保持所要求的強度,可在450～500℃的溫度下長(cháng)期工作這兩類(lèi)鈦合金在150℃～500℃范圍內仍有很高的比強度，而鋁合金在150℃時(shí)比強度明顯下降。鈦合金的工作溫度可達500℃，鋁合金則在200℃以下。

　　抗蝕性好

　　鈦合金在潮濕的大氣和海水介質(zhì)中工作，其抗蝕性遠優(yōu)于不銹鋼;對點(diǎn)蝕、酸蝕、應力腐蝕的抵抗力特別強;對堿、氯化物、氯的有機物品、硝酸、硫酸等有優(yōu)良的抗腐蝕能力。但鈦對具有還原性氧及鉻鹽介質(zhì)的抗蝕性差。

　　低溫性能好

　　鈦合金在低溫和超低溫下，仍能保持其力學(xué)性能。低溫性能好，間隙元素極低的鈦合金，如TA7，在-253℃下還能保持一定的塑性。因此，鈦合金也是一種重要的低溫結構材料。

　　化學(xué)活性大

　　鈦的化學(xué)活性大，與大氣中O、N、H、CO、CO2、水蒸氣、氨氣等產(chǎn)生強烈的化學(xué)反應。含碳量大于0.2%時(shí)，會(huì )在鈦合金中形成硬質(zhì)TiC;溫度較高時(shí)，與N作用也會(huì )形成TiN硬質(zhì)表層;在600℃以上時(shí)，鈦吸收氧形成硬度很高的硬化層;氫含量上升，也會(huì )形成脆化層。吸收氣體而產(chǎn)生的硬脆表層深度可達0.1～0.15 mm，硬化程度為20%～30%。鈦的化學(xué)親和性也大，易與摩擦表面產(chǎn)生粘附現象。

　　導熱彈性小

　　鈦的導熱系數λ=15.24W/(m.K)約為鎳的1/4，鐵的1/5，鋁的1/14，而各種鈦合金的導熱系數比鈦的導熱系數約下降50%。鈦合金的彈性模量約為鋼的1/2，故其剛性差、易變形，不宜制作細長(cháng)桿和薄壁件，切削時(shí)加工表面的回彈量很大，約為不銹鋼的2～3倍，造成刀具后刀面的劇烈摩擦、粘附、粘結磨損。

　　以上就是鈦合金的相關(guān)知識了，希望這篇文章能對朋友們有所幫助。

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