鈦是20世紀(jì)50年代展開起來的一種重要的結(jié)構(gòu)金屬，鈦合金強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高。20世紀(jì)50～60年代，首要是展開航空發(fā)動(dòng)機(jī)用的高溫鈦合金和機(jī)體用的結(jié)構(gòu)鈦合金。
70年代開宣告一批耐蝕鈦合金，80年代以來，耐蝕鈦合金和高強(qiáng)鈦合金得到進(jìn)一步展開。鈦合金首要用于制造飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)部件，其次為火箭、導(dǎo)彈和高速飛機(jī)的結(jié)構(gòu)件
世界上已研制出的鈦合金有數(shù)百種，最著名的合金有20～30種，如Ti-6Al-4V、Ti-5Al-2.5Sn、Ti-2Al-2.5Zr、Ti-32Mo、Ti-Mo-Ni、Ti-Pd、SP-700、Ti-6242、Ti-10-5-3、Ti-1023、BT9、BT20、IMI829、IMI834等[2,4]。
據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2012年我國(guó)化工行業(yè)用鈦量達(dá)2.5萬噸，比2011年有所削減。這是自2009年以來，我國(guó)化工用鈦商場(chǎng)首次呈現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)。近些年來，化工行業(yè)一直是鈦加工材最大的用戶，其用量在鈦材總用量的占比一直堅(jiān)持在50%以上，2011年占比高達(dá)55%。但隨著經(jīng)濟(jì)墮入低迷期，化工行業(yè)不但新建項(xiàng)目顯著削減，一同還將面對(duì)工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，部分產(chǎn)品新建產(chǎn)能受到操控，落后產(chǎn)能也將逐漸挑選的地步。受此影響，其對(duì)鈦加工材用量的萎縮也變得順理成章。在此之前，便有業(yè)內(nèi)人士猜想化工行業(yè)用鈦量在2013~2015年間到達(dá)峰值。以當(dāng)時(shí)商場(chǎng)表現(xiàn)看來，2012年整體經(jīng)濟(jì)的疲軟有或許使得化工用鈦的衰退期提早。
原理
鈦合金是以鈦為根底參加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(jié)構(gòu)α鈦，882℃以上為體心立方的β鈦。
合金元素依據(jù)它們對(duì)相變溫度的影響可分為三類：
①安穩(wěn)α相、行進(jìn)相改動(dòng)溫度的元素為α安穩(wěn)元素,有鋁、碳、氧和氮等。其中鋁是鈦合金首要合金元素，它對(duì)行進(jìn)合金的常溫文高溫強(qiáng)度、下降比重、增加彈性模量有顯著作用。
②安穩(wěn)β相、下降相變溫度的元素為β安穩(wěn)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。
③對(duì)相變溫度影響不大的元素為中性元素，有鋯、錫等。
氧、氮、碳和氫是鈦合金的首要雜質(zhì)。氧和氮在α相中有較大的溶解度,對(duì)鈦合金有顯著強(qiáng)化作用,但卻使塑性下降。一般規(guī)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,鈦合金中溶解過多的氫會(huì)發(fā)生氫化物，使合金變脆。一般鈦合金中氫含量操控在 0.015%以下。氫在鈦中的溶解是可逆的，可以用真空退火除掉。
性能
鈦是一種新式金屬，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)含量不逾越0.1%，但其強(qiáng)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(dǎo)熱系數(shù)λ=15.24W/(m.K)，抗拉強(qiáng)度σb=539MPa，伸長(zhǎng)率δ=25%，斷面縮短率ψ=25%，彈性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。
強(qiáng)度高
鈦合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右，
僅為鋼的60%，純鈦的密度才接近一般鋼的密度，一些高強(qiáng)度鈦合金逾越了許多合金結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度。因而鈦合金的比強(qiáng)度(強(qiáng)度/密度)遠(yuǎn)大于其他金屬結(jié)構(gòu)資料，見表7-1，可制出單位強(qiáng)度高、剛性好、質(zhì)輕的零部件。飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件、骨架、蒙皮、緊固件及起落架等都運(yùn)用鈦合金。
熱強(qiáng)度高
運(yùn)用溫度比鋁合金高幾百度，在中等溫度下仍能堅(jiān)持所要求的強(qiáng)度,可在450～500℃的溫度下長(zhǎng)期作業(yè)這兩類鈦合金在150℃～500℃范圍內(nèi)仍有很高的比強(qiáng)度，而鋁合金在150℃時(shí)比強(qiáng)度顯著下降。鈦合金的作業(yè)溫度可達(dá)500℃，鋁合金則在200℃以下。
抗蝕性好
鈦合金在濕潤(rùn)的大氣和海水介質(zhì)中作業(yè)，其抗蝕性遠(yuǎn)優(yōu)于不銹鋼；對(duì)點(diǎn)蝕、酸蝕、應(yīng)力腐蝕的抵抗力特別強(qiáng)；對(duì)堿、氯化物、氯的有機(jī)物品、硝酸、硫酸等有優(yōu)異的抗腐蝕才干。但鈦對(duì)具有還原性氧及鉻鹽介質(zhì)的抗蝕性差。
低溫性能好
鈦合金在低溫文超低溫下，仍能堅(jiān)持其力學(xué)性能。低溫性能好，空隙元素極低的鈦合金，如TA7，在-253℃下還能堅(jiān)持必定的塑性。因而，鈦合金也是一種重要的低溫結(jié)構(gòu)資料。
化學(xué)活性大
鈦的化學(xué)活性大，與大氣中O、N、H
鈦合金制品
、CO、CO2、水蒸氣、氨氣等發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)。含碳量大于0.2%時(shí)，會(huì)在鈦合金中構(gòu)成硬質(zhì)TiC；溫度較高時(shí)，與N作用也會(huì)構(gòu)成TiN硬質(zhì)表層；在600℃以上時(shí)，鈦吸收氧構(gòu)成硬度很高的硬化層；氫含量上升，也會(huì)構(gòu)成脆化層。吸收氣體而發(fā)生的硬脆表層深度可達(dá)0.1～0.15 mm，硬化程度為20%～30%。鈦的化學(xué)親和性也大，易與抵觸外表發(fā)生粘附現(xiàn)象。
導(dǎo)熱彈性小
鈦的導(dǎo)熱系數(shù)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(dǎo)熱系數(shù)比鈦的導(dǎo)熱系數(shù)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，不宜制造細(xì)長(zhǎng)桿和薄壁件，切削時(shí)加工外表的回彈量很大，約為不銹鋼的2～3倍，構(gòu)成刀具后刀面的劇烈抵觸、粘附、粘結(jié)磨損。
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