钛及钛合金材（什么是钛合金）

钛与钛合金的区别

钛是一种化学元素，化学符号Ti，原子序数22。它位于化学元素周期表的第四周期和IVB族。它是一种银白色的过渡金属，特点是重量轻，强度高，有金属光泽，耐湿氯腐蚀。但是，钛不能用在干燥的氯气中。即使是0以下的干燥氯气也会发生剧烈的化学反应，生成四键氯化钛，然后分解生成二氯化钛，甚至在陈钠山燃烧。只有当氯气中的水分含量高于0.5%时，钛才能在其中保持可靠的稳定性。[1]钛被认为是稀有金属，因为它分散在自然界中，难以提取。但相对丰富，在所有元素中排名第十。钛矿石主要有钛铁矿和金红石，广泛分布于地壳和岩石圈中。钛也存在于几乎所有的生物、岩石、水和土壤中。用克罗尔法或亨特法从主要矿石中提取钛是必要的。钛最常见的化合物是二氧化钛，它可以用来制造白色颜料。其他化合物还包括四氯化钛(TiCl4)(用作催化剂和制造空中掩护的烟幕)和三氯化钛(TiCl3)(用于催化生产聚丙烯)。钛合金是以钛为基础，添加了其他元素的合金。钛的类质同象有两种：882以下密排六方结构的钛和882以上体心立方结构的钛。根据它们对相变温度的影响，合金的元素可分为三类：稳定相、提高相变温度的元素是稳定元素，如铝、碳、氧、氮等。其中，铝是钛合金的主要合金元素，对提高合金的室温和高温强度，降低比重，提高弹性模量有明显的作用。稳定相、降低相变温度的元素为稳定元素，可分为类质同象型和共析型。前者包括钼、铌、钒等。后者是铬、锰、铜、铁、硅等。对相变温度影响不大的元素是中性元素，如锆、锡等。氧、氮、碳和氢是钛合金中的主要杂质。并且氧和氮在相中有很大的溶解度，对钛合金有明显的强化作用，但降低塑性。通常钛中氧和氮的含量分别在0.15 ~ 0.2%和0.04 ~ 0.05%以下。氢在相中的溶解度很小，溶解在钛合金中的氢过多会产生氢化物，使合金变脆。通常钛合金中的氢含量控制在0.015%以下。氢在钛中的溶解是可逆的，可以通过真空退火去除。

钛和钛合金为什么被认为是21世纪的重要金属材料？

钛是20世纪50年代发展起来的重要结构金属。钛合金因其强度高、耐蚀性好、耐热性高而被广泛应用于各个领域。世界上许多国家认识到钛合金材料的重要性，纷纷进行研究开发，并得到实际应用。钛是一种新型金属。硅钛合金耐磨地板用钛的性能与碳、氮、氢、氧等杂质的含量有关。碘化钛的纯度小于0.1%，但强度低，塑性高。95%工业纯钛的性能为：密度=4.5g/cm3，熔点1725，热导率=15.24W/(m.K)，抗拉强度b=539MPa，伸长率=25%，面积收缩率=25%，弹性模量E=1.078。高强度钛合金的密度一般在4.51g/cm3左右，仅为钢的60%。纯钛的密度接近普通钢，部分高强度钛合金的强度超过很多合金结构钢。因此，钛合金的比强度(强度/密度)远高于其他金属结构材料，如表7-1所示。可以制造出单位强度高、刚性好、重量轻的零件。飞机的发动机部件、骨架、蒙皮、紧固件和起落架都是钛合金制造的。高热强度。使用温度比铝合金高几百度。在中温下仍能保持所需的强度，可在450-500下长期工作。这两种钛合金在150-500仍有较高的比强度，而铝合金在150时比强度明显下降。钛合金的工作温度可以达到500，而铝合金的工作温度在200以下。耐蚀性好的钛合金在潮湿的大气和海水中工作，耐蚀性比不锈钢好很多。抗点蚀、酸腐蚀和应力腐蚀能力特别强；对有机物质如碱、氯化物和氯、硝酸、硫酸等具有优异的耐腐蚀性。但钛对还原性氧和铬盐介质的耐蚀性较差。低温性能良好的钛合金在低温和超低温下仍能保持其力学性能。具有良好低温性能和极低间隙元素(如TA7)的钛合金在-253仍能保持一定的塑性。因此，钛合金也是一种重要的低温结构材料。化学活性高钛具有很高的化学活性，与大气中的O、N、H钛合金制品、CO、CO2、水蒸气、氨等发生强烈的化学反应。当碳含量大于0.2%时，硬质TiC将由钛合金制成。当温度较高时，TiN的硬表面层也会通过与N的相互作用而形成；当温度高于600时，钛吸收氧形成高硬度的硬化层。随着氢含量的增加，也会形成脆化层。气体吸收产生的硬脆表层深度可达0.1 ~ 0.15mm，硬化程度20% ~ 30%。钛的化学亲和力也高，容易附着在摩擦表面。小弹性钛的导热系数=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低50%左右。钛合金的弹性模量约为钢的1/2，刚性差，容易变形，不适合制作细长杆和薄壁零件。切削时，加工面的回弹很大，约为不锈钢的2 ~ 3倍，造成刀具后刀面严重摩擦、粘着和粘着磨损。钛合金具有高强度、低密度、良好的力学性能、良好的韧性和耐腐蚀性。另外，钛合金工艺性能差，切削困难，热加工时容易吸收氢、氧、氮、碳等杂质。而且耐磨性差，生产工艺复杂。钛的工业生产始于1948年。随着航空工业的发展，钛工业以年均8%左右的速度发展。世界上钛合金加工材料年产量已达4万多吨，钛合金品种近30种。最广泛使用的钛合金是ti-6al-4v (TC4)，t

2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，但比铝、钢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猛瞎、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。马赫数大于 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。

钛合金是什么材质

钛合金是多种用钛与其他金属制成的合金金属。钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。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。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。扩展资料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。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）。参考资料来源：百度百科-钛合金