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钛是现代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。钛无毒、质轻、强度高且具有优良的生物相容性，是非常理想的金属材料，它的耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好，而成为工业中的王牌合金。性能 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
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4.51g/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
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。 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）。热处理 常用的热处理方法有退火、固溶和时效处理。退火是为了消除内应力、提高塑性和组织稳定性，以获得较好的综合性能。通常α合金和（α β）合金退火温度选在（α β）─→β相转变点以下120～200℃；固溶和时效处理是从高温区快冷,以得到马氏体α′相和亚稳定的β相,然后在中温区保温使这些亚稳定相分解，得到α相或化合物等细小弥散的第二相质点，达到使合金强化的目的。通常(α β)合金的淬火在(α β)─→β相转变点以下40～100℃进行，亚稳定β合金淬火在(α β)─→β相转变点以上40～80℃进行。时效处理温度一般为450～550℃。 总结，钛合金的热处理工艺可以归纳为： （1）消除应力退火：目的是为消除或减少加工过程中产生的残余应力。防止在一些腐蚀环境中的化学侵蚀和减少变形。 （2）完全退火：目的是为了获得好的韧性，改善加工性能，有利于再加工以及提高尺寸和组织的稳定性。 （3）固溶处理和时效：目的是为了提高其强度，α钛合金和稳定的β钛合金不能进行强化热处理，在生产中只进行退火。α β钛合金和含有少量α相的亚稳β钛合金可以通过固溶处理和时效使合金进一步强化。 此外，为了满足工件的特殊要求，工业上还采用双重退火、等温退火、β热处理、形变热处理等金属热处理工艺。
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