钛合金材料中h元素
钛合金材料中h元素
钛合金是一种高强度、轻质、耐腐蚀的材料，在航空航天、汽车、医疗器械等领域得到广泛应用。其中，h元素(氢元素)在钛合金材料中扮演着重要的角色。
h元素主要存在于钛合金中的气孔、裂纹和杂质中，对钛合金的力学性能、腐蚀性能和疲劳寿命等方面都有着显著的影响。h元素的含量过高会导致钛合金的力学性能和腐蚀性能降低，同时也会降低钛合金的疲劳寿命。
因此，在钛合金的制备和应用过程中，需要控制h元素的含量。常用的方法包括采用高纯度的原料、优化制备工艺、控制加热和冷却速率等。
总之，h元素虽然只是钛合金材料中的微量元素，但对其性能却有着重要的影响，需要进行有效的控制和管理。
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钛及钛合金焊接
钛及钛合金的焊接 - 压力容器焊工培训教材 钛及钛合金的焊接 第一节钛及钛合金 一、概述 钛是一种银白色的有色金属，其主要物理性能到于表1•钛及钛合金的特点是具有较高的比重的强度，良好的塑性，韧性和较高的耐蚀性，尤其是对碱介质, 氯化物，硫化物，硝酸化合物，强腐蚀性气体（氯气、亚硫酸气、硫酸氢）等，具有很高耐蚀性（年腐蚀率在0.13mm以下），因此广泛应用于研究航天工业，化学工业,也用于制造船舶与海洋工程及火电，核电设备中的海水淡化装置及热交换器等. 表1 钛与奥氏体不锈钢的物理性能
二、钛及钛合金分类 钛材分为工业纯钛和n含有稳定化元素的钛合金二大类。 工业屯钛根据其杂质（主要是氧和铁含量，以及由此而引起的强度差别分为TA0 TA1、TA2、TA3 等牌号它具有良好的耐蚀性塑性、韧性、和焊接性主要用作化学工业的耐蚀结构材料。 钛合金按所含稳定化元素形成不同的固熔相，又可分为a型钛合金a + B型 钛合金和B型钛合金 a型钛合金主要通过加入铝(Al),有的再加入中性元素锰(Sn)等进行固溶强化而形成，例如牌号为TA7 (Ti-5AI-2.5Sn钛合金。a型钛合金的强度比工业纯钛高，具有良好的耐蚀性和焊接性能。 a + B型钛合金的组织，是以a型钛为与B型钛为基的两相固溶体组织结构。它的特点是 可通过热处理强化而得到高强度，因此，其力学性能可以在较宽的范围内变化，以适应不同的用途。但是，随着其中的B相比例的提高，使焊接性能变差。 B型钛合金含有较高的B相稳定化元素，在一般的工艺条件下，其组织几乎全为B相，通过时效热处理，B型钛合金强度增高。单一B相的B型钛合金，具有良好的加工硬化特性，常用作弹簧，销钉等物件，其缺点是低温脆性大，焊接性能差。
高考--常考元素--钛及其化合物性质+高考专题(补充))
高考--常考元素--钛副族（钛(Ti) 锆(Zr) 铪(Hf)） 钛及其性质 1、自然界存在： 钛在自然界存在丰度0.42%，在所有元素居第10位，我国含量丰富。钛铁矿（FeTiO3）和金红石（TiO2）。钛(Ti) 锆(Zr) 铪(Hf) 位于周期系第IVB 1)d2ns2，稳定化态为IV； 2、钛单质 阅读：【纯钛是银白色的金属，它具有许多优良性能。钛的密度为4.54g／cm3，比钢轻43% ，比久负盛名的轻金属镁稍重一些。机械强度却与钢相差不多，比铝大两倍，比镁大五倍。钛耐高温，熔点1942K，比黄金高近1000K，比钢高近500K。钛属于化学性质比较活泼的金属。加热时能与O2、N2、H2、S和卤素等非金属作用。但在常温下，钛表面易生成一层极薄的致密的氧化物保护膜，可以抵抗强酸甚至王水的作用，表现出强的抗腐蚀性。因此，一般金属在酸、碱、盐的溶液中变得千疮百孔而钛却安然无恙。 液态钛几乎能溶解所有的金属，因此可以和多种金属形成合金。钛加入钢中制得的钛钢坚韧而富有弹性。钛与金属Al、Sb、Be、Cr、Fe等生成填隙式化合物或金属间化合物。 钛合金制成飞机比其它金属制成同样重的飞机多载旅客100多人。制成的潜艇，既能抗海水腐蚀，又能抗深层压力，其下潜深度比不锈钢潜艇增加80%。同时，钛无磁性，不会被水雷发现，具有很好的反监护作用。 钛具有“亲生物“’性。在人体内，能抵抗分泌物的腐蚀且无毒，对任何杀菌方法都适应。因此被广泛用于制医疗器械，制人造髋关节、膝关节、肩关节、胁关节、头盖骨，主动心瓣、骨骼固定夹。当新的肌肉纤维环包在这些“钛骨”上时，这些钛骨就开始维系着人体的正常活动。 钛在人体中分布广泛，正常人体中的含量为每70kg体重不超过15mg，其作用尚不清楚。但钛能刺激吞噬细胞，使免疫力增强这一作用已被证实】 3、钛的冶炼 钛在1791年被发现，而第一次制得纯净的钛却是在1910年，中间经历了一百余年。原因在于：钛在高温下性质十分活泼，很易和氧、氮、碳等元素化合，要提炼出纯钛需要十分苛刻的条件。 工业上常用硫酸分解钛铁矿的方法制取二氧化钛，再由二氧化钛制取金属钛。浓硫酸处理磨碎的钛铁矿（精矿），发生下面的化学反应： FeTiO3+3H2SO4 == Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O FeTiO3+2H2SO4 == TiOSO4+FeSO4+2H2O FeO+H2SO4 == FeSO4+H2O Fe2O3+3H2SO4 == Fe2(SO4)3+3H2O 为了除去杂质Fe2(SO4)3，加入铁屑，Fe3+还原为Fe2+，然后将溶液冷却至273K以下，使得FeSO4.7H2O（绿矾）作为副产品结晶析出。 Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏钛酸沉淀，反应是： Ti(SO4)2+H2O == TiOSO4+H2SO4 TiOSO4+2H2O == H2TiO3+H2SO4 锻烧偏钛酸即制得二氧化钛： H2TiO3 == TiO2+H2O 工业上制金属钛采用金属热还原法还原四氯化钛。将TiO2（或天然的金红石）和炭粉混合加热至1000～1100K，进行氯化处理，并使生成的TiCl4，蒸气冷凝。 TiO2＋2C＋2Cl2＝TiCl4＋2CO 在1070K 用熔融的镁在氩气中还原TiCl4可得多孔的海绵钛： TiCl4＋2Mg＝2MgC12＋Ti 单质钛的化学性质 1、与非金属反应： 钛族金属在常温下不活泼，但在高温条件下它们可以直接和大多数非金属反应： Ti ＋O2 ＝TiO2 (红热) ； 3 Ti ＋2 N2 ＝Ti3N 4 (点燃) Ti ＋4 Cl2 ＝TiCl4 ( 300 oC)
钛合金主要元素详解
钛合金主要元素详解 标题：钛合金主要元素详解 引言： 钛合金作为一种重要的结构材料，在航空航天、汽车制造、医疗器械 等领域有着广泛的应用。了解钛合金的主要元素，对于深入理解其性 能和应用具有重要意义。本文将深入探讨钛合金的主要元素，包括钛、铝、钒、铁等，并提供个人的观点和理解。 正文： 一、钛(Ti) 钛是钛合金的主要元素，具有低密度、高强度、耐腐蚀等优异特性。 它在航空工业中被广泛应用，因其具有较低的密度，能够提供良好的 强度和刚性。此外，钛还具有优异的耐腐蚀性能，能够抵抗许多酸、 碱和盐的侵蚀，因此在海洋环境和化学工业中使用广泛。钛合金中的 钛还可以通过添加其他元素来改变其性能，在不同应用领域具有更多 的选择和优化。 二、铝(Al) 铝是常见的钛合金添加元素，具有轻质、高强度和优异的耐热性能等 特点。铝的添加可以有效提高钛合金的强度和硬度，并且还可以提高
耐热性能和耐磨性能。此外，铝还能够提高钛合金的抗腐蚀性能，延 长其使用寿命。因此，在航空航天和汽车制造等领域，铝是常见的钛 合金添加元素之一。 三、钒(V) 钒是一种重要的合金添加元素，它能够显著提高钛合金的强度和硬度。钒的添加可以形成硬质的钒化物，增加钛合金的晶界强化作用，提高 其机械性能。此外，钒还能够显著提高钛合金的抗腐蚀性能，并且能 够提高其耐高温性能。因此，在航空航天和核工业等领域，钒是常见 的钛合金添加元素。 四、铁(Fe) 铁是一种常见的杂质元素，它会对钛合金的性能产生重要影响。铁对 钛合金的强度和塑性有显著影响，合适的铁含量可以提高钛合金的强 度和硬度。而过量的铁含量则会降低钛合金的塑性和韧性，影响其加 工性能。因此，在钛合金的制备和应用过程中，需要进行合理的铁含 量控制。 观点和理解： 钛合金作为一种重要的结构材料，其性能和应用取决于主要元素的选 择和控制。在本文中，我们深入探讨了钛、铝、钒和铁这些主要元素 的作用和影响。钛的低密度和优异的耐腐蚀性使其在航空工业和化学 工业等领域得到广泛应用。铝的添加可以提高钛合金的强度、硬度和
钛合金 晶体结构
钛合金晶体结构 钛合金是一种具有优良力学性能和良好的耐腐蚀性能的重要工程材料，广泛应用于航空、航天、机械、化工等领域。其晶体结构是钛原子和其他元素原子之间的有序排列。本文将从钛合金的晶体结构、晶格参数和缺陷结构等方面介绍相关内容。 1. 钛合金的晶体结构 钛合金的晶体结构与普通钛金属相同，都是属于密排序的最密堆积结构。具体来说，钛合金的晶体结构为六方最密堆积（HCP）结构，属于空间群P63/mmc。其中，钛原子在六方最密堆积中的原子层以六边形排列，每个钛原子周围有六个最近邻原子，且两层钛原子之间有六个最近邻原子。其他元素原子夹杂在钛原子排列中的空位中，形成了一定的有序或无序的二次元规则结构。 2. 钛合金的晶格参数 钛合金的晶格参数是指描述晶体排列方式的若干量化参数，主要包括点阵常数、晶体结构中原子的位置和方向等。钛合金的点阵常数a=2.95 Å，c=4.68 Å。此外，在钛合金中，常用晶格参数描述晶体中元素原子的位置和方向，如a、c、c/a比值、β角等。其c/a比值影响合金的性能，因为它与合金的塑性变形有关。 3. 钛合金的缺陷结构
由于钛合金复杂的成分，其织构会受到各种缺陷的影响，包括晶体结构和微观组织等。缺陷结构主要有晶界、孪晶、析出物等。晶界是钛合金中的缺陷，它产生于晶体的内部，是两个或多个晶体之间的交界面。晶界的存在会影响材料的力学性能和耐蚀性能。孪晶是晶界的一种特殊形态，由于内存错位引起两个晶格结构相同但晶向不同的晶粒存在。析出物是钛合金中另一种缺陷，它产生于合金中的夹杂物或亚晶区，通常是由于元素原子的扩散、溶质元素的限制或共析析出等机制引起。 4. 结论 总之，钛合金的晶体结构是六方最密堆积结构，具有优良的机械性能和耐腐蚀性能。钛合金的晶格参数是点阵常数、c/a比值、β角等，这些参数与合金的力学性能密切相关。钛合金的缺陷结构主要包括晶界、孪晶、析出物等，它们的存在会极大地影响合金的力学性能和材料的耐腐蚀性能。因此，深入了解钛合金的晶体结构和缺陷结构，对于设计和开发高性能钛合金材料具有重要意义。
钛和钛合金的物理化学性质
钛和钛合金的物理化学性质 1.钛和钛合金的物理性质 金属钛具有两种同素异构体，温度低于882.5℃时的稳定态晶体α，为密排六方结构，在882.5℃以上的稳定态晶体β，为体心立方结构。α-Ti在20℃的密度为4.51g/cm3，与氧形成间隙固溶体时，晶格发生明显的畸变，其密度也随之增大。β-Ti在900℃时的密度约4.32g/cm3，在熔化温度时为4.19g/cm3。在25℃时，纯钛的比热容约为0.011J/（g·K），它随温度的升高而增加。 钛的熔点是1668℃。由于熔融钛几乎可与一切耐火材料发生反应，因此测量其熔化潜热较为困难，现已测得的熔化潜热范围是15.5～20.9kJ/mol。钛的沸点是（3260±20）℃，汽化潜热为428.5～ 470.3kJ/mol。 钛的导热性较差，其热导率比不锈钢略低。钛单晶的线膨胀系数是各向异性的，在0℃时a轴方向为7.34×10-6/℃，c轴方向为8.9×10-6/℃；在20～300℃时，α-Ti多晶体的平均线膨胀系数为8.2× 10-6/℃。钛和钛合金的线膨胀系数与光学玻璃的线膨胀系数相近，是人造卫星相机镜头框架和其他光学仪器框架的理想结构材料。 2.钛和钛合金的化学性质
钛的原子结构决定了钛是一种化学性质活泼的金属，能与多种元素发生化学反应，特别是空气中的O、N、H及C等，此外还与卤素、P和S以及各种常用的耐火材料等发生化学反应。 （1）与O的反应 致密的钛在常温的空气中是很稳定的，当它受热时便开始与O发生反应。钛与O反应初期，O进入钛表面晶格中，形成一层致密的氧化膜，它可防止O再向内部扩散，所以钛在500℃以下是稳定的。随着受热温度的提高氧化膜逐渐增厚，氧化物的厚度和颜色也不同。 温度继续升高，金属钛表面生成的氧化膜开始溶解，O向钛的内部晶格扩散。钛被氧化的速度取决于O向钛内部扩散的速度。当温度高于700℃时，O向钛内部的扩散加速。温度继续升高时，开始生成较大厚度的灰色氧化膜，这些氧化膜不致密，呈多孔状且易破碎，完全失去了作用。温度进一步升高，加热的时间足够长时，则生成容易剥落的淡黄色多孔鳞片状氧化物层。当温度达到1200～1300℃时，钛开始与空气中的氧发生剧烈的放热反应。在纯氧中，钛与O发生激烈反应的起始温度比在空气中低，500～600℃时钛便在氧气中燃烧。 钛与O发生反应，可生成钛的各种氧化物，如Ti3O2、Ti2O2、TiO、Ti3 O5、TiO2等。钛中加入合金元素，对其氧化性能有一定的影响，如Mo、W和Sn的加入可降低钛的氧化速度，而Zr的加入则会提高氧化速度。（2）与N的反应
钛合金 晶体结构
钛合金晶体结构 钛合金是对钛基金属材料的统称，由于钛金属本身就具有高强度、刚度和阻燃性等优异性能，加上其重量轻、耐蚀性强、生物相容性好等优点，因此被广泛应用于航空、航天、汽车、医疗、纺织等领域。 钛合金的晶体结构是钛原子与其他元素原子的有序排列组合，其晶体结构与普通金属材料（如铁、铜等）的晶体结构有很大差异。钛合金通常采用六方最密堆积（HCP）或面心立方最密堆积（FCC）作为其晶体结构的基础结构。以下将分别介绍这两种结构。 一、六方最密堆积（HCP） 六方最密堆积的结构如图所示： 其中每个六边形表示一个晶体面，每个白色圆圈代表原子，全部圆圈则表示规则堆积的原子组成。整个六边形中心的原子称为“基元”，其他原子都借助于基元形成堆积。 HCP结构的原子堆积模式是：正四面体空隙法则（Wyckoff 1935）。其堆积序列为ABAB……或ABCABC……这种排列方式称为“最密堆积”，可以使得原子的占据率最大。HCP之所以具有优异的性能，主要是由于在晶体中具有非常紧密、致密的排列结构，因此可以提供优异的抗拉、抗弯、抗压和抗疲
劳强度。 二、面心立方最密堆积（FCC） 面心立方最密堆积的结构如图所示： 在FCC晶体结构中，原子沿正方向有序堆积，堆积序列为ABCABC……，即每四个原子中，第1个和第4个原子在同一平面上，而第2个和第3个原子在另一平面上。每个原子的周围均有12个最近邻原子，且六个邻居原子在一个平面上。FCC晶体结构具有密排和对称的特点，因此可以提供优异的力学性能和耐腐蚀性能。 总之，钛合金的晶体结构是由钛原子和其他元素原子有序排列组合而成的，晶体结构可以影响钛合金的力学性能和耐腐蚀性能。HCP结构和FCC结构是常见的两种晶体结构，它们分别具有不同的原子堆积模式，因此钛合金的选择和设计应根据具体的应用场景来确定。
钛合金相变知识(整理)
钛合金的固体相变（整理版） 钛的主要相及其结构 纯钛在固态下有两种同素异构体，常温下以密排六方(hcp)晶格结构存在，称之为α钛。hcp单元晶胞如图1-1左图所示，在室温下点阵常数a=0.295nm，c=0.468nm。纯钛的c/a=1.587，小于理想hcp结构的c/a值1.663，(0001)是称为底面(basal plane)，为密排面；(1010)称为棱柱面，(1011)称为棱锥面；a1、a2、a3轴是密排方向，即<1120>方向。当温度升到882.5℃以上时，变成体心立方(bcc)晶格结构，称之为β钛。bcc单元晶胞如图1-1右图所示，(110)为密排面，密排方向为<111>，900℃时，点阵常数a=0.332nm。 图1-1 α钛和β钛的原子结构示意图 钛合金两相间的具体的转变温度会受间隙和置换元素含量的强烈影响，所以钛的合金元素被分为α稳定元素、中性元素和β稳定元素，如图所示：
α稳定元素提高α/β转变温度，置换式的Al和间隙式的C、N、O都是强α稳定元素，这些元素含量越多，则钛合金的α/β转变温度越高。Zr，Hf和Sn 等属于中性元素，因为它们含量很低时略微降低α/β相变温度，当们含量增加时，又会提高α/β相变温度。β稳定元素能够降低钛的同素异型转变温度，扩大β相区并增加β相在热力学上的稳定性，这类元素包括间隙式的H和大量的置换式元素，其中置换式β稳定元素又分为β同晶元素和β共析元素，这取决于所产生的二元相图的细节。 钛合金的相变 钛合金热处理是钛合金学科领域内一个重要的分枝。其典型特征为: 淬火过程中发生了马氏体相变，或保留高温组织，合金的塑性韧性稍有升高，强度硬度稍有降低。在随后时效过程中，由于亚稳定相和中间相的生成，合金硬度、强度升高，塑性、韧性降低。对过渡阶段的每一种亚稳相和中间相都有其产生的条件和相应的性质，钛合金热处理的研究实际上就是对其淬火和时效过程中中间相的研究。 金属材料的热处理可以归纳为三大类: 第一类，淬火+ 回火；第二类, 固溶+ 时效；第三类，淬火+ 时效。对于这三类热处理，它们的基础理论都是相同的，即在高温保温过程中，使合金元素固溶到基体中，然后在急冷过程中发生非平衡转变，形成过饱和固溶体，随后的时效使过饱和度弱化，析出第二相。淬火和固溶、回火和时效的区别主要是根据材料性质的不同，以及它们所产生的力学性能不同而约定成俗的。淬火和固溶的区别在于是否发生同素异构转变，凡是在急冷过程中发生同素异构转变的就称为淬火,而只发生过饱和固溶的就称为固溶。钢和钛合金在淬火过程中都发生同素异构转变，即钢由奥氏体为基体的面心结构转变为以铁素体为基体的体心结构，钛合金由体心结构的转变为六方结构。而铝合金没有这种结构转变。回火和时效的区别就在于回火的结果使合金的硬度和强度下降，塑性和韧性升高；时效则使合金的硬度和强度升高, 塑性和韧性降低。可以认为凡是在固溶后能使合金的硬度和强度下降、塑性和韧性升高的较低温度保温都叫回火，相反的结果就叫时效。 钛合金中的固态相变主要有同素异构转变、共析转变和有序化转变。它们共同构成了钛合金知识体系的理论基础，为合金的设计、加工和后期热处理提供指导。研究钛合金的固态相变，其实就是研究钛合金的热处理，因为所有的相变是发生在热处理的过程中，固态相变是热处理的实质 在冷却过程中，根据冷却速度的不同，发生的主要相变有β→α′，β→α"，β→ω(althermal)，β→α。 α′（αprime/hexagonal martensite）相变为马氏体相变中的一种，是在快速冷却的过程中通过非扩散切变而形成的，α′相呈六方结构，为{334}和{344}型，与体心立方的β相近似保持Burgers关系[4]：六方晶胞的(0001)α′与体心立方(011)β平行，六方晶胞的[1210]α′方向平行于[111]β方向。一般近α合金或β稳定元素含量较小的α＋β合金从β相区或接近α＋β/β相变点的高温淬火都能生成α′。其中六方晶胞的尺寸分别为：a=0.293 nm，c＝0.4675 nm，c/a=1.596。 α″(αdouble prime/orthorhombic martensite)相是由β相以非扩散转变形成的过饱和非平衡斜方相，是马氏体相变中的一种，与体心立方的β相的对应结晶关系如图2所示。斜方晶胞的α″相的[100]α″，[010]α″和[001]α″分别与体心立方β相
ch1t材料标准
ch1t材料标准 Ch1t是一种高性能、高强度、高耐腐蚀性的钛合金材料。它是钛合金中的一种，属于二元钛合金。Ch1t材料是由钛和银组成的，其材料标准包括以下方面： 一、化学成分 Ch1t材料的化学成分如下： 元素 | 化学成分（质量分数/%） --|-- 银（Ag） | 0.06~0.12 钼（Mo） | 2.4~3.1 铁（Fe） | 0.3~0.8 铝（Al） | 5.5~6.5 碳（C）| ≤0.08 氧（O）| ≤0.15 氮（N）| ≤0.05 氢（H）| ≤0.015 铜（Cu）| ≤0.3 镁（Mg）| ≤0.2 钛（Ti） | 余量 二、机械性能 Ch1t材料的机械性能如下： 性能指标 | 数值 --|-- 抗拉强度（MPa）| ≥930 屈服强度（MPa）| ≥785
延伸率（%）| ≥8 冲击韧性（J）| ≥39 硬度（HB）| ≤363 三、热处理 Ch1t材料的热处理方法包括固溶处理和时效处理。固溶处理的温度为960~1000℃，时间为1小时；时效处理的温度为700℃，时间为8小时。 四、应用范围 Ch1t材料的应用范围很广，适用于航空、航天、化工、能源等领域的高温、高压、强腐蚀环境下的制造。特别适合作为高压油、气管道和石油化工装备的结构件、泵体、阀门、轴承和齿轮等零部件。 Ch1t材料的高性能主要得益于其钛银合金化学成分的独特性质。钛的密度较小，比重只有4.5，具有优异的强度和韧性，还有很好的耐腐蚀性。而银因为其电导率高、热导率 高以及优越的细菌杀灭能力而被应用于医疗器械等领域。 Ch1t材料的应用领域主要集中在高温、高压、强腐蚀环境下的制造。在石油化工行业中，Ch1t材料的耐腐蚀性非常出色，因此被广泛地用于制造化工设备的零部件，如泵体、阀门、轴承和齿轮等。由于其高强度和高耐磨性，Ch1t材料还广泛应用于航空、航天、汽车、电子等领域。 在医药领域，Ch1t材料也得到了广泛的应用。由于其银元素的抗菌性能，Ch1t材料被用于制造医疗器械、种植义齿、假体和支架等。Ch1t材料还可以用于造血和血液透析器、脊柱矫正器等医疗设备，其优良性能大大提高了这些医疗设备的安全性和耐用性。 Ch1t材料拥有多种优异的性能，包括高强度、高韧性、高耐腐蚀性、抗菌性能等，因此它的应用领域非常广泛。随着科技的不断发展，Ch1t材料的性能以及应用领域还有着极大的潜力和发展空间。 除了以上提到的应用领域，Ch1t材料还有很多其他的应用场景。在核工业中，Ch1t材料的耐腐蚀性能和高强度等特性使其成为一种理想的结构材料。在船舶制造中，Ch1t材料的耐腐蚀性能可以有效地减少维护成本和维护时间。在地下矿井和海底油田的探测和开采中，Ch1t材料也可以发挥出其优秀的抗腐蚀性能和高强度特点。 Ch1t材料的生产工艺也非常重要。随着生产技术的不断提高，钛银合金材料的生产工艺已经越来越先进和成熟。对于比较复杂的零部件的生产，采用数控加工设备和先进的制 造工艺可以大大提高材料的质量和稳定性。钛银合金材料的热处理工艺也非常重要，可以 有效地改善材料的性能。在材料的质量管理和生产工艺的优化上都需要投入大量的精力和 资金。
钛合金的分类
钛合金的分类 经典的钛合金分类方法是麦克格维伦于1956年提出的退火状态相组成分类的方法。即：α型、α+β型和β型。当时α型、α+β型钛合金刚开始在普通退火状态下使用，而β型正处于实验室研究阶段。 经过近半个世纪的发展，各种不同特性的钛合金越来越多。各种不同方式的热处理日益获得了实际应用。随着钛合金的研究与应用的迅速发展，麦克格维伦分类方法的局限性越来越明显。 首先，它将成份、组织、性能差异很大的合金划入了同一类。 例如α+β型，既包括了β稳定元素很少的类似α合金的近α钛合金；也包括铝含量高的热强钛合金，以及可热处理强化的β稳定元素含量很高的合金。 其次，这类方法不能完全反映实际生产和应用中遇到的现有钛合金，特别是对热处理强化状态下使用的钛合金的相组成和性能特征。 第三，这类分类方法还缺乏明确的分类界限，不同的学者经常将同一成分的合金划入不同的合金类型，以致造成了许多概念上的混乱。 作为一种合理的钛合金分类方法，应当适用于在研究、生产、使用中遇到的所有钛合金。有明确的分类依据和界限，每类合金应有自己独特的组织与性能特点，以便为合金设计制造选材时提供科学的基础，按照亚稳定状态相组成进行钛合金分类的方法，是一种比较科学的分类方法。 2.1 β稳定系数钛合金中β相的数量及稳定程度与β稳定元素含量有直接关系。为了衡量钛合金中的β相的稳定程度或β稳定元素的作用,并便于钛合金分类，提出了β稳定系数的概念。 β稳定系数是指钛合金中各β稳定元素浓度与各自的临界浓度比值之和,即： K β=C1/CK1 +C2/CK2+C3/CK3 +…+Cn/CKn 常用β稳定元素的临界浓度 合金元素Mo V Nb Ta Mn Fe Cr Co Cu Ni W Ck% 重量10 15 36 40 6.4 5 7 7 13 9 22 2.2 工业钛合金的分类 根据Kβ值的大小及退火后的组织,可大致将工业钛合金分为α、近α、α＋β、及β型四大类。 2.2.1 α钛合金Kβ接近0的合金为α钛合金，这类合金几乎不含β稳定元素。 此类合金不能热处理强化，主要优点是组织稳定、耐蚀、易焊接。缺点是强度低，压力加工性差。工业纯钛的使用温度可达250～300℃,TA7使用温度可达450℃。 2.2.2 近α钛合金Kβ<0.23的合金一般属于近α钛合金。 由于β相中原子扩散系数大，原子扩散快，易于发生蠕变。为了例提高蠕变抗力，在（α＋β）钛合金中必须降低β相的含量，因而发展了所谓的近α钛合金，这类钛合金中所含的β稳定元素的含量一般小于2%。 近α钛合金有低铝当量和高铝当量两种。 低铝当量的近α钛合金，铝当量小于2%,α稳定元素含量相对较少，固溶强化效果不明显，组织中约含有2%～4%的β相。故主要优点是压力加工性相对较好，具有与工业纯钛相似的焊接性及良好的热稳定性，使用温度可达400℃，其缺点是强度较低，不能热处理强化。这类钛合金适合制造形状复杂的板材冲压及焊接件。 高铝当量近α钛合金的铝当量约为6%～9%,因其含有较多的、有益于热强性的α稳定元素，故主要优点是具有比其它类型的钛合金高度蠕变抗力，是最有希望用于500℃以上长时间工
tc4和tc4eli成分标准
tc4和tc4eli成分标准 TC4是一种钛合金材料，是由钛、铝、钒等元素组成的。TC4eli 是指TC4钛合金中的额外元素，主要包括锂（Li）、铌（Nb）和锆（Zr）等。 TC4是目前应用广泛的一种钛合金材料，其主要成分为钛（Ti）约为90%，铝（Al）约为6%，钒（V）约为4%。钛是一种重要的结构材料，具有重量轻、强度高、耐腐蚀等特点，广泛应用于航空航天、船舶制造、化工等领域。铝和钒的添加可以增强合金的硬度和抗磨性，提高 合金的强度和切削性能。 TC4eli是在TC4的基础上进一步添加了额外的元素。锂是一种轻 金属元素，具有轻质、高强度和良好的可塑性。锂的添加可以使钛合 金材料具有更高的强度和耐磨性，提高合金的机械性能。铌是一种高 温强度和抗腐蚀性较好的金属元素，铌的添加可以增加钛合金的高温 强度和耐腐蚀性。锆是一种耐热、耐腐蚀的金属元素，锆的添加可以 提高钛合金的高温强度和耐腐蚀性能。
TC4和TC4eli合金具有许多优点。首先，钛合金材料具有非常高 的强度和刚度，可以承受较大的载荷和冲击。其次，钛合金具有优异 的耐腐蚀性能，可以在极端的环境下使用，不易受到腐蚀和氧化的影响。同时，钛合金具有良好的高温强度和疲劳强度，可以在高温下长 时间使用而不断裂和变形。此外，钛合金也具有良好的加工性能，可 以通过锻造、热处理、冷变形等工艺加工成各种形状和尺寸的零部件。 TC4和TC4eli合金的应用非常广泛。在航空航天领域，钛合金是 制造航空器结构和发动机的重要材料；在汽车制造领域，钛合金被用 于制造引擎零部件、制动系统和悬挂系统等；在化工领域，钛合金被 用于制造耐腐蚀设备和管道；在医疗领域，钛合金是制造人工关节、 牙科植体等医疗器械的重要材料。另外，TC4和TC4eli合金还可以用 于制造运动器材、眼镜和手表等精密仪器。 TC4和TC4eli合金的成分标准是根据生产和应用的需要而制定的。成分标准主要包括钛、铝、钒、锂、铌、锆等元素的含量要求。这些 元素的含量范围可以根据具体的需求进行调整，以满足不同应用场景 的要求。同时，成分标准还包括材料的物理性能要求，如硬度、强度、韧性等。这些性能要求能够保证合金的使用性能和可靠性。
利用中子CT技术定量分析钛合金含氢量的理论研究
利用中子CT技术定量分析钛合金含氢量的理论研究 尹伟;孙勇;唐彬;霍和勇;吴洋;唐科 【摘要】钛合金机械性能受氢含量的影响,由于中子与氢反应截面相对于钛合金基底要大得多,因此中子照相技术在钛合金氢含量定量分析中具有潜在应用价值.为将中子照相技术应用于钛合金含氢量定量分析中,提出了通过钛合金标准件与含氢样品的中子CT图像获取氢分布状况的方法；推导出计算钛合金含氢量的公式,并通过蒙特卡罗方法模拟了不同厚度、不同含氢量的钛合金来验证该公式的正确性.%Hydrogen concentration has great effects on mechanical properties of titanium alloy. In this article, the method to obtain the distribution of hydrogen in titanium alloy using the CT images of standard object and hydrogenous sample was demonstrated, and the equation for calculation of the hydrogen concentration was derived. The derived equation was validated by Monte Carlo simulation method. The simulated results show that the calculation precision declines with the increase of thickness. The derived equation is suit for thin object. For the thick object, a 3D CT is required. Quantity analysis of hydrogen concentration in titanium alloys using neutron CT is feasible according to this theoretical study. 【期刊名称】《原子能科学技术》 【年(卷),期】2011(045)011 【总页数】4页(P1281-1284) 【关键词】钛合金;含氢量;中子CT;定量分析
钛与合金元素的相互作用
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《无机精细化工工艺学》 钛与合金与素的相互作用 专业班级：化工1301班 姓名：杨宇龙 学号： 130803057 任课教师：董缘薛娟琴 西安建筑科技大学 2016年 10 月 钛与合金与素的相互作用 作者：杨宇龙学号：130803057 摘要：先进材料钛及钛合金的应用与前沿技术的发展一直是当前材料领域的热点研究课题之一。钛、钛合金及钛化合物的优良性能促使人类迫切需要它们。随着钛的冶炼技术不断改进和提高，钛、钛合金及钛的化合物的应用得了到更大的发展。本文介绍了钛合金的发展、特性、铸造工艺性能及其热处理，阐述了钛与合金与素的相互作用，分析其优势与局限性，并展望发展趋势。 关键字：金属钛钛合金性质铸造加工性能热处理生产技术应用性能合金化原理相互作用 钛及钛合金概述 1、新型的结构材料 钛及钛合金基本上是一类新型的结构材料，在当代的尖端科学技术工业领域中，如航空、宇航、海洋等中得到广泛的应用，主要原因：1）比强度高；2）耐腐蚀性；3）良好的低温性能。 2、新型的功能材料 它们具有某些特殊的物理、化学、生物特性： 形状记忆合金，TiNi 人造骨头；
超导材料等。 3、我国钛资源十分丰富，储量居世界首位，这是我国发展钛工业的优势。 工业纯钛 一、钛的基本性质 1、物理性质 1）两种同素异晶体：α-Ti;β-Ti α-Ti β-Ti 2) T熔=1668℃ 3）ρ=7.8×57%=4.4g/cm3,较轻； 4）导电、导热性均较低，线膨胀系数较低； 5）无磁性，在很强的磁场下也不会磁化，因此植入人体内的钛制人造骨架不会受雷雨天气的影响。 2、化学性质 钛在室温下比较稳定，但在高温下却很活泼： 在熔化状态下，能与绝大多数坩埚材料发生作用； 高温下，与卤素、氧、硫、碳、氮等元素进行强烈 的反应，而使钛受到污染。因此，钛要在真空或惰性气氛下熔炼。 3、耐蚀性质 1）在介质中，钛的标准电极电位很低： TiTi2++2e, E=-1.63v 但钛的致钝电位亦低，故钛容易钝化 2）不同温度下的耐蚀性： 在常温下，金属表面极易形成由氧化物和氮化物组成的钝化膜，它在大气及许多浸蚀性介质中非常稳定，有很好的抗蚀性。 550℃以下，能与氧形成致密的氧化膜，具有良好的保护作用；
钛及钛合金的分类
钛及钛合金的分类 市场供货的钛产品主要有工业纯钛和钛合金两大类： 一.工业纯钛：钛属于多晶型金属，在低于882℃为a晶型，原子结构呈密排六方晶格，从882℃至熔点都是B晶型，呈体心立方晶格。工业纯钛在金相组织上呈现a相，如果退火完全的话，是大小基本相等等轴状单项晶格。由于存在着杂质，所以工业纯钛中也存在着少量的B相。基本上是沿着晶界分布。 工业纯钛按GB/T3620.1—2007新标准共有九个牌号，TA1类型的有三个，TA2—TA4每个类型的各有两个，它们的差别就是纯度的不同。从表中我们可以看出，从TA1—TA4每个牌号都有一个后缀带ELI的牌号，这个ELI是英文低间隙元素的缩写，也就是高纯度的意思。由于Fe，C, N, H, O在a—Ti 中是以间隙元素存在的，它们的含量多少对工业纯钛的耐腐蚀性能以及力学性能产生很大的影响，C,N,O固溶于钛中可以使钛的晶格产生很大的畸变，使钛的被强烈的强化和脆化。这些杂质的存在是生产过程中由生产原料带入的，主要是海绵钛的质量。要是想生产高纯度的工业纯钛钛锭，就得使用高纯度的海绵钛。在标准中，带ELI的牌号在这6个元素含量的最高值均低于不带ELI的牌号。这些标准的修改是参照国际上或者说是西方国家的标准（我们国家的标准正在努力向西方国家靠拢，因为我们国家的很多基础工业还是比他们落后一些，很多老标准都是沿袭前苏联的），特别是在杂质的含量以及室温力学性能上各牌号的指标和国际上，以及西方国家基本上保持一致。这个新标准主要是参照ISO（国际标准）外科植入物和美国ASTM材料标准（B265, B338, B348, B381, B861, B862, B863这七个标准）。并且与ISO和美国的ASTM标准相对应，例如TA1对应Gr1, TA2对应Gr2, TA3对应Gr3, TA4对应Gr4。这样有利于各个行业在选材和应用上明晰各国标准的参照，也有利于在技术和商贸上与国际上的交流。 表1 钛及钛合金牌号和化学成分
钛及钛合金知识
第 3 章钛及钛合金 3.1 概述 3.2 纯钛 3.3 钛合金 3.4 钛合金的应用 3.1 概述 1791 年英国化学家格雷戈尔研究钛铁矿和金红石时发现了钛。1795 年，德国化学家克拉普罗特在分析匈牙利产的金红石时也发现了这种元素。格雷戈尔和克拉普罗特当时所发现的钛是粉末状的二氧化钛，而不是金属钛。到1910 年美国化学家亨特第一次制得纯度达99.9%的金属钛。
钛在地壳中的丰度占第七位，0.42%，金属占第四位（铝、铁、镁、钛）。 以钛铁矿或金红石为原料生产出高纯度四氯化钛，再用镁作为还原剂将四氯化钛中的钛还原出来，由于还原后得到钛类似海绵状所以称为海绵钛，最后以海绵钛为原料生产出钛材和钛粉。 1947 年才开始冶炼，当年产量只有2 吨。1955 年产量2 万吨。 1975 年产量7 万吨。 2006 年产量14 万吨 钛的硬度与钢铁差不多，而它的重量几乎只 有同体积钢铁的一半，钛虽然比铝重，它的硬度 却比铝大2 倍。在宇宙火箭和导弹中，已大量用 钛代替钢铁。极细的钛粉，还是火箭的好燃料，所以钛被誉为宇宙金属，空间金属。 3.2 纯钛 3 ⑴密度小，比强度高：钛密度为4.51g/cm，约为钢或镍合金的一半。比强度高于铝合金及高合金钢。 ⑵导热系数小：钛的导热系数小，是低碳钢的五分
之一，铜的二十五分之一。 ⑶无磁性，无毒：钛是无磁性金属，在很大的磁场中不被磁化，无毒且与人体组织及血液有很好的相容性。 ⑷抗阻尼性能强：钛受到机械振动及电振动后，与钢、铜相比，其自身振动衰减时间最长。 ⑸耐热性强：因熔点高，使得钛被列为耐高温金 ⑹耐低温：可在低温下保持良好的韧性及塑性，是低温容器的理想材料。 ⑺吸气性能高：钛的化学性质非常活泼，在高温下容易与碳、氢、氮及氧发生反应。 ⑻耐腐蚀性佳：在空气中或含氧的介质中，钛表面生成一层致密的、附著力强、惰性大的氧化膜，保护钛基体不被腐蚀。 物理性能：属第四副族W B族元素，原子序数为22, 原子量为47.9 。