铁合金和钛合金
铁合金和钛合金
铁合金和钛合金是两种常见的合金材料，它们在工业生产和科学研究中有着广泛的应用。本文将从材料特性、制备工艺、应用领域等方面进行介绍和比较。
一、铁合金
铁合金是指将铁与其他一种或多种金属按一定比例熔炼而成的合金。由于铁合金具有良好的物理和化学性能，因此在各个领域得到了广泛的应用。
1. 特性
铁合金具有高强度、耐磨、耐腐蚀和导磁性能好的特点。不同种类的铁合金具有不同的特性，如铸铁具有良好的铸造性能，不锈钢具有优异的耐腐蚀性能。
2. 制备工艺
铁合金的制备工艺通常是将铁矿石与其他金属矿石一起冶炼，然后通过熔融炉等设备进行熔炼和混合，最后得到合金坯料。常见的铁合金有铸铁、不锈钢、合金钢等。
3. 应用领域
铁合金广泛应用于各个领域，如建筑、汽车制造、航空航天、机械制造等。铸铁常用于制造大型零部件，不锈钢常用于制作厨具和化工设备，合金钢常用于制造机械零部件。
二、钛合金
钛合金是指将钛与其他金属按一定比例熔炼而成的合金。钛合金是一种轻质高强度的金属材料，具有优异的耐腐蚀性和生物相容性，因此在航空航天、医疗器械等领域得到了广泛应用。
1. 特性
钛合金具有低密度、高强度、良好的耐腐蚀性和生物相容性的特点。钛合金比重轻，强度和刚度优异，具有良好的耐高温性能。
2. 制备工艺
钛合金的制备工艺一般包括粉末冶金法、熔融法和化学还原法等。其中，熔融法是最常用的制备钛合金的方法，通过将钛和其他金属熔融混合，然后冷却固化得到合金坯料。
3. 应用领域
钛合金广泛应用于航空航天、医疗器械、化工等领域。在航空航天领域，钛合金常用于制造飞机、航天器的结构件和发动机零部件；在医疗器械领域，钛合金常用于制作人工关节、牙科种植体等。
三、铁合金与钛合金的比较
铁合金和钛合金都是常见的金属合金材料，它们在物理、化学性质和应用领域上有一些不同之处。
1. 物理性质
铁合金具有较高的密度和导磁性能，而钛合金具有较低的密度和较好的耐腐蚀性能。钛合金的密度只有铁合金的一半左右，因此在航空航天领域得到了广泛应用。
2. 化学性质
铁合金在常温下容易氧化，容易生锈；而钛合金具有良好的耐腐蚀性能，在常温下不容易被大气中的氧气和水蒸气氧化。
3. 应用领域
铁合金广泛应用于建筑、机械制造等领域，而钛合金主要应用于航空航天、医疗器械等领域。铁合金的密度较大，适合用于制造大型零部件；而钛合金的密度较小，适合用于制造轻质结构件。
铁合金和钛合金是两种常见的金属合金材料，它们在特性、制备工艺和应用领域上有一些差异。铁合金具有高强度、耐腐蚀等特性，广泛应用于建筑、机械制造等领域；而钛合金具有低密度、高强度和良好的耐腐蚀性能，主要应用于航空航天、医疗器械等领域。在实际应用中，根据具体需求选择合适的合金材料，可以更好地满足工程和科研的要求。
金属的物理性质
一、金属包括：纯金和合金 纯金（是纯净物中的单质）：24K金、体温计中的汞 合金（是混合物）：铁合金、铜合金（青铜、黄铜、白铜） 金属属于金属材料，但金属材料不一定是纯金，也可能是合金。 有些物质虽然含有金属元素，但不是金属材料，如：Fe3O4、MgO、MnO2等，因为他们不具有金属的物理性质。 二、金属的物理性质： ①大多数金属具有金属光泽，密度和硬度较大，熔点、沸点较高，具有良好的延展性和导电导热性。 ②不同的金属又有自己的特性，如铁、铝大多数金属都是呈银白色，但铜呈紫红色，金呈黄色；细铁粉、银粉是黑色的；常温下多数金属都是固体，但汞是液体。 考点：物质的性质与用途的关系（生活中的常识） ①物质的性质在很大程度上决定了物质的用途 ②考虑物质的用途时需考虑价格、资源、、是否美观、使用是否便利，以及肥料是否易于回收和对环境的影响 等多种因素。 例子：1. 制作猜到、镰刀、锤子所选用的金属硬度要大，因而选择硬度较大的铁，而不用硬度较小的铝。 2.制电线我们选用铜而不用银，主要原因是虽然银的导电性比铜好，但银的价格要比铜高很多。 3.灯泡里的灯丝用钨而不用锡，是因为钨是熔点最高的金属，高温时不易融化。 4.水龙头镀铬是因为铁在潮湿的空气中易生锈，铬是硬度最大的金属，镀在铁的表面及耐磨、美观，又防锈， 能延长水龙头的使用寿命;如果在水龙头的表面镀金，不仅增加了成本，而且由于金的硬度较小，是水龙头不耐用，缩短了水龙头的使用寿命。 三、合金（是混合物）：是在金属中加热融合某些金属或非金属制得的具有金属特征的物质 （1）合金中至少有一种金属，合金可以有金属与金属融合而成，也可以由金属与非金属融合而成，例如生铁和钢是铁碳的合金。 （2）合金具有金属的特性，如：导电性、导热性、延展性。 （3）合金的硬度一般比组成他们的纯金属硬度大，熔点比组成他们的纯金属熔点低。 （4）纯铁质软，生铁和钢比纯铁硬度大。 生铁和钢的性能不同是因为:含碳量不同，钢的性能优于生铁 生铁含碳量2%—4.3% 钢含碳量0.03%—2% 不锈钢是钢的一种，抗腐蚀性好，常用于制医疗器械 （4）钛合金：与人体具有很好的“相容性”，因此可以用来制造人造骨等。也可用于火箭，导弹，航天飞机，船舶，化工和通信设备，制造人造骨。
钛合金特性和加工
合金元素 钛合金是以钛为基加入其他元素组成的合金。钛有两种同质异晶体：882℃以下为密排六方结构α钛，882℃以上为体心立方的β钛。合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类：①稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素，它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。②稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素，又可分同晶型和共析型二种。前者有钼、铌、钒等；后者有铬、锰、铜、铁、硅等。③对相变温度影响不大的元素为中性元素，有锆、锡等。 氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。氧和氮在α相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,但却使塑性下降。通常规定钛中氧和氮的含量分别在0.15～0.2％和0.04～0.05％以下。氢在α相中溶解度很小,钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物，使合金变脆。通常钛合金中氢含量控制在 0.015％以下。氢在钛中的溶解是可逆的，可以用真空退火除去。 [编辑本段] 钛合金的分类 钛是同素异构体，熔点为1720℃，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α钛；在882℃以上呈体心立方品格结构，称为β钛。利用钛的上述两种结构的不同特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金（itanium alloys）。室温下，钛合金有三种基体组织，钛合金也就分为以下三类：α合金,(α+β)合金和β合金。中国分别以TA、TC、TB 表示。 α钛合金 它是α相固溶体组成的单相合金，不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下，均是α相，组织稳定，耐磨性高于纯钛，抗氧化能力强。在500℃～600℃的温度下，仍保持其强度和抗蠕变性能，但不能进行热处理强化，室温强度不高。 β钛合金 它是β相固溶体组成的单相合金，未热处理即具有较高的强度，淬火、时效后合金得到进一步强化，室温强度可达1372～1666 MPa；但热稳定性较差，不宜在高温下使用。 α+β钛合金 它是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效使合金强化。热处理后的强度约比退火状态提高50％～100％；高温强度高，可在400℃～500℃的温度下长期工作，其热稳定性次于α钛合金。
钛及钛合金焊接指南
钛及钛合金焊接指南 钛合金具有密度低、比强度高、耐蚀性好、导热率低、无 毒无磁、可焊接；广泛应用于航空、航天、 化工、石油、电力、医疗、建筑、体育用品等领域。 (1)杂质污染引起的脆化 由于钛的化学活性大，在焊接热循环的作用下，焊接熔池及高于350℃的焊缝金属和热影响区极易与空气中的氢、氧、氮及焊件、焊丝上的油污、水分等发生反应。钛在300C以上快速吸氢，600℃以上快速吸氧，700℃以上快速吸氮，含碳量较多时，会出现网状TiC脆性相。以上情况使钛及钛合金焊接接头塑性、韧性急剧降低导致焊接接头的性能变坏。钛表面生成氧化膜的颜色与生产温度有关。在200℃以下为银白色、300C时为淡黄色400C时为金黄色、500C和600℃时为蓝色和紫色，700 ~900℃为深
浅不同的灰色。可根据表面生成氧化膜的颜色来判断焊接过程未保护区的温度。 (2)焊接相变引起的性能变坏 有两种同素异构的晶体结构，882C以上到熔点为体心立方晶格，叫β钛，882C以下为密排六方晶格，叫αo容器用钛中含β稳定元素很少，都是a铁合金。这些钛在焊接高温下，焊缝及部分热影响区为β晶格，有晶粒急剧长大的倾向。钛又具有熔点高、比热容大、热导率低等特性，因此焊接时高温停留时间较长约为钢的3~4倍，高温热影响区较宽，使焊缝和高温热影响区的β晶粒长大明显，会使焊接接头的塑性下降较多，因而钛焊接时，通常应采用较小的焊接热输入和较快的冷却速度以减少高温停留时间，减少晶粒长大的程度，缩小高温热影响区，减少塑性下降的影响。 (3)焊接区需采用惰性气体保护 在高温下和空气中氧的亲和力非常强，在200℃以上的区域必须采用惰性气体保护，以避免氧化。
合金概述
合金概述 合金，是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。一般通过熔合成均匀液体和凝固而得。根据组成元素的数目，可分为二元合金、三元合金和多元合金。但合金可能只含有一种金属元素，如钢。（钢，是对含碳量质量百分比介于0.02%至2.00%之间的铁合金的统称） 合金的性能： 1、硬度较大 合金内加入了其他元素或大或小的原子，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难。受外力挤压，打击时，不容易变形。因此，在一般情况下，合金比纯金属硬度大。 2、熔点一般比各成分金属低 在纯金属内，所有的原子大小相同，排列十分规整。而合金内原子的大小不一，排列没有纯金属那样整齐，使得原子之间的相互作用力减小。所以，多数合金的熔点一般比各成分金属低。 3、一般来说，合金的性质并不是各成分的性质的总和，合金具有良好的物理，化学的性能。 合金的导电性和导热性低于任一组分金属。利用合金的这一特性，可以制造高电阻和高热阻材料。还可制造有特殊性能的材料。有的抗腐蚀能力强(如不锈钢)如在铁中掺入15%铬和9%镍得到一种耐腐蚀的不锈钢，适用于化学工业。 4、合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。 合金的生成常会改善元素单质的性质，例如，钢的强度大于其主要组成元素铁。合金的物理性质，例如密度、反应性、杨氏模量、导电性和导热性可能与合金的组成元素尚有类似之处，但是合金的抗拉强度和抗剪强度却通常与组成元素的性质有很大不同。这是由于合金与单质中的原子排列有很大差异。 合金类型 根据合金中含量较大的主要金属的名称而分类称作某某合金,如铜含量高的为铜合金,其性能主要保持铜的性能。 （1）混合物合金（共熔混合物）当液态合金凝固时，构成合金的各组分分别结晶而成的合金，如焊锡、铋镉合金等； （2）固熔体合金，当液态合金凝固时形成固溶体的合金，如金银合金等； （3）金属互化物合金，各组分相互形成化合物的合金，如铜、锌组成的黄铜（β-黄铜、γ-黄铜和ε-黄铜）等； 常见合金：不锈钢（铁+铬、镍）、黄铜（铜+锌）、青铜（铜+锡）、白铜、焊锡、 硬铝、18K黄金、18K白金，钢（铁+碳或铁+碳及其他金属）、铝合金（铝+镁、铜、锰、硅）、铜合金、锌合金、铅锡合金等 特种合金： 耐蚀合金 金属材料在腐蚀性介质中所具有的抵抗介质侵蚀的能力，称金属的耐蚀性。纯金属中耐
机电工程常用材料及工程设备
1、 黑色金属有色金属 3、黑色金属材料（钢铁材料），是机电工程中应用最广、用量最多的金属材料。都以铁与碳为主要元素组成的合金。 5、钢按化学成分和性能分类:
6、钢材: 3 7、纯铝：（1）密度：2.7g/cm ，仅为铁的1/3 ; （2）导电性好，磁化率极低，接近于非铁磁性材料； （3）在电气工程、航空及宇航工业、一般机械和轻工业中广泛应用。 8、铝合金 铝合金而处理后可显著提高强度，可用于制造承受较大载荷的机器零件和构件。
9、纯铜(紫铜)：(1)纯铜、铜合金的导电、导热性很好。 (2)对大气和水的抗蚀能力很咼 (3)抗磁性物质 (4)制作电导体及配制合金。 11、钛：(1)熔点高，热膨胀系数小，导热差； (2)纯钛塑性好、强度低、容易加工成型，可制成细丝和薄片； (3)钛的抗氧化能力优于大多数奥氏体不锈钢 (4)工业纯钛中含有氢、碳、氧、铁、镁等杂质元素，工业纯钛可制作在350 以下工作、强度要求不高的零件。 13、纯镍：(1 )具有优异的耐腐蚀和抗高温氧化性能，是重要的工程金属材料。 (2)工业纯镍有良好的强度和导电性，可用于电子器件；同时由于其耐蚀性好，还可用于食品加工设备。
16、通用塑料：指用量大、用途广、成型性好、价格低廉的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料六大品牌，占塑料总产量的75%以上。 工程塑料：有良好的力学性能和尺寸稳定性，可作为工程结构的塑料，如：ABS塑料，聚酰胺、聚碳酸酯、聚 甲醛等。
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20、常用的砌筑材料包括耐火黏土砖、普通用高锅砖、轻质耐火砖、耐火水泥、硅藻土质隔热材料、轻质黏土砖、石棉绒（优质）、石棉水泥板、矿渣棉、蛭石和浮石等，一般用于各种型炉窑砌筑工程等，如各种类型的锅炉炉墙砌筑、各种类型的冶炼炉砌筑、各种类型的窑炉砌筑等。 21、常用的绝热材料有：膨胀珍珠岩类、离心玻璃棉类、超细玻璃棉类、微孔硅酸壳、矿棉类、岩棉类、泡沫塑料类等。 常用于保温、保冷的各类容器、管道、通风空调管道等绝热工程。 22、常用的防腐材料有： 陶瓷制品、 油漆及涂料：无机富锌漆、防锈底漆广泛用于设备管道工程中。例如，清漆、冷固环氧树脂漆、环氧呋喃树脂漆、酚醛树脂漆等。 塑料制品 橡胶制品 玻璃钢及其制品：主要用于石油化工耐腐蚀耐压容器及管道等。 23、
合金材料
合金小资料 第我们常将两种或两种以上的金属元素或以金属为基添加其他非金属元素通过合金化工艺（熔炼、机械合金化、烧结、气相沉积等等）而形成的具有金属特性的金属材料叫做合金。但合金可能只含有一种金属元素，如钢。（钢，是对含碳量质量百分比介于0.02%至2.00%之间的铁合金的统称） 合金的生成常会改善元素单质的性质，例如，钢的强度大于其主要组成元素铁。合金的物理性质，例如密度、导电性和导热性可能与合金的组成元素尚有类似之处。 少量的某种元素可能会对合金的性质造成很大的影响。例如，铁磁性合金中的杂质会使合金的性质发生变化。 不同于纯净金属的是，多数合金没有固定的熔点，温度处在熔化温度范围间时，混合物为固液并存状态。因此可以说，合金的熔点比组分金属低。 常见的合金中，黄铜是由铜和锌的合金；青铜是锡和铜的合金，用于雕象、装饰品和教堂钟。一些国家的货币都会使用合金（如镍合金）。 合金的通性 (1)多数合金熔点低于其组分中任一种组成金属的熔点； (2)硬度一般比其组分中任一金属的硬度大；（特例：钠钾合金是液态的，用
于原子反应堆里的导热剂） (3)合金的导电性和导热性低于任一组分金属。利用合金的这一特性，可以制造高电阻和高热阻材料。还可制造有特殊性能的材料。 (4)有的抗腐蚀能力强(如不锈钢)如在铁中掺入15%铬和9%镍得到一种耐腐蚀的不锈钢，适用于化学工业 常见合金 锰钢、不锈钢、黄铜、青铜、白铜、焊锡、硬铝、18K黄金、18K白金。 钢铁 钢铁是铁与C、Si、Mn、P、S以及少量的其他元素所组成的合金。其中除Fe外，C的含量对钢铁的机械性能起着主要作用，故统称为铁碳合金。它是工程技术中最重要、用量最大的金属材料。 分类及性质 按含碳量不同，铁碳合金分为钢与生铁两大类，钢是含碳量为0.03%～2%的铁碳合金。碳钢是最常用的普通钢，冶炼方便、加工容易、价格低廉，而且在多数情况下能满足使用要求，所以应用十分普遍。按含碳量不同，碳钢又分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。随含碳量升高，碳钢的硬度增加、韧性下降。合金钢又叫特种钢，在碳钢的基础上加入一种或多种合金元素，使钢的组织结构和性能发生变化，从而具有一些特殊性能，如高硬度、高耐磨性、高韧性、耐腐蚀性，等等。
《第二节 金属材料》课堂教学教案教学设计
金属材料 【教学目标】 宏观辨识与微观探析：认识合金的特征性质；了解常见合金的分类、组成和用途；掌握铝和氧气反应及铝和氢氧化钠溶液反应的产物和本质；从宏观上学习新型金属的类型、用途，从微观上辨析单一金属、合金、新型金属的区别与共同点，体会微观粒子的变化对宏观物质的性质的影响。 证据推理与模型认知：通过物质分类的基本模型，理解通单一金属、合金和新型合金的异同，通过结合理论与实际感知化学学习的魅力，为后续的化学知识的学习奠定坚实的方法基础。 科学探究与创新意识：熟悉新型合金的类型和用途，了解稀土元素的概念，熟练掌握物质的量在化学方程式计算中的应用，体会化学研究过程中的科学方法。 科学精神与社会责任：通过对物质的量在化学方程式计算中应用的理解，掌握求解相关应用问题的方法，建立高效学习的科学精神。 【教学重难点】 认识合金的特征性质；了解常见合金的分类、组成和用途；正确认识氧化铝的两性；熟悉新型合金的类型和用途，了解稀土元素的概念以及稀土金属的应用场景和在我国的地位，熟练掌握物质的量在化学方程式计算中的应用，根据题意列出方程并求解出答案。 【教学过程】 第一课时 【引入】成都飞机制造厂研制的中国第五代隐身重型歼击机歼-20为我国的国防安全作出了很大的贡献。该战机使用了钛合金、耐热合金等多种特殊性能的合金。你知道什么是合金吗？合金与其成分金属在性质上有何差异？ 【新课】 一、合金 1．定义：由两种或两种以上的金属与金属(或非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。 2．性质：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面不同于各成分金属。 (1)硬度：合金的硬度一般大于成分金属。 (2)熔点：合金的熔点多数低于成分金属。 为什么合金硬度比成分金属大？
钛合金的特点和主要用途
钛合金的特点和主要用途 钛合金是一种以钛为主要成分的合金材料，具有很多独特的特点，使 其在各个领域得到广泛应用。以下是钛合金的主要特点和用途。 1.优异的强度与重量比：钛合金具有较高的强度和刚性，与其他金属 相比，其重量轻很多。这使得钛合金在航空航天、汽车和运动器材等领域 中得到广泛应用。在航空航天领域，使用钛合金可以降低飞机或火箭的重量，提高燃料效率和载荷能力。 2.优异的耐腐蚀性能：钛合金具有优异的耐腐蚀性能，能够在酸、碱、盐等各种恶劣环境下稳定工作。这使得钛合金成为化工、海洋、生物医学 等领域中耐腐蚀设备和部件的理想选择。 3.良好的生物相容性：钛合金对人体组织具有良好的生物相容性，在 医学领域应用广泛。例如，钛合金可用于制造生物人工关节、植入体和牙 科修复材料等，对人体几乎没有不良反应。 4.抗疲劳、抗热疲劳性能优异：钛合金具有出色的抗疲劳和抗热疲劳 性能，在高温或高压工作环境下仍能保持稳定的性能。这使得钛合金成为 航空航天、汽车发动机和石油化工等重要部件的首选材料。 5.高纯度和优良的熔点：钛合金具有高纯度，可以通过化学提纯的方 法得到纯度达到99.9%以上的钛合金。此外，钛合金的熔点相对较高，可 以达到1668℃，使其在高温环境中具有较好的稳定性。 6.易于加工和成型：虽然钛合金比较硬，但由于其良好的可塑性和可 锻性，使其比其他金属更容易加工和成型。钛合金可通过各种方式进行加工，包括锻造、挤压、轧制、拉伸、旋压和锻压等。这使得钛合金在各种 领域中成为制造复杂结构和特殊形状件的理想选择。
根据以上特点，钛合金在各个领域都有广泛的应用。主要领域包括： 1.航空航天领域：钛合金在航空航天领域中用于制造飞机结构件、发动机部件、导弹、火箭等。其优异的强度和重量比能够降低飞机的重量，提高燃料效率和飞行性能。 2.汽车工业：钛合金在汽车制造中用于制造车身结构件、发动机零部件和悬挂系统等。由于钛合金的强度和刚性较高，以及抗疲劳性能优异，可以减少车辆的重量，提高安全性和燃油效率。 3.化工行业：由于钛合金具有优异的耐腐蚀性和热稳定性，被广泛应用于化工设备和管道系统。例如，在化学反应器、换热器、塔器以及蒸发器中使用钛合金可以提高设备的使用寿命和效率。 4.生物医学领域：由于钛合金的生物相容性和耐磨蚀性，被广泛用于制造人工关节、植入骨板和牙科修复材料等。在骨科手术中，钛合金具有良好的生物相容性，可以与人体组织良好结合，避免了排斥反应。 5.运动器材：钛合金在制造运动器材方面具有广阔的应用前景。由于其优良的强度和轻量化特性，使得钛合金能够制造高强度、耐用的高性能体育器材，如高尔夫球杆、自行车车架和网球拍等。 除了以上列举的领域，钛合金还被广泛用于船舶建造、电子设备、石油化工、纺织工业和卫生器械等领域。随着技术的进步和应用的扩大，钛合金的用途将会越来越广泛。
钛合金型号及性质【大全】
工业纯钛YA1、YA2、YA3： 冲压性能优良。可进行各种形式的焊接, 焊接性能良好, 焊接接头可达基体属强度的90%。易于锯和砂轮切割, 机械加工性能良好。耐蚀性能优良用于350℃以下、受力小的零件及冲压成各种复杂形状的零件。如火电站凝汽器；船用海水腐蚀的管道系统、阀门、泵；化工热交换器、泵体、蒸馏塔；海水淡化系统、镀铂阳极；飞机的骨架、蒙皮、发动机部件、横梁等。 钛合金TA6： 具有良好的焊接性能, 有较高的蠕变强度, 但工艺可塑性较低, 可热状态下变形, 东日合金在承受轴向负荷时, 对切口没有敏感性, 切削性能尚好400℃以下工作的零件及焊接件。
钛合金TA7： 冲压性能差, 热塑性尚好。东日可进行各种形式的焊接, 性能良好, 焊接接头强度和塑性可与基体金属相等。机械加工性能与工业纯钛相同。耐蚀性良好, 高温热稳定性良好做500℃以下长期工作的结构件, 可做各种模锻件。 钛合金TA8： 热塑性良好。东日可进行各种形式焊接, 焊接性良好。机加工性与工业纯钛相同。抗氧化性良好500℃以下长期工作零件。东日可以制造发动机压气机盘和叶片。 钛合金TC1： 冲压性良好。东日可进行各种形式焊接, 焊接性良好。机加工性与工业纯钛相同。抗氧化性良好做400℃以下工作的零件。适于各种板材，冲压和焊接零件。 钛合金TC2： 在350℃下,100h 的持久强度在400MPa以上, 热加工有良的塑性。加热到350-40 0℃, 没有发脆倾向, 因此, 可用其焊接在高温下工作的零件做500℃以下工作的零件、焊接件、模锻件和弯曲加工的零件等。 钛合金TC3：
冲压性差, 热塑性良好。可进行各种形式的焊接, 焊接接头强度可达基体金属强度9 0%。机械加工性能尚好, 需要用硬质合金, 大走刀量、慢速, 充分冷却。耐蚀性能良好,热稳定性好。东日金属是应用最广的钛合金之一做400℃以下长期工作的零件。 钛合金TC4： 材料的组成为Ti-6Al-4V ，属于(a+b) 型钛合金，具有良好的综合力学机械性能。比强度大。TC4的强度sb=1.012MPa，密度g=4.4*103 ，比强度sb/g=23.5 ，而合金钢的比强度sb/g 小于18。钛合金热导率低。钛合金的热导率为铁的1/5 、铝的1 /10，TC4的热导率l=7.955W/m·K。线膨胀系数=7.89*10-6 ℃，比热=0.612cal/g ·℃。 钛合金的弹性模量较低。TC4的弹性模量E=110GPa，约为钢的1/2 ，故钛合金加工时容易产生变形。TC4(Ti-6Al-4V) 和TA7(Ti-5Al-2.5Sn) 钛合金，采用两种注入方案进行表面改性，试验表明，钛合金经离子注入后，提高了显微硬度，显著地降低了滑动摩擦系数，有效地提高了耐磨性 . 为探明其改性机理，对注入与未注入样品进行了X射线光电子能谱(XPS)分析，获得满意的结果 .TC4 钛合金具有优良的耐蚀性、小的密度、高的比强度及较好的韧性和焊接性等一系列优点，在航空航天、石油化工、造船、汽车，模具、医药等部门都得到成功的应用。 钛合金TC5： 在350以下稳定, 在更高的温度下塑性下降。在热状态下可进行锻造、冲压等变形在350℃以下工作的零件。 钛合金TC9：
不锈钢与钛合金的强度对比表
不锈钢与钛合金的强度对比表 《不锈钢与钛合金的强度对比表》 一、简介 不锈钢和钛合金都是常见的金属材料，它们在工业、航空航天、医疗等领域都有着重要的应用。本文将从材料的强度角度对不锈钢和钛合金进行比较，帮助读者更深入地了解它们的特性和适用范围。 二、材料强度概述 1. 不锈钢的强度 不锈钢是一种具有高抗拉强度和耐腐蚀性的金属材料，通常用于制造压力容器、海洋设备等。根据不同的牌号和工艺，不锈钢的抗拉强度可达到几百兆帕。 2. 钛合金的强度 钛合金是一种重量轻、强度高的金属材料，其抗拉强度一般在几百兆帕至一千兆帕之间。由于其优异的强度和重量比，钛合金常用于航空航天、运动器材等领域。 三、不锈钢与钛合金的强度对比
1. 抗拉强度 不锈钢的抗拉强度通常在几百兆帕左右，而钛合金的抗拉强度则在几百至一千兆帕之间，因此在相同尺寸和重量下，钛合金的承载能力更大。 2. 轻量性 相较于不锈钢，钛合金具有更轻的密度和重量，因此在要求重量轻、强度高的场合，钛合金更为适用。 3. 耐腐蚀性 不锈钢在常温下具有良好的耐腐蚀性，而钛合金的耐腐蚀性则更加优异，尤其是在高温、强腐蚀介质下表现出色。 四、总结与展望 通过本文的对比分析，我们可以清晰地了解到不锈钢和钛合金在强度方面的差异。不锈钢适用于一般要求，而钛合金则更适用于对强度和重量有较高要求的领域。未来随着材料工艺的进步，相信不锈钢和钛合金都会得到更广泛的应用。 个人观点 在我看来，不锈钢和钛合金都是非常优秀的材料，各自具有独特的特
性和优势。在实际应用中，需要根据具体的场合和要求来选择合适的 材料，才能最大限度地发挥其优势。在未来的发展中，我相信这两种 材料都会迎来更广阔的发展空间。 以上是我的文章写作，希望对您有所帮助。不锈钢和钛合金是两种被 广泛应用于不同领域的金属材料，它们在强度、重量和耐腐蚀性等方 面都有着独特的优势。在工程设计和材料选择中，正确地理解和应用 这两种材料对于提高产品的性能和降低成本都至关重要。 我们来看一下不锈钢材料的特点。不锈钢是一种铁合金，其中掺杂了 至少11%的铬，以产生耐腐蚀性。不锈钢不容易生锈，因此得名。它 具有较高的强度、硬度和耐磨性，同时具有良好的加工和焊接性能。 不锈钢材料通常用于制造压力容器、管道、化工设备等领域。 而钛合金则是一种由钛和其他金属元素合金化而成的材料，具有优异 的强度、硬度和耐腐蚀性。相比其他金属材料，钛合金具有更轻的密 度和重量，同时具有良好的抗拉强度和疲劳强度。在航空航天、船舶 制造、医疗器械等领域有着广泛的应用。 从抗拉强度来看，钛合金在同样尺寸和重量下能够承受更大的荷载， 因此在对强度有较高要求的场合，如航空航天领域，钛合金更为适用。而不锈钢在耐腐蚀性方面表现更为出色，尤其在高温、强腐蚀环境下 具有良好的稳定性，因此在化工设备、海洋设备等领域有着广泛的应
tc4钛合金强度和钢强度
TC4钛合金强度和钢强度 引言 钛合金作为一种重要的结构材料，具有较高的强度和良好的耐腐蚀性能，在航空、航天、汽车、医疗器械等领域得到广泛应用。与之相比，钢具有较高的强度和韧性，并且价格相对较低。本文将对TC4钛合金强度和钢强度进行对比分析，并深入探讨其特点及应用。 TC4钛合金的强度特点 TC4钛合金是一种α+β型钛合金，其强度主要取决于其组织结构、合金元素的含 量以及工艺处理等因素。 组织结构对强度的影响 TC4钛合金的组织结构主要有两种形态，一种是等轴晶结构，另一种是板条状结构。等轴晶结构主要由α相和β相组成，而板条状结构主要由β相组成。对比而言，板条状结构具有较高的强度，而等轴晶结构则具有较高的韧性。 合金元素对强度的影响 TC4钛合金中的合金元素主要包括钛、铝、钒和铁。其中，钛元素具有良好的强度 和韧性，铝元素能够增加合金的强度和耐腐蚀性能，钒元素能够提高合金的稳定性和力学性能，铁元素能够提高合金的强度和塑性。 工艺处理对强度的影响 TC4钛合金的工艺处理主要包括热处理和冷变形两个方面。热处理能够改善合金的 强度和韧性，通过调节合金的组织结构来提高其性能；冷变形能够增加合金的强度和硬度，但也会降低韧性。 钢的强度特点 钢是一种铁碳合金，其强度主要取决于碳含量、合金元素以及热处理等因素。
碳含量对强度的影响 钢的碳含量主要影响其硬度和强度。当碳含量较高时，钢的硬度和强度较高，但韧性较差；当碳含量较低时，钢的韧性较好，但强度较低。 合金元素对强度的影响 钢中常见的合金元素有铬、镍、钼、锰等，不同合金元素对钢的性能有不同影响。例如，铬能够提高钢的耐腐蚀性能和强度，镍能够提高钢的韧性和耐热性能，钼能够提高钢的硬度和强度。 热处理对强度的影响 热处理是改善钢的性能和强度的重要方法之一。通过控制加热温度和冷却速率，可以调节钢的组织结构，从而提高其强度和硬度。 TC4钛合金强度与钢强度的比较 TC4钛合金和钢在强度方面有着不同的特点，下面将进行比较分析。 强度指标比较 在常温下，TC4钛合金的屈服强度一般在900MPa左右，抗拉强度一般在1000-1100MPa左右，而一般工程钢的屈服强度和抗拉强度可达到2000-3000MPa。可见，钢的强度明显高于TC4钛合金。 板条状结构的影响 TC4钛合金中的板条状结构使其相较于等轴晶结构具有较高的强度。而钢一般呈现出等轴晶结构，因此钢的强度较相对较低。 韧性比较 TC4钛合金相对于钢而言具有较高的韧性，这主要得益于其等轴晶结构。钢的韧性一般较差，但具有较高的强度。
金属分类及介绍
金属分类及介绍
金属 金属主要分为：有色金属和黑色金属。 黑色金属包括铁、铬、锰 有色金属是指铁、铬、锰三种金属以外的所有金属，大致按其密度、价格、在地壳中的储量及分布情况和被人们发现与使用情况的早晚等可将有色金属分为以下五类。 (1)轻有色金属：指密度小于4.5的有色金属。包括铝（Al）、镁（Mg）、钠（Na）、钾（K）、钙（Ca）、锶（Sr）和钡（Ba）。这类金属的共同特点是：密度在0.53～4.5，化学活性大、与氧、硫、碳和卤素的化合物都相当稳定。所以这类金属多采用熔盐电解法及金属热还原法提取。 (2)重有色金属：重有色金属一般指密度在4.5以上的有色金属，其中有铜（Cu）、镍（Ni）、铅（Pb）、锌（Zn）、钴（Co）、锡（Sn）、锑（Sb）、汞（Hg）、镉（Cd）和铋（Bi）。 (3)贵金属：括金（Au）、银（Ag）和铂（Pt）族元素铂（Pt）、铱（Ir）、锇（Os）、钌（Ru）、钯（Pd）、铑（Rh）。 由于它们对氧和其他试剂的稳定性，而且在地壳中含量少，开采和提取比较困难，故价格比一般金属贵，因而得名贵金属。 (4)半金属：半金属一般是指硅（Si）、硒（Se）、碲（Te）、砷（As）和硼（B）。其物理化学性质介于金属与非金属之间，如砷是非金属，但又能传热导电。此类金属根据各自特性，具有不同用途。硅是半导体主要材料之一；高纯碲、硒、砷是制造化合物半导体的原料；硼是合金的添加元素等。 (5)稀有金属：稀有金属通常是指那些在自然界中含量很少，分布稀散或难从原料中提取的金属。下面一些金属一般被认为是稀有金属：锂、铷、铯、铍、钨、钼、钽、铌、钛、锆、铬、钒、铼、镓、铟、铊、锗、钪、钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钋、镭、锕、钍、镤和铀以及人造趋铀元素等。 在许多场合人们直接使用某种纯金属，而在更多的场合，人们使用几种金属的合金或各种含金属的复合材料。按其结构，合金可分为：固溶体、金属化合物、磁性合金、机械混合物、钢铁、铝合金、铜合金、耐蚀合金、耐热合金、钛合金、非晶态金属 1. 固溶体 一种金属与另一种金属或非金属熔融时相互溶解、凝固时形成组成均匀的固体，就称金属固溶体。 2. 金属化合物（金属互化物）
第三章 钛合金及合金化原理
第三章钛合金及合金化原理 3.1钛合金相图类型及合金元素分类 1.钛合金的二元相图 （1）第一种类型与α和β均形成连续互溶的相图。只有2个即Ti-Zr和Ti-Hf 系。钛、锆、铪是同族元素，其原子外层电子构造一样，点阵类型相同，原子半径相近。这两元素在α钛和β钛中溶解能力相同，对α相和β相的稳定性能影响不大。温度高时，锆的强化作用较强，因此锆常作为热强钛合金的组元。 （2）第二种类型β是连续固溶体，α是有限固溶体。有4个：Ti-V Ti-Nb Ti-Ta Ti-Mo系。V、Nb、Ta、Mo四种金属只有一种一种体心立方，所以它们与具有相同晶型的β-Ti形成连续固溶体，而与密排六方点阵的α-Ti形成有限固溶体。 V属于稳定β相的元素，并且随着浓度的提高，它急剧降低钛的同素异晶转变温度。V含量大于15%时，通过淬火可将β相固定到室温。对于工业钛合金来说，V在α钛中有较大的浓度（>3%），这样可以得到将单相α合金的优点（良好的焊接性）和两相合金的有点（能热处理强化，比α合金的工艺塑性好）结合在一起的合金。Ti-V系中无共析反应和金属化合物。 Nb在α钛中溶解度大致和V相同（约4%），但作为β稳定剂的效应低很多。Nb含量大于37%时，可淬火成全β组织。 Mo在α钛中的溶解度不超过1%，而β稳定化效应最大。Mo含量大于1%时，可淬火成全β组织.Mo的添加有效地提高了室温和高温的强度。Mo室温一个缺点是熔点高，与钛不易形成均匀的合金。加入Mo时，一般是以Mo-Al中间合金形式（通过钼氧化物的铝热还原过程制得）加入。 （3）第三种类型与α、β均有限溶解，并且有包析反应的相图。Ti-Al、Ti-Sn、Ti-Ca、Ti-B、Ti-C、Ti-N、Ti-O等。5%～25% Al浓度范围内的相区范围内存在有序化的α2（Ti3X）相,它会使合金的性能下降。铝当量Al*=Al% +1/3Sn%+ 1/6Zr% + 1/2Ga% + 10[O]% ≤ 8%～9% 。只要铝当量低于8%～9%，就不会出现α2相。Sn是相当弱的强化剂，但能显著提高热强性，以锡合金化时，其室温塑性不降低而热强性增加。微量的B可细化钛及其合金的大晶粒，Ga可以与钛良好溶合，并显著提高钛合金的热强性。氧是较“软”的强化剂，在含量允许的范围内时，不仅可保证所需的强度水平，而且可以保证足够高的塑性。 （4）第四种类型与α、β均有限溶解，并且有共析分解的相图，有Ti-Cr、Ti-Mn、Ti-Fe、Ti-Co、Ti-Ni、Ti-Cu、Ti-Si、Ti-Bi、Ti-W、Ti-H。 Ti-Cr系中，形成的Ti2Cr化合物有两种同素异晶形式，其固溶体以δ和γ表示。Cr属于β稳定元素，在α钛中的溶解度不超过0.5%。Cr含量大于9%时，通过淬火可将β相固定到室温。Cr可以使钛合金有好的室温塑性并有高的强度，同时可保证有高的热处理强化效应。 Ti-W系中,会产生偏析转变：β′↔α + β′′。偏析反应温度较高，Ti-W系的热稳定性比Ti-Cr合金高的多。W在α钛中的溶解度不高。W含量大于25%时，通过淬火可将β相固定到室温。 氢降低钛的同素异晶转变温度，形成共析反应，从而使β固溶体分解而形成α相和钛的氢化物，在共析温度下氢在α钛中的溶解度为0.18%。氢组成间隙型固溶体，属于有害杂质，会引起钛合金的氢脆。在非合金化钛和以α组织为基的单相钛合金中，氢脆的主要原因是脆性氢化物相的析出，急剧降低断裂强度。在两相合金中，不形成氢化物，但形成氢的过饱和固溶体区，在低速变形时引起脆性断裂。在β相含量小的合金中，这两种产生联合作用。纯钛和近α组织的钛合
新版高中化学讲义：合金
一、合金的定义、特点、结构 1. 合金的定义：由两种或两种以上的金属(或金属和非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。 2. 合金的特点 ①合金的硬度及机械性能一般优于各成分金属 ②合金的熔点一般低于它的各成分金属 3. 合金的结构 纯金属内原子的排列十分规整合金内原子层之间的相对滑动变得困难 二、铁合金 1. 生铁和钢的对比 生铁钢 含碳量2%～4.3%0.03%～2% 性能硬度大、抗压、性脆、可以铸造成型有良好的延展性、机械性能好、可以锻轧和铸造用途制造机座、管道等制造机械和交通工具等 第23讲合金 知识导航 知识精讲
2. 钢的分类 (1)碳素钢 含碳量性能及用途 低碳钢低于0.3%韧性、焊接性好，但强度低，用于制造钢板，钢丝和钢管等 中碳钢0.3%~0.6%强度高，韧性及加工性好，用于制造钢轨、车轮和建材等 高碳钢高于0.6%硬而脆，热处理后弹性好，用于制造器械、弹簧和刀具等 (2)合金钢 也叫特种钢，是在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能，如强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀等。 名称主要合金元素主要特性主要用途 不锈钢铬、镍比较稳定，不易生锈，具有很强的抗腐 蚀能力 医疗器材、厨房用具和餐具、地铁列车 的车体材质等 超级钢Mn、C、Al、V强度很大，能够实现钢板的轻薄化汽车、航空和航天等领域 锰钢锰韧性好，硬度大钢轨、轴承、钢模、挖掘机铲斗、坦克 装甲 硅钢硅导磁性好变压器、发电机和电动机中的铁芯钨钢钨耐高温、硬度大刀具 三、铝合金 制取向铝中加入少量的Cu、Mg、Si 、Mn、Zn及稀土元素等 性能密度小、强度高、塑性好、易于成型、具有较强的抗腐蚀能力等 用途制造炊具、门窗、飞机和宇宙飞船外壳的原料 四、新型合金 1. 新型储氢合金材料的研究和开发将为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。 2. 钛合金、耐热合金和形状记忆合金等广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。 资料卡片——用途广泛的稀土元素 镧系元素(57～71号元素)及钇和钪，共17种元素，称为稀土元素。 我国是稀土资源大国。到目前为止，我国的稀土储量、稀土产量、稀土用量和稀土出口量均居世界第一位。 稀土金属既可以单独使用，也可用于生产合金。在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被称为“冶金工业的维生素”。例如，在钢中加入稀土元素，可以增加钢的塑性、韧性、耐磨性、耐热性、耐腐蚀性和抗氧化性等。因此，稀土金属广泛应用在冶金、石油化工、材料工业（电子材料、荧光材料、发光材料、永磁材料、超导材料、染色材料、纳米材料、引火合金和催化剂等）、医药及农业等领域。 对点训练
人教版化学 九年级下册 8.1金属材料 知识点讲义(无答案)
知识点讲义——第八单元金属和金属材料 课题1 金属材料 知识点1 几种重要的金属〔重点〕 1．金属材料 〔1〕金属材料包括纯金属和合金两大类，日常生活中常用的金属有铁、铜、铝等，合金有铁 合金、铝合金、铜合金、钛合金等。 〔2〕金属材料开展史：商朝时人们开场大量使用青铜器；春秋时期开场冶铁；战国时期开场 炼钢。铜和铁一直是人类广泛应用的金属材料。在100多年前，又开场了铝的使用，铝具有密度小 和抗腐蚀等许多优良性能，如今铝的年产量已经超过了铜，仅次于铁，而位于第二位。 【易错点津】纯金属属于金属材料，但金属材料不一定是纯金属，也可能是合金。 2．金属的物理性质 〔1〕相似性：常温下金属都是固体〔汞除外〕，有金属光泽，有导电性、导热性和良好的延展 性，密度较大，熔、沸点较高。 〔2〕差异性： ①金属导电性比拟：银、铜、金、铝、锌、铁、铅，导电性从左至右逐渐减弱。 ②金属密度比拟：金、铅、银、铜、铁、锌、铝，密度从左至右逐渐减小。 ③金属熔点比拟：钨、铁、铜、金、银、铝、锡，熔点从左至右逐渐降低。 ④金属硬度比拟：铬、铁、银、铜、金、铝、铅，硬度从左至右逐渐减小。 ⑤金属的颜色：铁、铝等大多数金属都呈银白色，而铜呈紫红色，金呈黄色。 3．决定物质用处的因素 物质的性质在很大程度上决定了物质的用处，但这不是唯一的决定因素。在考虑物质的用处时，还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。 [引申拓展] “性质决定用处〞，这一传统的说法正在受到挑战。我们不能完全根据物质的性质 来确定物质的用处，要综合考虑多种因素，使物质的应用得到充分的发挥，以最小的投入换取最大 的价值。 身边的化学——【金属之最】地壳中含量最高的金属元素——铝；人体中含量最高的金属元素——钙； 目前世界年产量最高的金属——铁；导电、导热性最好的金属——银； 熔点最高的金属——钨；熔点最低的金属——汞； 密度最大的金属——锇；密度最小的金属——锂；硬度最高的金属——铬。 知识点2 合金〔难点〕 1.合金的概念 在金属中加热熔合某些金属或非金属，制得的具有金属特征的物质就是合金。如钢铁、钛合金等。 【易错点津】认为合金中含有的全部是金属是错误的，有的合金是由金属与金属熔合而成的，也有的合金是由金属 与非金属熔合而成的，无论哪种情况，合金中至少含有一种金属。此外，合金中的成分是熔合到一起，而不是互相化合， 组成合金的各成分仍保持各自的特性，所以合金是混合物。 2.生铁和钢 生铁和钢是含碳量不同的两种铁合金。