钛材料的分类
钛合金的组织和分类
钛合金的组织和分类
嘿，朋友们！今天咱们要来好好聊聊钛合金的组织和分类，这可真是个超级有趣的话题呢！
想象一下，钛合金就像是一个神秘的宝藏世界，里面有着各种各样奇妙的组织。
比如说，等轴组织，这就像是一群整齐排列的小士兵，坚守着自己的岗位，让钛合金有着稳定的性能。
再看看魏氏组织，哇哦，那简直就像一幅独特的画作，有着别样的美感和特点。
钛合金的分类也特别丰富多样呢！有α型钛合金呀，它就像是一位温柔而坚定的伙伴，有着很好的耐腐蚀性和高温稳定性。
这不就像我们身边那些总是很可靠的朋友嘛！还有β型钛合金，它呀，活力满满，有着超强的强度和韧性，这不就是那个随时都能爆发小宇宙的厉害角色嘛！
咱就说，在航空航天领域，钛合金可是大显身手呢！那些酷炫的飞机、火箭，要是没有钛合金，怎么能飞得那么高、那么快呢？这就好像没有翅膀的鸟儿怎么能翱翔天空呢！在医疗领域，钛合金也发挥着重要作用，用于制作各种医疗器械和植入物，帮助人们恢复健康，多了不起呀！
咱好好想想，要是没有钛合金的这些组织和分类，我们的生活得失去多
少精彩呀！钛合金真的是太神奇、太重要啦！所以说呀，我们要好好去了解它、研究它，让它为我们创造更多的奇迹和美好！
我的观点就是，钛合金的组织和分类是非常值得我们深入探索和研究的，它们有着巨大的应用潜力和价值，能给我们的生活带来更多的改变和进步！。
钛材料分类与用途
钛材料分类与用途
邹建新
从矿物材料到最终的民用、军用材料，钛材料可分为10多种：
※钛精矿
※高钛型炉渣
※天然金红石
※人造金红石
※高钛渣（酸渣、氯化渣）
※ TiCl
4
※钛白粉（锐钛型和金红石型）
※海绵钛（金属钛）
※钛合金
※钛的精细化工产品
等。
其中主要的有钛精矿、高钛渣、钛白粉、海绵钛、钛合金材料。
金属钛、钛合金：用于航空航天及民用产品；
钛矿：生产钛渣、人造金红石、钛白粉；
、钛白粉；
钛渣：生产TiCl
4
TiCl
：生产海绵钛、氯化钛白粉；
4
海绵钛：用于生产金属钛或钛材。
最终产品主要是钛白、钛材。
其它钛化工产品可用作颜料和催化剂。
渣
47%
其它用途1%
硫酸颜料
10%合成金红
石
19%
图 根据最终用途分类的总钛铁矿需求
——《钒钛产品生产工艺与设备》，化工出版社，2014.01。
ams4991b标准
AMS4991B标准AMS4991B标准是一项关于钛合金材料的技术规范，下面将对这一标准进行详细的介绍和解读。
一、引言AMS4991B标准由美国航空航天材料规范委员会（AMS Committee）制定，旨在规定钛合金材料的化学成分、机械性能、加工工艺等要求，以及对其进行质量控制的方法。
二、材料分类根据AMS4991B标准，钛合金材料被分类为不同的等级，其中包括Ti-6Al-4V、Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo等。
每种材料均有其独特的化学成分和性能要求。
三、化学成分要求根据AMS4991B标准，钛合金材料的化学成分需要满足严格的要求，包括元素含量、杂质含量等。
各种元素的百分比限制确保了材料的优良性能和可靠性。
四、机械性能要求AMS4991B标准规定了钛合金材料的机械性能要求，包括抗拉强度、屈服强度、延伸率等。
这些性能指标决定了材料在不同应力条件下的可靠性和可用性。
五、加工工艺根据AMS4991B标准，钛合金材料的加工工艺需要符合一系列的规定，包括熔炼、锻造、热处理等。
这些工艺要求确保材料的可靠性和一致性。
六、质量控制方法AMS4991B标准详细阐述了钛合金材料的质量控制方法，包括化学成分分析、机械性能测试、无损检测等。
这些质量控制方法的严格执行确保了材料的质量稳定性和可追溯性。
七、应用范围AMS4991B标准规定的钛合金材料广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械等领域。
其优异的性能和可靠性使得钛合金成为重要的结构材料。
八、未来发展趋势随着科学技术的不断进步和应用领域的不断拓展，钛合金材料也在不断发展和创新。
未来，AMS4991B标准可能会随之更新和完善，以满足不断变化的市场需求和技术要求。
结论AMS4991B标准是一项关于钛合金材料的重要技术规范，通过对化学成分、机械性能、加工工艺等方面的要求，确保了钛合金材料的优良性能和可靠性。
该标准的应用范围广泛，并不断适应未来的发展趋势。
在使用钛合金材料时，我们可以依据AMS4991B标准进行选择和质量控制，以确保材料的可靠性和安全性。
主要钛产品简介
主要钛产品简介成都工业学院材料工程学院邹建新攀枝花学院材料工程学院彭富昌1 钛矿物种类钛占地壳质量的0.56%（钒只占0.02%），在元素含量中排列第9位，在自然界基本上以共生矿存在，含钛矿物有70多种。
包括钒钛磁铁矿、钛铁矿、金红石矿、板钛矿、白钛石等。
如图 1所示。
其中最重要的是钒钛磁铁矿与钛铁矿两种。
金红石矿含钛量最高，但储量较低。
钛矿按形成条件又分为岩矿和砂矿，按晶型结构又分为三种：锐钛型（A型）、金红石型（R型）、板钛矿型（B型）。
攀西钒钛磁铁矿属于锐钛型岩矿，砂矿主要分布在海滨地区。
图 1 钒钛磁铁矿（左）和金红石（右）2 钛产品分类从矿物材料到最终的民用、军用材料，钛产品可分为10多种：①钛精矿；②高钛型炉渣；③天然金红石；④人造金红石；⑤钛渣（酸渣、氯化渣）；⑥TiCl4；⑦钛白粉（锐钛型和金红石型）；⑧海绵钛（海绵状金属钛）；⑨钛（合金）材；⑩钛的衍生品；等。
其中第③第④第⑤种又统称为富钛料。
其中主要的钛产品有钛精矿、钛渣、钛白粉、海绵钛、钛合金材料。
3 钛产品的主要用途金属钛、钛合金：用于航空航天、工业生产及民用产品；钛矿：生产钛渣、人造金红石、硫酸法钛白粉；钛渣：生产TiCl4、硫酸法钛白粉；TiCl4：生产海绵钛、氯化法钛白粉；海绵钛：生产钛（合金）锭；钛（合金）锭：生产钛（合金）材；钛（合金）材：用于设备制造或作为结构性材料。
最终产品主要是钛白、钛（合金）材。
其它钛化工产品可用作颜料和催化剂。
全球各种主要用途耗用钛矿的大致比例如图 2所示。
90%以上的钛矿最终形成钛白，只有不到10%的钛矿最终形成金属钛。
图 2 根据用途分类的总钛矿需求参考文献：1. 邹建新，彭富昌.钒钛概论[M]，北京：冶金工业出版社，20192. 邹建新，崔旭梅，彭富昌.钒钛化合物及热力学[M]，北京：冶金工业出版社，20193. 邹建新，周兰花，彭富昌.钒钛功能材料[M]，北京：冶金工业出版社，2019 47%其它用途1%硫酸颜料10%石19%。
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。
钛及钛合金材料精品整理
一、钛及钛合金材料（一）材料1.碘化钛碘与粗钛在低温下直接作用生成挥发性的碘化钛，经加热使碘化钛分解，再沉积而得到高纯度的金属钛称为碘化钛。
牌号：TAD. 符号：Til2. 纯度＞%（wt）主要用于科研，如测试纯钛的化学性能、物理性能、合金化研究等。
2.海绵钛含钛的矿石从金红石（Tio2）存在，经氯（Cl2）化生成四氯化钛（TiCl4），再用活性金属（Mg或Na）还原得到海绵状的金属钛（Ti）称为海绵钛。
镁法海绵钛：MHTi纳法海绵钛：NHTi海绵钛是疏松多孔，纯度（wt），其硬度HB为100-157，是钛工业生产的原料。
海绵钛分级见表1.3.工业纯钛含有一定量的氧、氮、碳、硅、铁及其他元素杂质的α相钛称为工业纯钛。
工业纯钛的含钛量≮%（wt）按杂质元素含量把工业纯钛划分为四个级别，见表2.表1 海绵钛分级（MHTi）GB/T2524-2002表2 工业纯钛分级GB/.4.钛合金以钛为基体金属元素和含有其他合金元素及杂质元素所组成的合金称为钛合金。
钛合金举例见表3.表3 钛合金GB/5.ELI钛及钛合金具有超低间隙杂质元素的钛及钛合金称为ELI钛及钛合金。
如：Ti-6Al-4V ELI.为了改善低温钛及钛合金的塑性和韧性开发出来的超低间隙元素的钛及钛合金，由于间隙元素含量小，其溶于钛后减小了钛晶格歪曲，随温度降低，钛的强度增加，而塑性和韧性下降的很小，在室温-253℃条件下具有强度高，良好的塑性和高的断裂韧性。
（二）标准1.常用标准（钛）（1）中国标准①GB：国家强制性标准②GB/T: 国家推荐性标准③GJB: 国家军用标准④YB: 部颁标准⑤YY: 行业标准⑥YS/T: 行业标准⑦NY/T: 行业标准（2）国际及外国标准①ISO：国际标准化组织标准②ANSI：美国国家标准a.ASTM: 美国材料试验协会标准-T(MIL-STD): 美国军标c.AMS: 美国金属学会标准③TOCT: 原苏联国家标准AMTY:原苏联国家航空技术委员会标准④JIS: 日本工业标准⑤EN: 欧洲标准委员会标准⑥DIN: 德国标准WL：德国航空材料标准⑦BS: 英国标准⑧NF: 法国标准2.钛及钛合金牌号对照表43.有关标准检验项目表54.产品标准参考表6、表75.出口用标准（三）国际组织与标准化机构1.部分国际组织、国家标准化机构和标准代号2.与金属材料有关的部分国外协会、学会及专业标准代号。
钛和钛合金的介绍
钛和钛合金的介绍
钛，是一种金属元素，它的化学符号是Ti，原子序数是17。
它和其他金属元素相比，既不能像铁那样形成金属间化合物（如TiC），也不能像钛那样形成氧化物（如TiO）。
因此，钛在工业
上被广泛用于制造火箭的推进系统、化工设备、飞机发动机、医
疗器械和军事上的防辐射设备等。
钛合金是一种比强度很高的材料，在航空航天领域中应用广泛。
它是一种比较难熔的金属，熔点和沸点都很低，在空气中不
易氧化。
钛合金的强度很高，比强度一般在35以上。
但它的延
展性和耐热性差，受高温作用容易被氧化而失去强度。
钛合金分为两大类：一类是普通钛合金；另一类是超低钛合
金（一般为Ti-6Al-4V）。
普通钛合金是由钛、铜、铝等元素组成的铁基和铝基合金。
超低钛合金由钛、镍、铁和铜组成。
目前，
美国已将镍和铁等元素掺入超低钛合金中，提高了超低钛合金的
强度和韧性。
钛及钛合金在常温下具有很好的强度和韧性，但在高温下强
度和韧性急剧下降。
—— 1 —1 —。
钛材料的焊接分析
钛材料的焊接分析一、钛材料的特性分析钛及钛合金分类工业纯钛：TA1、TA2、TA3。
钛合金：α钛合金、β钛合金、α+β钛合金。
钛材性能优异、质量小（密度4.51g/cm3），强度高，耐腐蚀性优良，低温性能好，在海水和大多数酸、碱、盐介质中均有优良的抗腐蚀性能，在尿素生产中，其耐腐蚀性比超低碳奥氏体不锈钢还高10倍。
钛制品的焊接特点钛设备焊接极易氧化、氮化和脆化。
①在400℃时即开始大量吸氢，氢是钛最有害的元素之一，使钛的塑性与韧性降低，导致脆裂，在冷却时，氢来不及逸出而产生气孔，故一般要求钛材中含量小于0.01％～0.15％，若母材含氢量大，则应预先进行脱氢处理。
②钛在600℃以上就会急剧地和氧、氮化合，生成TiO2和TiN（硬度极大），使焊接接头的塑性和韧性下降，并会引起气孔和裂纹缺陷。
③当加热到800℃以上，TiO2即溶解于钛中并扩散深入到金属钛的内部组织中，形成0.01～0.08mm厚的中间脆性层。
温度越高，时间越长，氧化、氮化也越严重，焊接接头的塑性急剧下降。
要求钛中含氧量小于0.1％～0.15％，钛还极易与碳形成脆性的碳化物，降低塑性和可焊性。
④熔点高，1608～1725℃，热容量大，导热性差，焊接接头容易过热，晶粒粗大，尤其是β钛合金，焊接接头塑性下降最明显，若为结构刚性大的工件，在焊接应力的作用下还会导致产生裂纹。
⑤钛在氢和残余应力作用下，可能出现冷裂纹，必须严格控制焊接接头中的氢含量。
钛一旦沾染铁离子，即变脆，这是促使钛材产生裂纹的重要原因之一。
钛材焊接变形较大，校正困难。
二、影响钛材焊接质量的因素1.气体杂质对焊缝金属性能的影响钛具有很高的化学活泼性，与空气中的氧、氮有极高的亲和力。
在较低的温度下，钛与氧相互作用生成一层致密的氧化膜，随着温度的提高，氧化膜的厚度随之增厚，超过600℃钛开始吸氧并使氧溶解到钛中。
温度再高，钛的活性就会急剧增加并与氧发生激烈反应而生成钛的氧化物。
钛在300℃以上开始吸氢，在700℃以上开始吸氮。
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钛材料的分类
钛是一种具有轻质、高强度、耐腐蚀等优异性能的金属材料，广泛用于航空、航天、医疗、化工等领域。
钛材料可以根据其组成、制备工艺和用途的不同，分为不同的分类，主要包括：
1.纯钛（Pure Titanium）：
纯钛是最基本的钛合金，主要由钛元素组成，具有良好的耐腐蚀性、强度和轻质的特点。
纯钛主要用于一些对腐蚀性要求极高的环境，如医疗器械、海洋工程等。
2.α-β型钛合金（Alpha-Beta Titanium Alloy）：
这类合金是由α相和β相两种钛的晶体结构组成，具有较高的强度和良好的塑性。
常见的α-β型钛合金包括Ti-6Al-4V（钛-6%铝-4%钒）等，广泛应用于航空、航天、汽车和医疗等领域。
3.α型钛合金（Alpha Titanium Alloy）：
该类合金主要由α相的钛组成，具有良好的耐高温性能，适用于高温环境下的应用。
其中Ti-5Al-2.5Sn（钛-5%铝-2.5%锡）是一种常见的α型钛合金。
4.β型钛合金（Beta Titanium Alloy）：
β型钛合金主要由β相的钛组成，具有低密度、高强度和优异的热加工性能。
其中Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo（钛-3%铝-8%钒-6%铬-4%锆-4%钼）是一种典型的β型钛合金。
5.高温钛合金（High-Temperature Titanium Alloy）：
高温钛合金具有优异的高温强度和抗氧化性能，适用于航空发动机、航天器件等高温环境。
常见的高温钛合金包括Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo（钛-6%铝-2%锡-4%锆-2%钼）等。
6.超强度钛合金（Super Titanium Alloy）：
这类合金通常采用先进的合金设计和制备工艺，以实现更高的强度和优越的性能。
超强度钛合金常用于一些对轻质高强度要求极高的领域，如航空航天。
7.医用钛合金（Medical Titanium Alloy）：
医用钛合金主要用于制造人体植入物，如骨板、关节置换等。
这类合金需要具有优异的生物相容性和耐腐蚀性能，通常采用纯钛或α-β型钛合金。
以上分类是基于钛合金的组成和性能特点进行的一般性分类。
实际应用中，根据具体需求，可以选择不同类型的钛合金来满足特定的工程要求。