工业纯钛 TA1金属材料技术条件
ta1钛合金制备工艺
ta1钛合金制备工艺
TA1钛合金是一种常见的工业纯钛合金，也被称为Ti-6Al-4V合金。
下面是一种常见的TA1钛合金制备工艺：
1. 原料准备：准备纯度高的钛和适量的铝、钒等合金元素作为原料。
2. 熔炼：将原料加入真空电弧炉或惰性气体保护下的电弧炉中进行熔炼。
在高温下，钛和合金元素会熔化并混合均匀。
3. 铸造：将熔融的钛合金倒入预先准备好的砂型、陶瓷模具或金属模具中，进行铸造成型。
可以通过砂型铸造、连续铸造、等静压铸造等不同方法进行。
4. 精整：待铸造完成后，对铸件进行去除表面氧化物、毛刺和不良结构的处理。
这可以通过化学清洗、机械研磨、酸洗等方式进行。
5. 热处理：对铸件进行热处理，以消除内部应力和改善材料的力学性能。
常见的热处理方式包括固溶处理和时效处理。
6. 机械加工：对热处理后的铸件进行机械加工，如铣削、车削、钻孔等，以获得所需的形状和尺寸。
7. 表面处理：对加工后的零部件进行表面处理，如抛光、喷砂、阳极氧化等，以改善外观和耐腐蚀性能。
工业纯钛牌号TA1TA2
工业纯钛牌号TA1 TA2 0000钛合金的TA1和TA2是工业纯钛,主要应用于化工、造船、医疗等工作温度在350摄氏以下受力不大的耐蚀零件。
其中TA1中杂质:Fe=0.25%;C=0.1%;N=0.03%;H=0.015%;O=0.2%;其它元素=0.5%其中TA2中杂质:Fe=0.3%;C=0.1%;N=0.05%;H=0.015%;O=0.25%;其它元素=0.5%更多信息:(1)钛在空气和氧化性，中性水溶液介质中，其表面很易产生致密的氧化钛钝化膜，使钛的电极电位显著正移，大大提高了热力学稳定性。
以钝性系数来表示金属钝化后化学稳定性提高的程度，铁为0.18，镍为0.37，钼为0.49，铬为0.74，铝为0.82，而钛则为2.44。
钛在许多介质中具有比不锈钢、铝等好得多的耐蚀性。
(移动式容器还利用了钛比重轻、比强度高的特性)(2)钛不存在像铁素体钢那样的低温脆性问题，钛可以用做温度低至-269度的低温容器,但由于奥氏体不锈钢,铝,铜,等也可以用做低温容器,且比钛便宜,因此钛实际上很少用于低温固定式容器,在航空、航天中钛用做移动式低温容器，重要是利用了钛的高比强度、重轻量的特点。
(3)在海水、盐水等含氯介质中，碳素钢，低合金钢，一般不锈钢，铝耐蚀性均不好，而钛具有独特优异的耐蚀性，约有50%的钛容器用于抗含氯介质的腐蚀。
(4)由于钛的耐蚀性是由于表面氧化膜所致，因此一般的工业纯钛和钛合金在高温盐酸等强还原性介质中不耐蚀。
Ti-32Mo可耐盐酸腐蚀，但其塑性和工艺性能差，尚未列入压力加工钛材标准，也未列入本标准中作为容器用钛。
(5)钛在一定条件下的发烟硝酸、干氯气、甲醇、三氯乙烯、液态四氧化二氮，熔融金属盐，四氯化碳等介质可能产生燃烧、爆炸或应力腐蚀，使钛容器产生恶性事故，钛容器对这些介质应回避或慎用。
(6)在温度超过500度的纯氧或温度超过1200度的空气中，钛会燃烧，因此钛容器不得在接触空气和氧的情况下接触明火，以避免钛容器燃烧。
TA1钛合金
TA1钛丝TA1ELI钛合金丝软态硬态丝
钛合金用途
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,钛合号近30种。
使用zui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）。
材质：TA1
规格：（30~200）mm×≤3000mm 锻造棒
（8~60）mm×≤4000mm 扎制棒
也可按客户要求生产
执行标准：ASTM , ASME, AMS, MIL,JIS,
GB/T2965-96
表面质量：黑皮棒磨光棒车光棒
TA1 化学成分上海冶韩❶❺❽-零❶❾--❶-❻❼❾❽。
工业纯钛TA1板材的研制
品 ) ! 精整 ! 检验 ( ! 酸碱洗 ) ! 包装 ! 入库。 产品执行标准 : GB T 3621- 94 。
1
研制结果
经过几轮试制 , 攀长钢已成功 生产出符合 GB
T 3621- 94 的 TA1 板材并交付用户使用, 产品的实 物质量( 表面质量、 内部性能 ) 获得了用户的高度评 价。具体检测结果如表 1、 表 2、 表 3。
2
2. 1
工艺研究
研制的技术难点 由于攀长钢公司有十多年为用户加工钛板的经
0. 0082 0. 0006 0. 075
0. 025 0. 0093 0. 0008 0. 091 0. 024 0. 0068 0. 0004 0. 076 0. 033 0. 0084 0. 0042 0. 097 0. 054 0. 0087 0. 0081 0. 043 0. 0076 0. 0026 0. 022 0. 0093 0. 0016 0. 02 0. 11 0. 1 0. 11
0. 022 0. 0093 0. 0016 0. 022 0. 012 0. 0012
收件日期 : 2008- 04- 17 修回日期 : 2008- 09- 17 作者简介 : 王怀柳 ( 1973 年 10 月 ) , 男 , 重庆市忠县人 , 主任工程师 , 1998 年毕业于内蒙古科技大学钢铁冶金专业 , 从事新品开发及工艺管理 工 作 , 现供职于攀钢集团长城特殊钢有限责任公司钛材项目部。 Tel: ( 0816) 3653305; E- mail: wanghuailiu@ sina. com
T able 2 Uniformity of chemical compositions in TA1 ingots %
退火温度对纯钛TA1_织构及各向异性的影响
第50卷第4期中南大学学报(自然科学版) V ol.50No.4 2019年4月Journal of Central South University (Science and Technology)Apr. 2019 DOI: 10.11817/j.issn.1672−7207.2019.04.007退火温度对纯钛TA1织构及各向异性的影响张贵华，江海涛，吴波，杨永刚，田世伟，郭文启(北京科技大学 工程技术研究院，北京，100083)摘要：通过X线衍射(XRD)和电子背散射衍射(EBSD)等分析技术，研究退火温度对冷轧态TA1钛板显微组织及织构的影响规律。
研究结果表明：TA1钛板冷轧退火后，微观组织发生再结晶并形成典型的双峰分裂基面织构特征。
在退火温度不大于700 ℃时，组织变化主要以回复与再结晶的形核生长为主，生成>011(和)3<0231 )22111(类型再结晶织构组分，此时轧制织构组分逐渐消失；当退火温度达到800 ℃时，晶粒变化以合并1><00长大为主，再结晶织构组分>1)2(的强度也继续增强。
同时，织构组分对板材的各<0011213(和>1<001132向异性有着直接影响，由于棱锥型织构>11)2<00112(再结晶织构组分特征的作用，可开动3(和>1<0011)32的滑移系统分别为易激活的柱面<a>滑移和较难开动的基面<a>滑移或棱锥面<c+a>滑移，从而导致板面内TD方向的拉伸强度比RD方向的拉伸强度大，而45°方向强度最低，从而产生较大的板面各向异性。
关键词：TA1钛板；织构；退火；再结晶；各向异性；电子背散射衍射(EBSD)中图分类号：TG146.23 文献标志码：A 文章编号：1672−7207(2019)04−0806−08 Effect of annealing temperature on texture and anisotropy ofmechanical properties of pure titanium(TA1) sheetZHANG Guihua, JIANG Haitao, WU Bo, YANG Yonggang, TIAN Shiwei, GUO Wenqi (Institute of Engineering Technology, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)Abstract: The effect of evolution of microstructure and texture of commercially pure titanium (TA1) annealed at different temperatures was investigated by X-ray diffraction (XRD), and electron backscattered diffraction (EBSD). The results show that recovery and recrystallization of the cold rolled TA1 titanium sheet occur during the annealing process, and typical TD-split basal texture was formed. When the annealing temperature is below 700 ℃, the microstructure is characterized by recovery and recrystallization, and recrystallization texture components are presented. The as-rolled texture component is gradually weakened and disappears with the increase of the heat treatment temperature. When the annealing temperature reaches 800 ℃, the grain growth is dominated by merged-growth and the intensity of11)2(recrystallized texture component continue to increase. In addition, anisotropy11<00<03(and>1>011)32of mechanical properties of TA1 sheet is related to the texture components. Due to pyramid textures>011(3<0312 and>11(recrystallization textures, the cylinder <a> slip is respectively easier to be activated and the base <00)2211<a> slip or pyramidal plane <c+a> slip becomes more difficult to be activated respectively, which leads to greater tensilestrength in the TD direction than the RD direction of the sheet. As a result, the anisotropy of mechanical properties of TA1 sheet is caused.Key words: TA1 titanium sheet; texture; annealing; recrystallization; anisotropy; electron backscattered diffraction (EBSD)收稿日期：2018−05−15；修回日期：2018−08−27基金项目(Foundation item)：国家重点研发计划项目(2016YFB0101605) (Project(2016YFB0101605) supported by the National Key Research and Development Program of China)通信作者：江海涛，博士，教授，从事金属材料方面研究；E-mail：****************.cn第4期张贵华，等：退火温度对纯钛TA1织构及各向异性的影响807工业纯钛在航空航天、舰船、核能等高科技领域均有广泛的用途[1−4]，在实际的应用中，除了固有的腐蚀性能外，其机械性能也是设计的重要标准。
探讨TA1工业纯钛的TIG焊接
探讨TA1工业纯钛的TIG焊接钛材是一种新型材料，具有许多优良性能，如密度小、抗拉强度高、比强度大，高温下仍具有足够高的强度，另外它还具有优良的抗腐蚀性能和低温冲击性能。
随着冶炼技术的提高，钛材产量迅速增长，已越来越多地用于航空、军工、仪表等重要尖端技术和先进设备上。
1 工业纯钛的焊接特点TA1工业纯钛虽具有许多优良特点，但钛的化学性质活泼，对加热敏感，加热至300℃开始吸氢，从400℃开始吸氧，从600℃开始吸氮，所以焊接过程中会存在一些问题，因此对钛设备的制造来说焊接是关键的工艺。
1.1 焊接接头易脆裂TA1工业纯钛焊接时，氧、氮、氢、碳、铁对于钛材焊接是不利的。
含氧量增加，焊缝强度随之增加，而塑性显著下降；对于提高焊缝的抗拉强度、硬度，降低焊缝的塑性，氮比氧更加明显；焊缝含氢量变化对焊缝冲击性能的影响最为显著，随着含氢量的增加，焊缝冲击性能下降，而且在焊接时氢由高温熔池向较低温度的热影响区扩散，热影响区析出TH2量增加，使热影响区的脆性增大，最后出现延迟裂纹；碳与钛在高温下生成碳化钛也能使焊缝塑性下降，产生裂缝；钛与黑色金属混杂，会被铁离子污染，产生焊接裂纹。
所以为了保证TA1的焊接接头性能，在焊接时要尽量避免混入这些元素。
1.2 过热与性能劣化钛的熔点高，热容量大，导热差，所以钛材焊接时，焊后冷却速度应当保持在一定的范围内，不能过快也不能过慢，当冷却速度快时，高温β相易转变成不稳定的组织α’相，对接头塑性不利；而当冷却速度慢时，焊缝及热影响区容易产生晶粒粗大的过热组织，降低接头性能。
所以焊接时要选择合适的焊接线能量和合适的冷却速度，保证焊接接头的机械性能。
2 TA1工业纯钛的焊接工艺通过以上对TA1工业纯钛的性能和焊接时存在问题的分析，制定了相应的焊接工艺，采用钨极氩弧焊进行焊接工艺评定试验。
2.1 试验材料母材为10mmTA1板，下料尺寸为125×400mm，焊丝为φ1.2ERTA1ELI，母材及焊材化学成分及力学性能见表1，保护气体选用99.99%氩气。
TA1_Q235钢累积叠压变形特性及界面组织
压变形实验 , 制成 Q235/ T A1/ Q235 圆柱复合试样. T A1 和 Q235 钢 经表面 处理后 , 将 TA1 夹在 两块 Q235 钢之间, 按 Q235/ TA1/ Q235 叠 合后, 在一定 的变形温度、 应变速率条件下, 以一定的变形程度进 行压缩变形. 为了获得大的累积压下量, 每次压制 后 , 在试样两端面叠加 Q235 钢( 如图 1 所示 ) , 然后 再进行压制, 应变速率为 0 01 s- 1 . 为了减少摩擦, 在试样 两端 涂敷 石 墨. 应 用 光学 显微 镜 和 Cam bridgeS250MK2 型扫描电子显微镜 ( SEM ) 分析界面 组织 ; 使用 CM T 4105 微电子万能试验机测量 T A1/ Q235 钢轧制复合板界面的剪切强度 , 剪切强度试样 如图 2 所示 .
2) 中冶京诚工程技术有限公司 , 北京 100176 1) 北京科技大学土木与环境工程学院 , 北京 100083 3) 北京科技大学材料科学与工程学院 , 北京 100083
摘
要
采用累积叠轧压方法 , 研究了 T A 1/ Q235 钢累积叠压变形特性及界面组织 . 研究结果表明 : 随着总应 变的增加 , T A1 范 时 , 在 Q235 钢侧 , 呈现出非常明 显的垂直于压缩方 向的 时 , 金属间化合 物的厚度为 0 7~ 1 m, 当
使用cmt4105微电子万能试验机测量ta1q235钢轧制复合板界面的剪切强度剪切强度试样如图针对钢材组织细化日本学者伸泰提出了累积叠轧焊方法该方法被认为是大变形工艺中惟一能生产大块超细晶金属材料的方法将累积叠轧焊方法用于复合板的制备通过超常规大变形加工可以提高复合板的结合性能制备出高品质的钛在高温复合变形过程中两种材料的变形行为有很大的差异不同的变形行为对两种材料的复合将产生很大的影响因此研究钛碳钢复合时的变形规律具有重要的意义本文提出了采用单向累积叠压模拟累积叠轧焊的实验方法通过研究钛碳钢复合变形过程中两种金属的变形行为以及微观组织探讨钛碳钢复合变形规律及其对材料复合特性的影响优化复合制备工艺为高品质累积叠轧焊钛碳钢复合板的制备提供依据
纯钛产品知识点总结
纯钛产品知识点总结纯钛是一种非常优质的金属材料，具有优良的耐腐蚀性、耐磨性和良好的生物相容性，被广泛应用于航空航天、生物医药、化工等领域。
本文将对纯钛产品的知识点进行总结，包括纯钛的性质、加工工艺、应用领域等方面的内容。
一、纯钛的性质1. 化学性质纯钛具有良好的化学稳定性，能在常温下耐酸、耐碱、不发生氧化。
它对盐水、海水、苛性液等有着很好的耐蚀性，在氧化性气体中也不会发生氧化反应。
2. 物理性质纯钛具有低密度、高强度、良好的延展性和韧性。
它的密度仅为4.5g/cm3，比铁轻约60%，却具有比铁更高的强度。
另外，纯钛具有良好的塑性和可塑性，可通过加工变形成各种形状的制品。
3. 生物相容性纯钛具有良好的生物相容性，被广泛应用于人体植入材料。
它不会引起过敏反应、排斥反应和毒性反应，与人体组织和骨骼结合良好，因此在骨科手术、牙科种植等方面得到了广泛的应用。
二、纯钛的加工工艺1. 熔炼与浇铸纯钛是利用钛砂或者钛铁矿等钛原料进行冶炼熔炼，制成板材、棒材、管材等原材料。
然后再通过浇铸成型，制备不同形状和规格的钛合金零件。
2. 热加工热加工是指将原始钛材料进行加热处理，使其变软并具有可塑性，然后通过锻打、轧制等方式进行加工成形。
热加工可以提高纯钛的塑性和可塑性，有效降低其硬度，使其更容易进行成形和加工。
3. 冷加工冷加工是指在常温下对纯钛材料进行锻压、拉伸、弯曲等加工，以改变其外形和尺寸。
冷加工可以降低材料的强度和硬度，提高其延展性和韧性，对于制备复杂形状和精密零件非常有利。
4. 表面处理纯钛表面经过酸洗、酸抛倒棒、电化学抛光、阳极氧化等工艺处理，可以提高其表面光洁度和耐蚀性。
此外，纯钛也可实现涂层附着、喷涂、沉积等表面处理，使其具有更广泛的应用领域。
三、纯钛产品的应用领域1. 航空航天纯钛具有良好的强度、刚度和疲劳强度，被广泛应用于航空航天领域的飞机、导弹、航天器等结构部件和发动机零部件。
另外，纯钛还可用于制备各种航空航天工具、仪器和设备。
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工业纯钛TA1
化学成分
Ti
Fe
Si
C
N
H
O
GB/T 3620.1-94
基
≤0.15
≤0.10
≤0.05
≤0.03
≤0.015
≤0.15
用途
用于热交换器或凝汽器管等。
毛坯类型
无缝管或焊管
进口焊管
热轧棒材
进厂状态
退火（M）
退火
热
处理
代码
0
0
参数
GB/T3625-1995
GB/T 2965-1996
20℃
100℃
200℃
300℃
400℃
500℃
99.9%钛
250
200
150
120
100
99.2%钛
400
350
280
200
170
99.0%钛
600
450
350
270
200
高温长时性能
（TA2*）
温度
350℃
400℃
450℃
蠕变
σ10-4
σ10-5
持久
σ104
σ105
（100h）191
（100h）176
热处理
一般在退火态使用。推荐的完全退火制度为650～720℃，0.5～2h；
去应力退火制度为530～550℃，0.5～1h或470～490℃，2～4h。
焊接
氩气保护电弧焊应用较多，也可等离子焊、电阻焊、气体保护扩散焊等。
冷加工
说明
耐蚀性能
溶液
离海岸
24米海区
离海岸
240米海区
40%氯化铁
饱和氯化钠
20%
氢氧化钠
腐蚀率
（mm/年）
0.000
0.000
0.000
（室温）
0.002
（95℃）
＜0.127
（室温）
＜0.127
（沸腾）
＜0.127
（室温）
＜0.127
（沸腾）
耐腐蚀级别
A级（完全耐腐蚀）
备注
工业纯钛有TA1、TA2、TA3三个牌号，以TA1纯度最高。
*数据引自宝鸡有色研究院“工业纯钛”及“机电工程材料手册”资料。
国外相近牌号
ASTM B338 Gr.2；
JIS H4631第2种（TTH35WD）
（100h）98
工业纯钛TA1
*物
理
性
能
临界温度
℃
α/β相转变点
熔点
900～995℃
1660℃±10℃
线膨胀系数
α×106
20～100℃
20～200℃
20～300℃
20～400℃
20～500℃
20～600℃
8.0
8.6
ห้องสมุดไป่ตู้9.1
9.25
9.4
导热系数
λ
20℃
100℃
200℃
300℃
400℃
500℃
16.3
毛坯截面尺寸
试样取样位置
力学性能不低于
σbMPa
370～530
345
370
σ0.2MPa
275～450
250
δ10%
20(标距50mm)
20（定标距）
20（δ5）
Ψ%
30
AKUJ
冷弯角
验收标准
GB/T3625-1995
ASTM B388
及相应标准
GB/T 2965-1996
高温短
时性能
试验值
σb
温度
16.3
16.3
16.7
17.2
比热
C
20℃
100℃
200℃
300℃
400℃
500℃
540
540
630
670
710
750
弹性模量
20℃
100℃
200℃
300℃
400℃
500℃
E GPa
108
102
95
87
79
71
密度
kg/m3
4510
工艺性能
冶炼
锻造
可锻造，挤压，轧制与冷拉。热加工温度为800～900℃，注意润滑及吸气。当冷加工率达到30%～60%时，需中间退火处理。