金红石的资源分布及应用

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我国金红石矿资源分布_开发及技术现状

我国金红石矿资源分布_开发及技术现状

我国金红石矿资源分布、开发及技术现状①吴 贤3,张 健,康新婷,黄 瑜(西北有色金属研究院,陕西西安710016)摘要:天然金红石是制取钛白粉、海绵钛、四氯化钛等钛系列产品的优质原料。

我国金红石矿资源丰富,广泛分布于湖北、山西、河南、陕西、安徽、江苏、广东、广西、海南等多个省区。

原生金红石矿是我国金红石矿的主要工业类型,其占金红石资源总储量的86%,而金红石砂矿仅为14%。

目前,我国开发利用的金红石矿主要是海滨砂矿,原生金红石矿仅限小规模开发,其主要原因是因为我国原生金红石矿品位低、粒度细、矿物组成及互相嵌布关系复杂,一些主要伴生的有用矿物与金红石矿物的可选性差别较小,采用单一选矿方法难于分离。

金红石矿开发采用的选矿技术主要有重选、磁选、浮选、电选和酸浸,其选矿工艺是由以上两种或两种以上选矿技术组成的联合工艺。

选矿工艺复杂,流程长,建厂投资大,经济效益低下,是我国金红石矿开发存在的主要障碍。

关键词:金红石;选矿技术;重选;磁选;浮选;电选;酸洗中图分类号:T D954 文献标识码:A 文章编号:0258-7076(2007)-0146-05 金红石是已知70多种含钛矿物中最重要的钛矿物之一,含T iO290%~99%,比重为4.2~4.3、硬度6~6.5。

天然金红石是制取钛白粉、海绵钛、四氯化钛等钛系列产品的优质原料。

用金红石为原料,采用氯化法生产高档钛白粉具有增白能力强、高分散性、化学性质不活泼、白度、遮盖力好等优良指标,而广泛用于涂料、塑料、搪瓷、橡胶、油墨和化纤等行业[5]。

近年来随着我国钛工业的飞速发展,对其原料金红石需求量急剧增加,因此加速该种矿产资源的开发,势在必行。

1 我国金红石矿资源分布现状金红石矿主要分为原生金红石矿和金红石砂矿两大类型。

到目前为止,我国已发现金红石矿床、矿化点88处,分布于17个省、市、区,以湖北、河南、陕两、江苏、山西及山东为主(占全国总储量的96%)。

经过勘查的有50处,探明储量大约1530×104t(金红石T iO2)。

金红石

金红石

1绪论钛是一种金属元素,灰色,原子序数22,相对原子质量47.87。

能在氮气中燃烧,熔点高。

钝钛和以钛为主的合金是新型的结构材料,主要用于航天工业和航海工业。

我国拥有丰富的钛资源,主要是钛铁矿和金红石,本文着重讲解金红石的相关选别流程及其中所选用的药剂。

目前我国共发现金红石矿床59处,其中大型矿床13个,中型矿床11个,小型矿床35个,探明总储量1亿t以上。

随着勘探工作的深入,可能还要增加,尽管各地矿石性质有些差异,但它们之间却有很多相似之处。

有人通过7个金红石矿石工艺特性的分析,认为这7个矿床的金红石矿石有下述共同特点。

品位低,一般含TiO2.2%~4%左右,伴生有钛铁矿,钛赤铁矿、赤铁矿、磁铁矿等磁性矿物,这些磁性矿物的密度均大于4·2 g/cm3与金红石密度4·2~4·3 g/cm3相近,脉石矿物含有角闪石、绿泥石、石榴石、磷灰石、榍石、云母和长石等。

2 金红石的选别工艺金红石嵌布粒度较细,一般为0.01~0.2mm不等。

属细粒、微细粒不均匀嵌布,粒度区间大,一般0·037~0·074mm粒级较多。

多数金红石以单体、集合体形式沿矿石的片理方向,呈断续的条纹、条痕、微细条带排列;有的与蛭石、水云母混生成团块;有的为角闪石、黑云母包裹。

金红石与脉石矿物关系复杂,与脉石矿物接触不平整,金红石晶面常粘有硅酸盐矿物;另一方面脉石矿物中包裹着细小金红石,金红石集合体中又包裹着细小的脉石矿物;金红石常与钛铁矿、榍石形成连晶;有的金红石单晶的一端为铁金红石,另一端为金红石;由于矿石为氧化-半氧化矿石,金红石表面被铁质、钛质污染形成一层氧化膜。

由于金红石资源品位低,粒度细小,矿石成分复杂,因而选矿工艺流程长,多采用重选,磁选,浮选的联合工艺流程。

随着我国经济的发展,金红石精矿需求量增加,导致金红石矿开发力度加大。

但由于矿石中有用矿物金红石嵌布粒度细,其物理性质与脉石矿物较为接近,不同矿区矿石选矿工艺也有差别,因此近年来针对金红石选矿工艺流程进行了较多的试验室试验研究。

金红石主要成分

金红石主要成分

金红石的主要成分及其应用金红石是一种深红色的宝石,它的主要成分是铝酸盐矿物体系中的氧化铝矿物体系中的铁氧化物,化学式为Fe2O3。

金红石的成分除了铁氧化物外,还含有微量的其他金属元素,例如锰、钴、钛、镁等。

这些元素的含量决定了金红石的颜色、光泽和硬度等特性。

金红石广泛应用于珠宝、饰品、装饰材料、磨料等领域。

在珠宝和饰品方面,金红石通常用于制作项链、手链、戒指等,具有高雅典雅的质感和深厚历史文化的内涵。

在装饰材料方面,金红石可以作为高档台面、地面饰面材料,给家居生活带来高雅、奢华的感受。

此外,金红石在工业上还有着广泛的应用。

由于它具有良好的光学、磁性、电学和化学性能,因此可以用于制作高级磁性材料、催化剂、涂料、陶瓷等。

总之,金红石作为一种珍贵的宝石,具有奢华、高雅的品质和广泛的应用前景。

金红石化学式

金红石化学式

金红石化学式
金红石是一种稀有矿物,其含量较丰富的地方分布于澳大利亚,美国,南美洲,和英国。

它的化学由铄和氧组成,其化学式为Fe3O4 。

金红石是一种由三种过渡金属离子和四个氧原子组成的复合物,包括三个二价离子(Fe 2+,Fe 3+)和一个四价离子(O2-)。

因此,金红石的化学式可以表示为:Fe2+Fe3+2O2-。

金红石具有非常高的磁化比,其磁偏指数高达50-80,使其具有很强的磁性。

金红石具有极好的热稳定性,熔点在900℃以上,使其能够承受高温条件下的应力。

金红石也具有抗腐蚀的特性,可以在潮湿的环境下运行,同时可以耐受大多数化学物质的侵蚀。

金红石还具有一定的电磁屏蔽能力,可以抵抗低频电磁波(俗称电磁辐射)的影响。

因此,金红石广泛应用于电子工业,其中最常见的应用之一就是在电子产品中用作屏蔽层,可以吸收外界的电磁波,减少产品的干扰,提高电子产品的性能和可靠性。

此外,金红石还被广泛应用于航空航天,电力系统,化工,汽车等行业,在这些行业的应用主要体现在防护,涂层,陶瓷,磁芯,磁性材料,绝缘体等方面。

总之,金红石作为一种宝贵的矿物资源,有着广泛的应用前景。

它的化学式Fe3O4,众多的物理和化学性质使它可以应用到很多行业,它的强大性能也为社会和经济的发展做出了巨大的贡献,从而被更多的行业所重视和采用。

- 1 -。

金红石(Rutile)

金红石(Rutile)

书山有路勤为径,学海无涯苦作舟金红石(Rutile)TiO2【化学组成】常含Fe、Nb、Ta、Cr、Sn 等类质同像混入物。

当其中富含Fe 时称为铁金红石,Fe2+和Nb5+(Ta5+)可与成异价类质同像置换。

当Nb 大于Ta 时,称铌铁金红石;当Ta 大于Nb 时,称钽铁金红石。

金红石的成分可以作为标型特征:碱性岩中金红石富含Nb;基性岩和岩浆碳酸盐中金红石含V;伟晶岩中金红石含Sn;而月岩中的金红石则富含Nb 和Cr。

【晶体结构】四方晶系;a0=0.459 nm,c0=0.296 nm;Z=2。

金红石的晶体结构表现为O2-近似成六方紧密堆积,而Ti4+位于变形八面体空隙中,构成TiO6 八面体配位。

Ti4+配位数为6,O2-配位数为3。

在金红石的晶体结构中TiO6 配位八面体沿c 轴共棱成链状排列。

链间由配位八面体共角顶相连(图Y- 10)。

金红石沿c 轴延伸的柱状晶形和平行延伸方向的解理,反映链状结构的特征。

图Y-10 金红石的晶体结构(a) 离子堆积形式;(b) 晶体结构格架形式及多个晶胞叠置,[TiO6]八面体同棱联接成的链,其中示出了两种[TiO6]八面体链,一种是以晶胞体心中的Ti 为中心的[TiO6]八面体链,另一种是以晶胞角顶上的Ti 为中心的[TiO6]八面体链。

【形态】常见完好的四方短柱状、长柱状或针状(图Y-11),这与其形成条件有关。

当有Nb、Ta、Fe、Sn 等混入物存在时,常成双锥状、短柱状晶形,如伟晶岩中所见;而当结晶速度较快,则出现长柱状、针状晶形,如含金红石石英脉中所见。

双晶依(101)成肘状双晶和三连晶以及环状六连晶;依(301)成心状双晶者少见。

集合体成致密块状。

图Y-11 金红石的柱状晶体。

2024年金红石开发利用市场分析现状

2024年金红石开发利用市场分析现状

2024年金红石开发利用市场分析现状引言金红石是一种稀有的矿石,它的开发利用具有重要的经济和社会价值。

本文旨在对金红石开发利用市场进行分析,以便更好地了解当前的市场现状。

市场规模金红石的市场规模一直处于增长状态。

随着对珍贵矿石的需求不断增加,金红石的市场定位也越来越重要。

根据行业数据,金红石市场在过去五年中以平均每年10%的速度增长,预计在未来几年内将继续保持相同的增长趋势。

市场竞争金红石的开发利用市场竞争激烈。

目前,世界各地都有一些大型矿山开展金红石的开采工作。

例如,澳大利亚、巴西和南非等国家都是金红石生产的主要国家。

此外,一些小型的金红石矿山也在不断涌现,进一步加剧了市场竞争。

市场驱动因素金红石开发利用市场的增长受到多个因素的驱动。

首先,金红石具有广泛的应用领域,包括珠宝、电子产品和化妆品等。

这些领域的增长对金红石的需求有着直接影响。

其次,随着全球经济的发展,人们的收入水平提高,对奢侈品的需求也随之增加,这进一步推动了金红石市场的发展。

市场前景金红石开发利用市场具有广阔的前景。

随着科技的进步,金红石的开采和利用技术也在不断提高。

新的开采工艺和加工技术的出现使得金红石的开发成本不断降低,进一步推动了市场的发展。

此外,对环境友好型开采工艺的需求也将成为市场的一个重要驱动因素。

市场挑战金红石开发利用市场也面临一些挑战。

首先,矿石资源的稀缺性使得金红石的成本较高,这对市场的发展产生了一定的限制。

其次,金红石市场竞争激烈,新进入者需要具有较强的竞争力才能在市场中立足。

此外,环境保护的要求也对金红石的开发带来了一定的限制。

总结金红石开发利用市场具有较大的发展潜力,但也面临一些挑战。

市场规模不断扩大,市场竞争激烈,同时也受到矿石资源限制和环境保护要求的影响。

为了在市场中取得竞争优势,企业需要持续创新,提高技术水平,并关注环境可持续发展的问题。

(1500字)。

代县金红石矿矿石特征及应用前景分析

代县金红石矿矿石特征及应用前景分析
金 红 石精 矿 中硫 的含量 一 般不 会 超标 。矿石 中的磷 是 以磷灰 石 的形 式 存在 .由于在 重选 作 业 中 ,磷 灰
黑 色 、黑 棕 色 ,呈 粒状 、板 状 ,金 属光 泽 ,不
均 匀地 分布在 矿石 中 ,常被 金红 石 所交 代 ,交代 边 缘呈 棕 红色 。微量 钛铁 矿呈 显微 包 裹体 存在 于黑 色 金 红 石 中 。 钛 铁 矿 的 化 学 组 成 :TO 为 4 . %, i: 85 3
研究与探 ■
太 原 科 技 2 1 0 第 1期 0年

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向近东 西。在老 虎梁一带 向南 东东转折 ,倾 向南
西 .倾 角 3。3 。 0~ 5 .产状 与 围岩基 本 一 致 ,形 态 呈 膨 胀或 收缩 的带状 连续 展布 ,局部见 分 枝现 象 ,并 含有 围岩 捕掳 体 。
本 区超 基 性 岩 带 长 1 m,最 宽 处 达 40m, 1 k 0
金红石矿体赋存在该带中。矿体呈透镜状分布 ,一
般 长几百 米至 一千 米不 等 ,厚几 米 至上 百米 ,延 伸
几 十米至 几百 米 .主要 含矿 岩石 为 阳起 透 闪岩和 绿
石属坚硬岩石 。与矿体接触界线明显。 在含 矿 岩体 中 .品位 不够 工业 指 标 的部 分 构成
2 金 红石 矿床 的赋存 分布 特征
状 。金红 石 与绿 泥石 、透 闪石 共 生关 系密 切 ,而很 少 与普通 角 闪石 、阳起 石共 生 。 33 矿 体 围岩 .
矿体顶板 岩石 为斜 长角 闪岩及少量 角 闪变 粒

金红石的研究现状及地质学意义

金红石的研究现状及地质学意义
金红石 Zr 含量温度计是近些年提出的单元素溫度,许 多研究者已经尝试将该温度计应用于各种高级变质岩中(王 汝成,2005 ;Zack et al.2008 ;陈振宇,2009),并通过不 同变质阶段生成的金红石分别测量其 Zr 元素含量计算其形 成温度以反演变质岩变质演化的 P-T-t 轨迹 [4]。金红石可 以形成于进变质过程中,或退变质过程中,或变质峰期时等, 因此关于 Zr- 金红石温度计的研究要结合样品的岩相学、矿 物包裹体和微量元素、U-Pb 体系定年等方面予以综合考 虑,并对矿物的形成环境和形成世代加以限定,从而为合理 解释矿物中微量元素的分配及其记录的温度信息提供有效 制约。 3.4 金红石多型在高压 - 超高压变质作用中的标型意义
170 世界有色金属 2020年 12月下
金红石就是较纯的二氧化钛,一般含二氧化钛在 95% 以上,是天然 TiO2 同质三象(其他两象为锐钛矿和板钛矿) 中的最稳定者,乃自然界最常见的矿物之一,是提炼钛的重 要矿物原料,金红石分布极为广泛,不但在地壳中存在(地 壳中储量较少),而且在月岩和陨石中也已发现(张惠芬等, 1988a)。正确认识金红石的化学、物理特性、晶体结构特征, 以及金红石作为矿产资源的经济价值等方面的有关知识,对 研究金红石在地学中的应用提供了很多参考和依据 [1]。
3 金红石的研究现状 3.1 放射性测年体系
金红石含 U,低放射性成因 Pb 和较高的封闭温度的属 性,使得其成为 U-Pb 测年的良好载体,金红石微区原位 U-Pb 同位素定年研究是一个新的测年研究领域和趋势。和
2020年 12月下 世界有色金属 169
图 1 各颜色的金红石(d 为石英与金红石)
锆石一样,在金红石生长过程中 Hf 是几乎全部进入其晶格 的,所以说放射性成因的 Hf 基本可以忽略不计,因此也可 用 Lu-Hf 同位素体系进行研究,目前 Lu-Hf 体系的主要测 试手段为 LA-MC-ICP-MS 技术 [3]。 3.2 金红石的微量元素研究 :Nb 和 Ta、Cr 和 Nb
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金红石资源分布及应用姓名:王明学班级:采矿11-8班学号:07112971金红石资源分布及应用摘要:综述了我国天然金红石资源概况及成矿机理,选矿加工工艺、开发利用现状。

对我国金红石资源找矿现状及开发利用问题进行综合分析。

指出了存在的问题及解决方法。

关键词:金红石;资源;钛合金;性能及应用前言金红石是提炼金属钛的重要矿物原料,也是生产金红石型钛白粉的最佳原料以及高档电焊条必须的原料之一。

我国的钛资源非常丰富,位居世界第一,约占世界钛储量的48﹪,现探明的储量达9亿吨,但可经济利用的钛铁矿约1亿吨,金红石矿为数千万吨。

金红石资源含钛量占钛资源总量的 2.01%,其中金红石岩矿占1.52%,金红石砂矿占0.49%。

因此国内天然金红石资源是非常宝贵的,近年来金红石矿的地质勘查工作正在向纵深发展,并取得了令人振奋的可喜成绩。

综观世界经济,钛材在航空、建筑、汽车、生活休闲、医疗、化工、海洋开发等领域的强势需求,使国际钛材市场日趋火旺,国内钛材的需求量也在增长,增长幅度达到了两位数。

但我国天然金红石资源绝大部分为低品位的原生矿石,其储量占全国金红石资源总量的86%,而金红石砂矿仅为14%。

由于金红石资源品位低、粒度细小、矿石成分复杂,因而选矿工艺流程长,多采用重选、磁选、浮选的联合工艺流程。

某些矿区为了除去微量的S、P、Fe等杂质还需要焙烧或酸洗,所以加工成本高。

因此解决我国天然金红石的开发利用问题的关键是进一步加强地质探矿工作的科学研究(找大矿、找好矿)和选矿技术上的突破。

2.金红石资源分布概况金红石资源分布与其成矿地质背景、控矿因素、成矿地质条件有着密切的关系。

从鄂、豫、苏、晋、鲁诸省已发现的金红石矿床、矿化点相关资料的研究中,可找出金红石矿床的成矿机理。

2.1 金红石矿床的区域成矿地质背景、控矿因素、成矿地质条件2.1.1区域成矿地质背景中国金红石成矿的大地构造单元主要为秦岭造山系东段,次为中朝准地台、扬子准地台及华南造山带。

与成矿有关的地层主要为前寒武系及泥盆系的区域变质岩。

与成矿有关的主要构造为深大断裂。

与成矿有关岩浆岩主要为基性岩、次为超基性岩和蚀变岩等。

金红石矿主要分布在太行—恒山成矿带、东秦岭成矿带、辽东—鲁东成矿带、宁南—会东成矿带、东南沿海成矿带。

2.2.2 控矿因素⑴地层沉积变质型金红石矿床主要产于秦岭褶皱带,其矿床产出层位有元古宇和古生界。

榴辉岩型金红石矿床主要产于秦岭褶皱带东部的超高压、高压变质带以及郯庐断裂的东延部分,富矿层位为中古元古界。

热液蚀变型金红石矿床主要产于秦岭褶皱带东段,富矿层位为古生界,寒武纪—奥陶系。

变质蚀变岩型金红石矿床产于华北准地台山西台背斜恒山褶皱带变质蚀变岩带内,富矿层位为太古界恒山群古老变质岩系。

各时代的地层均遭受不同程度区域变质作用,金红石矿床则赋存在各种不同的变质岩系中。

⑵构造①大地构造环境控矿中国金红石矿床主要分布在秦岭构造带东段,次为中朝准地台,扬子准地台及华南造山带。

②褶皱根据典型矿床地质特征分析主要金红石矿床均赋存在构造的有利部位,褶皱构造的轴部及两翼的有利构造部位是成矿的有利部位。

2.2.3成矿地质条件⑴区域变质作用区域变质作用是金红石成矿的必要条件,我国典型金红石矿床,主要赋存在区域变质作用为主的中深部变质岩中,以中高压和中低压变质条件为特征。

⑵岩浆作用岩浆作用与金红石形成的关系,主要表现在两个方面,其一是岩浆分异作用使钛铁富集形成高钛岩浆;其二是岩浆结晶作用形成金红石矿床。

⑶热液作用热液作用与成矿的关系主要表现在高钛物质在变质作用过程中重熔形成高钛热液,高钛热液在构造区域动力作用下运移至适当部位结晶形成热液型金红石矿床;另一种则表现在使富含钛铁矿的岩石发生热液蚀变,形成蚀变岩型金红石矿床,变质作用使金红石颗粒变粗,并进一步富集成具有较好工业价值的矿床。

⑷风化作用风化作用使原生金红石矿床矿石结构松散,部分脉石矿物变化,使矿床选采能力提高,并提高其经济价值,而成为新型的风化矿床。

⑸沉积作用原生金红石矿体经风化、剥蚀,成矿物质经地表径流搬运、沉积,使金红石进一步富集而形成现代沉积型金红石矿床。

2.2 金红石资源分布基于金红石矿床的成矿背景、控矿因素、成矿地质条件,金红石主要产于变质岩系的含金红石石英脉中和伟晶岩脉中。

此外,在火成岩中作为副矿物出现,亦常呈粒状见于片麻岩中。

也以碎屑或砂矿形式分布于沉积岩或沉积物中。

我国金红石岩矿主要分布在湖北省枣阳的大阜山;山西省代县的碾子沟;河南省新县的杨冲等省。

其中湖北省金红石储量534.43万吨占全国750.86万吨的71.20%,山西省154.79万吨占20.60%,陕西省44.40万吨占5.90%。

金红石砂矿主要分布在河南省西峡县的八庙子沟;山东省莱西县的刘家庄和诸城市的上崔家沟;湖北省枣阳的大阜山;湖南省湘阴的望湘、岳阳的新墙河、华阳的三朗堰;安徽省潜山的黄埔古井;海南省万宁县的保定。

其中河南省金红石砂矿218.45万吨占全国256.86万吨的85%,山东省17.68万吨占6.9%,湖北省9.24万吨占3.60%,湖南省6.99万吨占2.70%,安徽省占1.15%,海南省占0.58%。

国外金红石主要产地在美国加利福尼亚州、南达科他州、阿肯色州、佐治亚州格雷夫斯山脉;安大略省萨德伯里;挪威;瑞典;德国;澳大利亚昆士兰、新南威尔士;发光金红石在瑞士和巴西都有发现。

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。

3.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。

3.1 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。

3.2 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。

3.3 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。

三种钛合金中最常用的是α钛合金和α+β钛合金;α钛合金的切削加工性最好,α+p钛合金次之,β钛合金最差。

α钛合金代号为TA,β钛合金代号为TB,α+β钛合金代号为TC。

钛合金按用途可分为耐热合金、高强合金、耐蚀合金(钛-钼,钛-钯合金等)、低温合金以及特殊功能合金(钛-铁贮氢材料和钛-镍记忆合金)等。

典型合金的成分和性能见表。

热处理钛合金通过调整热处理工艺可以获得不同的相组成和组织。

一般认为细小等轴组织具有较好的塑性、热稳定性和疲劳强度;针状组织具有较高的持久强度、蠕变强度和断裂韧性;等轴和针状混合组织具有较好的综合性能。

4.钛合金的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1800℃,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。

4.1比强度高钛合金的密度一般在4.5g/cm3左右,仅为钢的60%,纯钛的强度接近普通钢的强度,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。

4.2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。

4.3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。

4.4 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。

4.5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。

4.6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。

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