钛合金与铝合金的区别
金属合金的定义
金属合金的定义1. 介绍金属合金是一种由两种或两种以上不同金属元素组成的材料。
它们以固态的形式存在，其中原子间有着强大的相互作用。
金属合金具有许多独特的物理和化学性质，使其在各个领域得到广泛应用。
2. 金属合金的组成金属合金由基础金属和合金元素组成。
基础金属是金属合金中占比最多的金属，而合金元素则是添加到基础金属中以改变其物理和化学性质的金属。
合金元素的添加可以改变金属的硬度、强度、耐腐蚀性等特性。
以下是一些常见的金属合金组成：1.铜合金:–青铜：铜 + 锡–常铜：铜 + 锌–钴铜：铜 + 钴–镍银：铜 + 镍 + 锡2.铁合金:–不锈钢：铁 + 铬 + 镍–韧铁：铁 + 碳–合金钢：铁 + 钴 + 镍 + 铬3.铝合金:–铝青铜：铝 + 铜–铝镁合金：铝 + 镁–铝锰合金：铝 + 锰4.钛合金:–钛铝合金：钛 + 铝–钛钒合金：钛 + 钒–钛镍合金：钛 + 镍3. 金属合金的制备方法金属合金的制备方法多种多样，常见的方法包括：a. 熔炼熔炼是制备金属合金最常用的方法之一。
它涉及将基础金属和合金元素一同加热至熔融状态，然后混合均匀。
在冷却过程中，原子重新排列形成新的晶体结构，从而形成金属合金。
b. 机械合金化机械合金化是将金属粉末和合金元素粉末在球磨机中一起球磨，使其在微观层面发生冷焊接。
这种方法使得金属颗粒与合金元素颗粒之间形成固态溶液，最终形成金属合金。
c. 表面处理表面处理在金属表面上涂覆一层合金元素，通过热处理或电化学处理使其与基础金属发生反应，从而形成金属合金。
这种方法通常用于提高金属的耐腐蚀性或增加其表面硬度。
4. 金属合金的应用金属合金在许多领域都有广泛的应用。
下面是一些典型的应用领域：a. 汽车工业金属合金在汽车工业中被广泛用于制造发动机零件、车身结构、悬挂系统等。
它们具有优良的强度和耐腐蚀性，可以提供更安全和可靠的汽车。
b. 航空航天工业由于金属合金具有较低的密度和良好的机械性能，它们在航空航天工业中被广泛用于制造飞机、火箭和卫星等。
浅析钛合金与铝合金异种金属焊接技术 胡寻新
浅析钛合金与铝合金异种金属焊接技术胡寻新摘要：众所周知，由于铝合金、钛合金具有耐蚀性好、比强度高以及密度小等多方面的优势，这也是铝合金、钛合金等有色金属能够广泛的被运用在化工领域、车辆制造、交通运输以及航空航天等领域的重要因素。
此外，将铝合金与钛合金异种金属进行焊接，对于尽可能的将两种材料的性能发挥出来具有积极意义。
关键词：钛合金；铝合金；异种金属；焊接技术钛合金和铝合金具有密度小、比强度高、耐蚀性好等特点，在航空航天、交通运输、车辆制造、化工领域等具有广泛的应用。
现代工程中复杂工况条件对工件的服役性能提出了更高的挑战，促进了复合结构的发展和应用。
由钛合金和铝合金构成的复合构件可最大限度发挥两种材料的性能特点。
由于钛合金和铝合金在热物理性能和力学性能上存在显著的差异，造成了两者在焊接过程当中容易出现气孔、裂纹等诸多问题。
其中由于冶金反应形成金属间化合物是造成Ti/Al异种材料接头性能恶化的重要原因之一。
高效的实现钛合金和铝合金的焊接，并获得满意的接头性能，一直是异种材料焊接领域的关注热点。
1铝合金和钛合金的焊接性由于铝合金、钛合金的热物理性能、力学性能等方面的差异较为明显，因此在焊接性方面是相对较差的，并且两种金属在焊接的过程中也会出现不同类型的问题，具有代表性的有以下几种：①氧化问题。
铝和钛都具有极易氧化的特点，这是导致铝合金与钛合金很难焊接的最主要原因。
②相容性差。
由于铝与钛的相容性都较差，因此融合形成固溶体焊缝困难较大，很难融合。
具体来说，在665℃的情况下，钛在铝中的溶解度处于0.26%至0.28%范围内，而在常温20℃左右的环境下，那么其溶解度为0.07%，因此即便在高温的环境下焊接，也是较为困难的。
③焊接变形问题。
由于铝与钛等类型的有色金属，在线胀系数与热导率方面间的差异较为明显，因此在焊接铝合金与钛合金的过程中，焊接变形的情况也是较为常见的。
④气孔问题。
在钛低温焊接的过程中，由于氢在钛中的溶解度是相对较大的，因此在焊接时会出现不同形状的气孔，这也导致焊接阶段出现脆裂、韧性降低的核心因素。
金属材料的强化方法
金属的五种强化机制及实例溶强化⑴纯金属加入合金组元变为固溶体，其强度、硬度将升高而塑性将降低，这个现象称为固溶强化.（2）固溶强化的机制是：金属材料的变形主要是依靠位错滑移完成的故凡是可以增大位错滑移阻力的因素都将使变形抗力增大，从而使材料强化。
合金组元溶入基体金属的晶格形成固溶体后，不仅使晶格发生畸变，同时使位错密度增加.畸变产生的应力场与位错周围的弹性应力场交互作用，使合金组元的原子聚集在位错线周围形成"气团"。
位错滑移时必须克服气团的钉扎作用，带着气团一起滑移或从气团里挣脱出来使位错滑移所需的切应力增大.（3）实例：表1列出了几种普通黄铜的强度值，它们的显微组织都是单相固溶体，但含锌量不同，强度有很大差异。
在以固溶强化作为主要强化方法时，应选择在基体金属中溶解度较大的组元作为合金元素，例如在铝合金中加入铜、镁；在镁合金中加入铝、锌;在铜合金中加入锌、铝、锡、镍；在钛合金中加入铝、钒等。
表1 几种普通黄铜的强度（退火状态）表1儿种普通黄铜的强度（退火状态）对同一种固溶体，强度随浓度增加呈曲线关系升高见图1。
在浓度较低时，强度升高较快，以后渐趋平缓，大约在原子分数为50 %时达到极大值。
以普通黄铜为例:H96的含锌量为4 % , ob为240MPa ,与纯铜相比其强度增加911 %;H90的含锌量为10 % , ob为260MPa ,与H96相比强度仅提高813 %.2 细晶强化素都对位错滑移产生很大的阻碍作用，从而使强度升高.晶粒越细小，晶界总面积就越大，强度越高，这一现象称为细晶强化。
（2）细晶强化机制:通常金属是由许多晶粒组成的多晶体晶粒的大小可以用单位体积内晶粒的数目来表示数目越多，晶粒越细。
实验表明，在常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属有更高的强度、硬度、塑性和韧性。
这是因为细晶粒受到外力发生塑性变形可分散在更多的晶粒内进行，塑性变形较均匀，应力集中较小此外，晶粒越细,晶界面积越大，晶界越曲折，越不利于裂纹的扩展.⑶实例:ZG35CrMnSi钢强化工艺工件铸造后经过完全退火，正火，再进行亚温淬火加高温回火热处理.该工艺处理的主要好处在于提高了本工件的强度和韧性。
铝合金,钛合金,镁合金,碳纤维材质自行车的优缺点
铝合金,钛合金,镁合金,碳纤维材质自行车的优缺点本文非原创，摘自中国自行车网：/news/show.php?itemid=2853 目前市场上自行车车价材质主要有铝合金车架、钛合金车架、镁合金车架、碳纤维自行车车架等几种，哪种材料的车架性能更加优越？车架材质选用哪种好？下面为大家详细介绍一下各种材质的自行车的优缺点，方便大家选购一款质地、价格、性能都完全复合自己的爱车。
●铝合金自行车车架的优点（1）可以制作重量轻的自行车车架铝的比重轻但不够硬，为了增强强度把它制成合金并施予热处理。
[热处理技术]采用时效析出增强法，简单地说，在金属内形成一种妨碍金属变形的物质。
在某种高温下进行热处理时，会引起时效析出，若没有经过这个程式的自行车车架，也会引起常温时效。
就是说把自行车车架放置在房间内也会逐渐变强。
许多铝合金制自行车车架用6061T6材料来制造。
T6标志表示经过热处理、时效。
若没有热处理的话强度只能达到1/2，或者1/5的程度。
有7075标志的自行车零件（如XTR曲柄等），严格来讲没有经过热处理。
也就是说因没有时效，因此是常温时效。
7075合金本来就必要进行热处理，通过热处理其强度可以增加5倍。
另外，7005合金也常用来制造自行车车架，它的强度比不上7075，但是它在常温下也能够进行足够的时效的材料。
这种材料也可用Padded加工制成薄料。
但是材料本身的强度及杨氏弹性模量低，因此加粗管道直径来提高刚性。
通常被称作铝制粗管道的是这种类型。
（2）车架长时间使用外观不怎么变化铝本身是很容易受腐蚀的金属，在空气中几乎不存在没有被氧化的铝，放置在空气中马上被氧化而形成很薄的氧化膜。
为什么不生锈呢？原因是该氧化膜达到一定的程度时防止继续生锈。
该氧化膜几乎是无色因此外观上不容易发现变化（有时会发白）另一方面，骑这种材料制造的自行车时，骑的次数越多，应力发生的次数也高，强度也显著引起变化。
近来为了谋求轻量，许多自行车车架使用薄料来制作（薄的程度已达到极限）这些都是使用没有疲劳极限的铝合金来制作自行车车架，到底长时间使用后强度变化将是如何呢！Dedacciai公司制作的SC61-10A等是表面施有喷丸硬化加工（KET处理）的管道，这种加工的目的是延长疲劳的寿命。
常见的金属材料
建筑领域
铝合金在建筑领域中用于制作 门窗、幕墙等，具有美观、耐 用、防火等特点。
其他领域
铝合金还广泛应用于电子、化 工、包装等领域，如制造电子
产品外壳、化工设备等。
CHAPTER 04
不锈钢材料
不锈钢材料的定义与分类
定义
不锈钢是一种具有高耐腐蚀性的金属 材料，通常含有10.5%以上的铬，并 添加了其他合金元素以改善其耐腐蚀 性和其他性能。
金属材料的强度和硬度通常较高，具有优良的耐磨性和 抗疲劳性能。
金属材料具有良好的导电性和导热性，可以用于制造电 子元件和热交换器等。
金属材料的应用领域
在建筑领域，金属材料主要用于 结构支撑和装饰装修等方面，如 钢架、铝合金门窗等。
在交通领域，金属材料被用于制 造车辆和船舶等交通工具。
金属材料广泛应用于建筑、制造 、交通、航空航天等领域。
钢铁材料在航空航天领域中也有重要应用 ，如飞机、火箭等飞行器的制造。
CHAPTER 03
铝合金材料
铝合金材料的定义与分类
铝合金定义
铝合金是一种以铝为基体元素，添加其他金属或非金属元素组成的合金。
铝合金分类
根据合金组成和加工特点，铝合金可分为铸造铝合金和变形铝合金两类。
铝合金材料的性质与特点
物理性质
不锈钢材料可以用于建筑装饰、栏杆、门窗等领域，其美观耐 用、易于维护的特点深受用户喜爱。
CHAPTER 05
钛及钛合金材料
钛及钛合金材料的定义与分类
钛及钛合金材料的定义
钛是一种银白色金属，具有重量轻、强度高、耐腐蚀等特点。钛合金是由钛与其 他金属元素组成的合金。
钛及钛合金材料的分类
根据钛合金中添加的元素不同，钛合金可分为二元合金、三元合金和多元合金。
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。
不锈钢钛合金高温合金铝合金
不锈钢钛合金高温合金铝合金一、不锈钢1. 定义与成分- 不锈钢是在大气和淡水等弱腐蚀介质中不生锈的钢。
它主要含铬（Cr）元素，铬含量一般不低于12%。
铬能使钢表面形成一层致密的氧化铬（Cr₂O₃）保护膜，阻止进一步的腐蚀。
除铬外，还可能含有镍（Ni）、钼（Mo）、钛（Ti）等其他元素。
例如，304不锈钢含有约18%的铬和8%的镍，这种成分使其具有良好的耐腐蚀性和加工性能。
2. 性能特点- 耐腐蚀性：这是不锈钢最显著的特点。
在不同的腐蚀环境下，如酸性、碱性和盐雾环境中，都能表现出较好的抵抗能力。
不同类型的不锈钢耐腐蚀性也有所差异，例如含钼的不锈钢对氯离子引起的点蚀有更好的抵抗能力。
- 机械性能：具有一定的强度和韧性。
其强度可以通过冷加工（如冷轧、冷拔等）得到提高，但同时韧性会有所降低。
不锈钢的硬度也可以通过适当的热处理进行调整。
- 耐热性：部分不锈钢具有良好的耐热性，可以在较高温度下使用。
例如，310S不锈钢可以在1000℃左右的高温环境下长期使用，适用于高温炉部件等。
3. 应用领域- 建筑领域：用于建筑物的外墙装饰、门窗框架等。
如一些现代建筑的外立面采用不锈钢板，既美观又耐用。
- 厨房用具：如锅、碗、瓢、盆等，因为其耐腐蚀性好，容易清洁，符合厨房的使用环境。
- 医疗设备：如手术器械、牙科设备等。
不锈钢的耐腐蚀性确保在消毒过程中不会被腐蚀，并且其生物相容性较好。
二、钛合金1. 定义与成分- 钛合金是以钛（Ti）为基础加入其他元素组成的合金。
常见的合金元素有铝（Al）、钒（V）、铁（Fe）、铬（Cr）等。
根据合金元素的种类和含量不同，可以分为α型钛合金、β型钛合金和α + β型钛合金。
例如，TC4（Ti - 6Al - 4V）是一种典型的α+β型钛合金，含有6%的铝和4%的钒。
2. 性能特点- 低密度高强度：钛合金的密度约为4.5g/cm³，比钢轻约40%，但强度却接近甚至超过某些高强度钢。
2019-2020年人教版高中化学选修一教学案：第三章 第一节 合金(含答案)
2019-2020年人教版高中化学选修一教学案：第三章第一节合金(含答案)1．合金的概念合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
2．合金的性能合金与其各成分金属相比，具有许多优良的物理、化学或机械的性能。
(1)合金的硬度较大。
(2)多数合金的熔点比其各成分金属的低。
(3)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来调节。
[跟随名师·解疑难](1)加入其他合金元素后，合金元素的原子或大或小，改变了原有金属原子的规则排列，使原子层之间的滑动变得困难，增大了合金的硬度。
(2)加入合金元素后，由于合金元素的原子半径与原金属原子不同，使金属原子的排列变得不规整了，原子间的相互作用力变小，使合金的熔点变低。
(3)合金是混合物，但其组成是均匀的，而且有些合金具有固定的熔点。
(4)使用最早的合金是铜合金。
[剖析典例·探技法][例1]工业生产中，常将两种或多种金属(或金属与非金属)在同一容器中加热使其熔合，冷凝后得到具有金属特性的熔合物——合金。
这是制取合金的常用方法之一。
仅根据下表数据判断，不宜用上述方法制取的合金是()A．Fe-Cu合金B．Cu-Al合金C．Al-Na合金D．Cu-Na合金[名师解析]根据合金的概念可知：铜的熔点为1 083℃，而钠的沸点为883℃，即当铜熔化时，钠已气化。
二者形不成合金。
[答案] D[名师点睛]合金是由不同金属熔合而成的，即熔合时温度要达到两种金属中最高的熔点，但一种金属的熔点不能高于另一种金属的沸点。
如本题中Na-Al能形成合金，但Cu-Na 不能形成合金。
1．铁合金生铁和钢的比较：2．铝合金和铜合金(1)硬铝：合金元素为Cu、Mg、Mn和Si等。
硬铝密度小，强度高、抗腐蚀性强。
适用于制造飞机和航天器。
(2)铜合金：黄铜是Cu-Zn合金，青铜是Cu-Sn合金。
3．新型合金(1)储氢合金：Ti-Fe合金和La-Ni合金等。
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钛合金
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概念定义：以钛为基加入其他合金元素组成的合金称作钛合金。
钛合金具有密度低、比强度高、抗腐蚀性能好、工艺性能好等优点,是较为理想的航天工程结构材料。
研究范围：钛合金可分为结构钛合金和耐热钛合金,或α型钛合金、β型钛合金和α＋β型钛合金。
研究范围还包括钛合金的成形技术、粉末冶金技术、快速凝固技术、钛合金的军用和民用等。
(一) 发展过程
50年代初～70年代初
需求动力：为满足航空工业对材料的需求,钛合金受到重视并得以发展,技术基础主要是冶金学和工艺学。
主要特点：该阶段的特点是从材料的探索研究逐步转向应用。
主要材料有Ti-6Al-4V、等,主要用于航空发动机、航天用压力容器、发动机壳体等。
典型成果和产品：典型材料:Ti-6Al-4V,
70年代～90年代
需求动力：钛合金应用领域的扩大,使钛工业得到迅速发展,新工艺和新技术推动钛合金成形工艺的发展。
主要特点：该阶段的特点:(1)钛在航空航天工业应用量不断增加,在其它行业如海洋工程、化工、电力、冶金、医疗等方面的应用也日趋增多,成为第三金属。
(2)新型钛合金不断问世,如高强钛合金、耐热钛合金等。
(3)采用新工艺技术如超塑成形、快速凝固技术和等温锻造等。
(4)为扩大应用而重视降低成本问题。
典型成果和产品：典型材料: Ti-1100, Ti-1023, IMI834, Timetal62S, SP-700等
(二) 现有水平及发展趋势
钛合金是航空航天工业应用较广的一种金属材料,按用途可分为结构钛合金和高温钛合金(使用温度>400℃)。
结构钛合金以Ti-6Al-4V为代表,该合金已广泛用于飞机、导弹上,并已由次承力结构件转为主结构件。
为适应更高强度和韧性的要求(如强度提高至1275～1373MPa,比强度提高至29～33,弹性模量提高至196GPa),近年研制了许多新型钛合金,如美国的Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al;Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr(β-C),,英国的(IMI500)、日本的SPF00、CR800、SP700和前苏联的BT22等。
其中Ti-15-333铸件和β-C可取代沉淀硬化不锈钢和镍基合金,Ti-6-22-22在美国先进战术战斗机（ATF）的样机F－22A中的用量占22%（重量）。
日本的SP700,不仅强度高,而且在755℃达超塑性,延伸率可达2000%,成形性好,加工成本低,可取代Ti-6Al-4V,已用于航天构件。
高温钛合金近年来取得一定进展,在该领域中,美国和英国占据优势。
但两国采用的开发方法和侧重点则截然不同。
英国采用的是以α相固溶强化为提高蠕变强度的必要手段而无需β相共存的方法,侧重于研究近α型合金,即开发以提高蠕变强度为主的(使用温度400℃)、使用温度450℃)、合金和以改善疲劳强度为主的和。
美国则采用通过牺牲疲劳强度来提高蠕变强度的方法,侧重研究钼含量较高的合金,如Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo(6242,使用温度470℃)、6242S(使用温度500℃)合金。
随后,又研究开发了合金(Ti-1100),其使用温度提高到600℃。
最近美国又研制了Timetal21S又称β21S),使用温度704℃,可用于制造高温导管及压力管,被优选为美国国家空天飞机(NASP)机体用金属基复合材料的基体材料。
目前,这些新型高温钛合金均尚未进入实用化阶段。
目前高强度钛合金超塑性成形技术发展很快,其发展趋势是气压成形等温锻造和真空成形法。
美国在钛合金的研制和应用方面,一直处于领先水平,据统计在美国的航空工业中,钛的消费比例为70%,美国在钛合金的成形方面,主要采用了超塑性条件下的等温锻造和板材成形。
为降低成本,扩大应用,美国推出新牌号的合金,如Timetal62S,以铁代钒在成本上优于Ti-6Al-V,而且性能与之相当。
前苏联钛工业已有35年以上的历史,它的发展过程平稳,没有大的起伏。
生产了大量的与Ti-6Al-4V及类似的合金以及一系列高温高强合金,并研究了特种耐蚀钛合金,如4200、4210、4207等,在航天工业中,前苏联广泛
采用超塑性条件下钛合金的气压成形工艺。
英国在耐热钛合金的研究和应用方面同美国各占优势,但其侧重研究近α型合金,即大力开发以提高蠕变强度为重点的合金,如、、等,其中IMI685在欧洲已获得广泛应用。
近年来,日本在钛合金的研究方面也取得了较大进展,如为降低成本开发了SP-700合金,该合金的成形性能优于Ti-6Al-4V。
日本采用低应变率的超塑性真空成形工艺。
(三) 主要研究机构
美国钛金属公司(American Titanium Metal Company)，主攻技术及工程：钛合金
苏联全苏轻合金研究所(ВИЛС)，主攻技术及工程：主攻技术: 钛合金
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铝合金是纯铝加入一些合金元素制成的，如铝—锰合金、铝—铜合金、铝—铜—镁系硬铝合金、铝—锌—镁—铜系超硬铝合金。
铝合金比纯铝具有更好的物理力学性能：易加工、耐久性高、适用范围广、装饰效果好、花色丰富。
铝合金分为防锈铝、硬铝、超硬铝等种类，各种类均有各自的使用范围，并有各自的代号，以供使用者选用。
铝合金仍然保持了质轻的特点，但机械性能明显提高。
铝合金材料的应用有以下三个方面：一是作为受力构件；二是作为门、窗、管、盖、壳等材料；三是作为装饰和绝热材料。
利用铝合金阳极氧化处理后可以进行着色的特点，制成各种装饰品。
铝合金板材、型材表面可以进行防腐、轧花、涂装、印刷等二次加工，制成各种装饰板材、型材，作为装饰材料。