材料科学基础论文
无机材料科学基础 论文

钢结构脆性断裂破坏的影响因素及防止措施从光胜摘要:文章介绍了钢结构脆性断裂的破坏特征,影响其脆性破坏的因素,最后提出了防治钢结构脆性断裂的措施关键词:脆性断裂;钢结构;脆性断裂:影响因素:防止措施Causes Analysis Oil Brittle Fracture of steelstructureCongguagnshengDepartment of Chemical and Materials Engineering, Hefei University, Hefei230022, ChinaAbstract::This scientific dissertation give an introduce of the property of brittle fracture of steel structure ,the factors of the broken, and then put forward some measures to prevent the broken.Key words: brittle disrupt , steel structure .influence factors ,measures to avoid brittle broken.正文:结构的脆性破坏是各种结构可能破坏形式中最令人头痛的一种破坏。
脆性断裂破坏前结构没有任何征兆,不出现异样的变形,没有早期裂缝;脆性断裂破坏时,荷载可能很小,甚至没有任何外荷载的作用。
脆性断裂的突发性,实现毫无警告,破坏过程的瞬间性,根本来不及补救,大大增加了结构破坏的危险性。
对于一般的构建来讲,选择材料时主要考虑以下几个方面:1、裂纹当焊接结构的板厚较大时(大于25mm),如果含碳量高,连接内部有约束作用,焊肉外形不适当,或冷却过快,都有可能在焊后出现裂纹,从而产生断裂破坏。
2、应力考察断裂问题时,应力是构件的实际应力,它不仅和荷载的大小有关,也和构造形状及施焊条件有关。
材料工程与科学 论文

材料工程与科学论文——二氧化钛纳米薄膜材料经过八周的课程学习,我逐步了解到有关于材料的一些知识。
之前只是知道材料就是我们日常生活所接触到的东西,出此之外也没别的了。
在学习了材料工程与科学之后才发现自己的认识是多么的肤浅,特此我也从老师所要求的对一种材料进行分析。
下面我将会从二氧化钛纳米薄膜材料的原材料——二氧化钛的来源、化学结构、化学性质,二氧化钛纳米薄膜材料的制备、性质、应用来阐述二氧化钛纳米薄膜材料。
首先是二氧化钛纳米薄膜材料的原材料——二氧化钛的来源。
二氧化钛,化学式为TiO2,俗称钛白粉。
多用于光触媒、化妆品,能靠紫外线消毒及杀菌,现正广泛开发,将来有机会成为新工业。
二氧化钛可由金红石用酸分解提取,或由四氯化钛分解得到。
还可以用其他的矿石来提炼二氧化钛,比如板钛矿、锐钛矿等,得到八面体晶体结构的TiO2。
然后是二氧化钛的化学性质:二氧化钛的化学性质极为稳定,是一种偏酸性的两性氧化物。
常温下几乎不与其他元素和化合物反应,对氧、氨、氮、硫化氢、二氧化碳、二氧化硫都不起作用,不溶于水、脂肪,也不溶于稀酸及无机酸、碱,只溶于氢氟酸。
但在光作用下,钛白粉可发生连续的氧化还原反应,具有光化学活性。
这一种光化学活性,在紫外线照射下锐钛型钛白粉尤为明显,这一性质使钛白粉即使某些无机化合物的光敏氧化催化剂,又是某些有机化合物光敏还原催化剂。
接着便是二氧化钛纳米薄膜材料的制备,在众多薄膜制备方法中,溶胶凝胶法是最常用的制膜技术,具有纯度高、均匀性好、合成温度低、反应条件易于控制及可实现化学计量比等优点,特别是制备工艺简单,无需特殊贵重仪器,可在各种不同形状的基底,如平面、柱体、管状、球体等不规则的基底上沉膜,还可在不同耐温材料的基底上沉膜,如在聚合物、橡胶、塑料等不能用高温处理的基板上采用提拉、旋涂、喷涂或注入法等沉积均匀的TiO2薄膜,甚至还可在室温下制备光催化TiO2薄膜二氧化钛纳米薄膜材料主要性质有两点:光催化性,亲水亲油性。
材料科学概论论文

材料科学概论所谓材料,是指经过某种加工,具有一定结构、组分和性能,并可应用于一定用途的物质,通俗的讲就是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。
材料是人类生活和生产的物质基础,是人类认识自然和改造自然的工具,是人类进步程度的主要标志。
可以这样说,自从人类一出现就开始了使用材料。
材料的历史与人类史一样久远。
从人类的出现到二十一世纪的今天,人类的文明程度不断提高,材料及材料科学也在不断发展。
在人类文明的进程中,材料大致经历了‘‘ 1.使用纯天然材料的初级阶段 2.人类单纯利用火制造材料的阶段 3.利用物理与化学原理合成材料的阶段 4.材料的复合化阶段5.材料的智能化阶段这五个阶段。
当前,高技术新材料的发展日新月异,材料科学的内涵也将日益丰富。
我们每一天都与材料打交道,它如空气般萦绕在我们身边的每一个角落、每一分每一秒。
从清晨睁开眼睛时投射入眼底的那束光开始算起,牙刷、毛巾、牙膏……无不是材料这一庞大而复杂家庭的一份子。
材料是人类赖以生存和发展的物质基础,20世纪70年代人们把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱。
80年代以高技术群为代表的新技术革命,又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。
这主要是因为材料与国民经济建设和人民生活密切相关。
材料除了具有重要性和普遍性以外,还具有多样性。
从物理化学属性来分,可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和不同类型材料所组成的复合材料。
从用途来分,又分为电子材料、航空航天材料、核材料、建筑材料、能源材料、生物材料等。
更常见的两种分类方法则是结构材料与功能材料;传统材料与新型材料。
金属材料金属材料,特别是钢、铜、铝等,仍是21世纪的主要结构材料和电能传输材料。
金属材料已有成熟的生产工艺,相当多的配套设施和工业规模生产,价格低廉、性能可靠,已成为涉及面广、市场需求大的基础材料。
金属材料虽然今后会部分被高分子材料、陶瓷材料及复合材料所代替,由于它有比高分子材料高得多的弹性模量,比陶瓷高得多的韧性和良好的导电性能,在相当长的时期内改变不了它在材料中的主导地位,即使在高技术产业中也不例外.金属材料的发展趋势是:随着航天航空和其它尖端技术的飞跃的发展,在改善和提升传统材料品质的同时,金属功能材料、非平衡态金属,特别是高比强、高模量、耐高温、抗氧化,抗腐蚀、耐磨损合金和金属基复合材料会有快速的发展,如金属超导材料、钛及其合金、铝基增强复合材料,金属间化合物、形状记忆合金和纳米晶块体材料等。
材料科学论文

材料科学论文
材料科学是一门研究材料的组成、结构、性能和制备工艺的学科,它涉及到多
个学科的知识,如化学、物理、工程等。
材料科学的发展对于现代工业和技术的进步起着至关重要的作用。
本文将从材料科学的基本概念、发展历程以及未来发展方向等方面进行论述。
首先,材料科学是一门跨学科的学科,它涉及到多个学科的知识。
材料是构成
物体的基本实体,材料科学的研究对象包括金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料等。
材料的性能对于物体的功能和性能起着决定性的作用。
因此,材料科学的研究对于提高材料的性能、开发新型材料具有重要意义。
其次,材料科学的发展历程可以追溯到古代。
古代人类利用石器、陶器等原始
材料进行生产和生活,这是材料科学的萌芽阶段。
随着社会的发展,人们开始利用金属材料进行生产和制造,这标志着材料科学的初步发展。
随着工业革命的到来,材料科学得到了迅速发展,新型材料的不断涌现为工业和技术的进步提供了强大的支撑。
最后,材料科学的未来发展方向主要包括两个方面。
一是新材料的研发和应用。
随着科技的进步,人们对材料的性能和功能要求越来越高,因此新型材料的研发成为材料科学的重要方向。
二是材料制备工艺的改进。
材料的性能不仅取决于其组成和结构,还取决于其制备工艺。
因此,材料制备工艺的改进对于提高材料的性能具有重要意义。
综上所述,材料科学是一门重要的学科,它对于现代工业和技术的进步起着至
关重要的作用。
随着科技的不断发展,材料科学将会迎来更加广阔的发展空间,为人类社会的进步做出更大的贡献。
交流论文题目大材料专业《材料科学基础》课程的教改认识与

材料结构的描述有多种角度和层次
组成基元(原子、离子等)及结构、电子运动 质点间键合(金属键、离子键、共价键、分子键等)及其理论
质点间的排列(晶态、非晶态、缺陷等)
质点的运动(扩散、偏析、迁移、晶格振动、热运动等) 结构层次
原子结构、晶体结构、显微结构
键合不同使材料表现出金属、无机非金属或高分子的固有属性 空间排列状态会表现出独特的物理性质 石墨和金刚石结构不同导致强度、硬度及其它物理性能上的显著差别 玻璃态聚乙烯呈透明状,晶态聚乙烯为半透明 纳米材料许多特异的性能是与其晶粒细化和界面成分提高密切相关
结束语 《材料科学基础》较适合作一门具有公共性质的专业基础课程。 在4年多的建设过程中,该课程已先后被评为“校级优秀课程”、 “校级示范精品课程”,良好的教学效果已初见端倪。
在新课程的建设中出现的新问题,需要我们认真对待并加以解决。 由于我们的水平与能力所限,各方面均有待改进和提高。相信通 过不断实践,不断认识,不断完善,会走出一条适合于现代人 才培养的成功之路。
要求我们应重新定位我们的人才培养模式。 “材料科学基础”课程是较为合适为大材料专业构建一门 具有公共性质的专业基础课程。
材料学院院设的公共平台课程:
《材料科学基础》
《材料概论》 《材料力学性能》 《材料物理性能》 《材料现代研究方法》 《材料研究中的计算机应用》
该课程的性质 材料科学主要从事对材料本质规律的发现、分析、认识、设 计及控制等方面研究的一门科学,核心是组成-制备-结构-性 能-与环境相互作用的关系。 “材料科学基础”课程的主要目的 给予材料结构、性质等的统一描绘或建立模型; 解释结构与性能之间的基本关系; 了解材料在加热过程、冷却过程、反应过程、扩散过程、相 变过程等各种过程中的行为; 认识结构是决定性能和过程行为的核心以及外界条件控制着 结构形成的基本规律。
跟材料学有关的论文

跟材料学有关的论文材料学作为战略性领域的基础学科,在国防建设、基础设施、军用民用等领域具有广阔的应用价值。
下文是店铺为大家整理的跟材料学有关的论文的范文,欢迎大家阅读参考!跟材料学有关的论文篇1浅析导电高分子材料及其应用摘要:自从1977年来,导电高分子材料的研究受到了普遍的重视和发展。
介绍了导电高分子材料的分类、导电机制、在各领域中的应用及研究进展。
关键词:高分子材料;导电机理;导电塑料;用途20世纪70年代,白川英树、Heeger和MacDiarmid等人首次合成了聚乙炔薄膜,后来又经掺杂发现了可导电的高聚物,这就是导电高分子材料。
导电高分子材料的发现,改变了人们对传统塑料、橡胶等高分子材料是电、热的不良导体的观念,经过40多年的发展,导电高分子材料也从最初的聚乙炔发展到聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等数十种高分子材料,成为金属材料和无机导电材料的优良替代品。
而今这种导电高分子材料已广泛应用于电子工业、航空航天工业之中,并对新型生物材料和新能源材料的开发产生巨大的影响。
1 高分子材料的分类及导电机理导电高分子材料通常是指一类具有导电功能(包括半导电性、金属导电性和超导电性)、电导率在10-6 S/cm以上的聚合物材料。
这类高分子材料具有密度小、易加工、耐腐蚀、可大面积成膜,以及电导率可在绝缘体-半导体-金属态(10-9到105 S/cm)的范围里变化。
这种特性是目前其他材料所无法比拟的。
按照材料结构和制备方法的不同可把导电高分子材料分为结构型(或本征型)导电高分子材料和复合型导电高分子材料两大类。
1.1 结构型导电高分子材料结构型导电高分子材料是指高分子本身或少量掺杂后具有导电性质的高分子材料,一般是由电子高度离域的共轭聚合物经过适当电子受体或供体进行掺杂后制得的。
结构型导电高分子材料具有易成型、质量轻、结构易变和半导体特性。
最早发现的结构型高分子聚合物是用碘掺杂后形成的聚乙炔。
这种掺杂后的聚乙炔的电导率高达105 S/cm。
浅析《材料科学基础》课程考核体系的研究与实践的论文

浅析《材料科学基础》课程考核体系的研究与实践的论文浅析《材料科学基础》课程考核体系的研究与实践的论文考核是检验学生掌握知识和理解知识程度的主要手段,也是检查教师工作效果的有效途径。
通过考核,教师可以了解学生的薄弱环节,从而在教学过程中予以加强,对教和学两个方面都有促进作用。
要培养学生的创新思想和综合应用能力,必须打破传统的考核办法,探求合理的有利于学生能力培养的考核体系。
《材料科学基础》是一门典型的以基础理论和工程实践紧密结合为特征的学科,它与实践教学具有很强的互补性,学生在实践教学中能充分发挥自己的想象力和创造力,优化知识结构,扩大知识面,开阔视野,建立大工程的背景和意思。
因此,在对学生进行基础理论考核的同时,更应注重对工程实践能力的考核。
而目前《材料科学基础》课程的考核普遍存在以下几方面问题:(1)考核形式单一,考试成绩一锤定音;(2)偏重理论考试,忽视工程实践能力考核;(3)拟定题目带有很强的主观性;(4)题目的深浅难度及题量难以把握等。
这样导致了学生平时不注意学习,考试前搞突击,所学知识不牢固,不重视实践教学,对提高学生综合素质和培养创新能力不利等弊端。
针对上述问题,我们对考核的内容和方式作了较大改革,考核内容和比例分配由原实验10%、平时作业10%和期末考试80%调整到实验20%、平时考核20%、撰写论文10%和期末考试50%的新的考核体系。
在理论考核中,采用平时考核与期末考试相结合的办法。
平时考核由三部分组成,即学生作业、课堂提问和小测验,它们分别占课程总成绩的'5%、5%和10%。
小测验安排在每章学完后进行,每次测验十五分钟,共进行6~7次,题型包括填空、判断和选择。
《材料科学基础》课程期末考试要做到标准化、规范化和科学化,必须建立自己的试题库,随着计算机技术的发展,我校《材料科学基础》课程的考试也逐步采用了计算机试题库组卷的方式。
由于试题库中的题目一些是从各高校以往大量使用过的成熟的题目中精选而来,一些是由本学科经验较丰富的教师编制而成,因此,具有较强的科学性和较好的考核功能。
材料科学基础 科研论文

长春理工大学科研训练报告材料科学与工程学院班姓名时间地点西区实验楼110、112指导教师注:本页由教师填写磷_氟一钢渣复合添加剂对水泥熟料烧成的影响摘要:磷(P)或氟(F)的阴离子团可以促进硅酸盐水泥熟料的烧成,因此,利用P与F的复合效应,并引入钢渣做晶种,分析晶种与阴离子的复合对硅酸盐水泥熟料形成规律所产生的影响。
结果表明:磷渣、钢渣与萤石的三元复合体系对熟料中游离氧化钙含量的改善作用明显优于单掺磷渣或钢渣与萤石二元复合体系的。
当煅烧温度提高至1 350℃或l 450℃时,三元复合体系仍明显改善了生料的易烧性。
三元复合体系可改善液相的粘度与矿物的形貌,促进3CaO·SiO2的形成和生长发育。
热分析表明:与空白样相比,磷渣、钢渣与萤石的三元复合体系将碳酸盐分解峰值温度、反应起始温度和反应结束温度分别降低了50,15℃和55℃。
关键词:硅酸盐水泥熟料;烧成;易烧性;微观结构;磷渣;萤石;晶种硅酸盐水泥熟料矿物是多相、多组分的复杂体系在高温煅烧中通过一系列化学反应和溶解、扩散、结晶等物理化学作用而形成的。
由于硅酸盐水泥主要熟料矿物3CaO·Si02(C3S)的形成温度高(通常在1450℃左右),所以烧成水泥熟料所需的能耗大。
针对这一问题,文献[1-3]介绍了以离子掺杂低温烧成技术为切入点,研究含磷阴离子团对水泥熟料性能的影响。
此外,利用诱导结晶原理,添加晶种制备水泥熟料也有效地改善了生料的易烧性,促进硅酸盐水泥熟料的形成。
在该方面的研究中,陈明芳等和龚方田等做了大量工作,研究了不同种类水泥熟料单矿物对普通硅酸盐水泥熟料易烧性的影响,结合诱导结晶原理探讨了添加晶种后硅酸盐水泥熟料的形成过程和显微结构的变化,为添加晶种煅烧水泥熟料技术的应用奠定了理论基础。
目前,阴离子掺杂与晶种技术的复合对水泥熟料烧成的影响方面的研究较少。
因此,实验中,在P,氟(F)阴离子团掺杂的基础上,引入晶种,探讨阴离子掺杂与晶种技术的叠加效应对硅酸盐水泥熟料形成规律的影响。
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钛合金材料的结构、性能和应用范围一、基本简介1、物理性质钛属难熔稀有金属,原子序数为22,原子量为47.90,位于周期表IVB族。
钛有两种同素异形结构,转变温度为882.5℃,低温为密排六方结构的α-Ti;高温为体心立方的β-Ti。
纯钛的比密度为4.505,而钛合金的比密度一般在4.50~4.84之间,低于铁和铜,因此可归入轻金属。
钛的其他主要物理性能如表1所示。
表1 钛的部分物理性能2、机械性能钛的机械性能与其纯度及加工状态有密切关系。
用碘化法生产的高纯钛强度低,塑性高,布氏硬度值为400~600。
工业纯钛的抗拉强度提高到300~600MPa,但仍保持良好的塑形及韧性,其水平相当于碳钢、不锈钢、青铜及铜镍合金,可作为这类材料的代用品。
α-Ti虽属密排六方结构,但和其他六方结构的金属(镉、锌、钴、镁)相比,承受塑性变形的能力要高得多,其原因是一般六方晶体的滑移系少,只能沿基面{0001}滑移,而钛的主滑移面是棱柱面{10-10}及棱锥面{10-11},同时基面也能参与滑移,滑移方向均为[11-20],故滑移系明显增多。
且钛还易于进行孪生变形,从而保证了较高的塑形。
但加工中也需注意,钛的屈强比(材料的屈服点(屈服强度)与抗拉强度的比值)较高,一般在0.70~0.95之间,多数钛合金趋于上限而且钛的弹性模量相对较低,只及刚的一半,因此加工变形的抗力大,回弹也比较严重,不易冷校形。
但有时也利用这一特性,将钛合金作为弹性材料使用。
表2列出了钛的典型机械性能数据。
表2 纯钛的典型机械性能数据纯钛的强度可借助冷作硬化或添加合金元素而提到,50%的冷变形可使强度提高60%,适当合金化并结合热处理,则抗拉强度可达1200~1400MPa,因此钛合金的比强度高于其他金属材料。
纯钛及某些高品位的钛合金尚具有良好的低温性能,即使在低达液氢或液氦温度下,亦能保持足够的塑形(表3),因此钛也是一种良好的低温材料。
表3 工业纯钛的低温机械性能在高温下,纯钛迅速软化,从20℃至250℃强度约下降2/3,因此纯钛不宜制造高温承力构件。
但合金化以后,耐热显著提高,目前耐热钛合金的长期最高使用温度已达540℃,即与耐热钢相当,广泛用于航空发动机的压气机构件,也可用于蒸汽透平机的转子及其他高温工作部件。
3、化学性能钛的标准电极电位很低,化学活性极强,在熔化状态能与绝大多数坩埚及造型材料发生反应。
在高温下也会与卤素、氧、硫、碳、氮等元素进行强烈作用,钛是氮气中能发生燃烧的元素之一。
钛粉尘在空气中因急剧氧化而可能发生爆炸。
钛与氢、碳、氮、氧元素反应后,材料的性质将发生明显变化,因此钛的熔炼、铸造、焊接等工艺过程应在真空或惰性气体中进行,一般热加工及热处理也应注意工件表面进行适当保护。
但另一方便,因为钛的钝化电位低,故钝化能力强。
在常温下金属表面极易形成由氧化物和氮化物组成的钝化膜,它在大气及许多浸蚀性介质中非常稳定,从而具有很好的抗蚀性。
因此,钛及钛合金可作为一种高抗蚀性材料在石油、化工、造船、食品及医疗等方面得到应用。
但是钛在某些介质中是不稳定的,如还原性酸(硫酸、盐酸)、氢氟酸、干氯气、热浓碱及甲醇等。
另外,钛合金有热盐应力腐蚀倾向,在气态和液态氧中及ClF3、N2O4、内有自燃自爆危险,使用中应予注意。
二、成分和分类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。
钛合金一般按退火组织分为α型,β型及α+β型三大类。
1、α型钛合金这类钛合金在退火状态下具有α单相组织(在铁、硅等杂质含量较高时,组织中可能出现很少的β相),合金元素以α稳定化元素铝为主,其典型代表是TA7。
α型钛合金的特点是具有良好的耐热性和组织稳定性,是发展耐热钛合金的基础。
其缺点是变形抗力较大,不能热处理化,常温强度不够高,抗拉强度大多在1000MPa以下。
2、α+β型合金该合金退火组织为α+β相,合金组员除β稳定化元素外,一般也含有一定量的铝、锡等,α+β型合金的优点是可通过调整成分,使合金的组织,即α和β相的性质与比例在很宽的范围内变动,从近α型直到近β型合金,以满足不同的设计和使用要求。
α+β型合金可进行热处理化,强化效果随β稳定化组元浓度的增加而提高,一般为25~50%,少数合金强度增加可达80%。
α+β型合金热加工工艺性良好,变形抗力小,但合金的组织及性能对工艺参数十分敏感。
因此,为了获得优质毛坯或半成品,必须严格控制加工规范。
这类合金的焊接性能不如α型合金。
3、β型合金其中包括热力学稳定型β合金及亚稳定β型钛合金两种。
亚稳定β钛合金在固溶状态具有良好的工艺塑形,便于加工成型,时效处理后可获得很高的强度性能。
亚稳β型合金的缺点是对杂质元素敏感性高,组织不够稳定,耐热性较低,不宜在高温使用。
另外,该类合金工艺也比较一般的复杂,焊接性较差。
三、应用范围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,钛合金牌号近30种。
使用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯钛(TA1、TA2和TA3)。
钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件,其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。
60年代中期,钛及其合金已在一般工业中应用,用于制作电解工业的电极,发电站的冷凝器,石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等。
钛及其合金已成为一种耐蚀结构材料。
此外还用于生产贮氢材料和形状记忆合金等。
中国于1956年开始钛和钛合金研究;60年代中期开始钛材的工业化生产并研制成TB2合金。
钛合金是航空航天工业中使用的一种新的重要结构材料,比重、强度和使用温度介于铝和钢之间,但比强度高并具有优异的抗海水腐蚀性能和超低温性能。
1950年美国首次在F-84战斗轰炸机上用作后机身隔热板、导风罩、机尾罩等非承力构件。
60年代开始钛合金的使用部位从后机身移向中机身、部分地代替结构钢制造隔框、梁、襟翼滑轨等重要承力构件。
钛合金在军用飞机中的用量迅速增加,达到飞机结构重量的20%~25%。
70年代起,民用机开始大量使用钛合金,如波音747客机用钛量达3640公斤以上。
马赫数小于 2.5的飞机用钛主要是为了代替钢,以减轻结构重量。
又如,美国SR-71 高空高速侦察机(飞行马赫数为3,飞行高度26212米),钛占飞机结构重量的93%,号称“全钛”飞机。
当航空发动机的推重比从4~6提高到8~10,压气机出口温度相应地从200~300°C增加到500~600°C时,原来用铝制造的低压压气机盘和叶片就必须改用钛合金,或用钛合金代替不锈钢制造高压压气机盘和叶片,以减轻结构重量。
70年代,钛合金在航空发动机中的用量一般占结构总重量的20%~30%,主要用于制造压气机部件,如锻造钛风扇、压气机盘和叶片、铸钛压气机机匣、中介机匣、轴承壳体等。
航天器主要利用钛合金的高比强度,耐腐蚀和耐低温性能来制造各种压力容器、燃料贮箱、紧固件、仪器绑带、构架和火箭壳体。
人造地球卫星、登月舱、载人飞船和航天飞机也都使用钛合金板材焊接件。
利用钛合金强度大、超级耐腐蚀的特点制成的高强度弹簧,已经广泛运用于床垫等民用领域。
通过在床垫弹簧中使用钛合金技术的品牌,其中新型的钛合金弹簧,能顺应身体曲线,达到由软至硬、由浅入深的独特承托效果,轻松享受深度睡眠。
并且,经两次高温定型处理,弹簧的弹性和回复力得到有效提升,耐用度增强。
因为床垫属于耐用消费品,消费者购买后会不间断使用数年甚至10年以上,而消费者睡眠中每一次翻身、起卧都是对弹簧的一次考验及使用寿命的消耗。
以单张床垫使用10年计算,单个弹簧的物理变形次数将超过10万次。
而高强度的钛合金弹簧由于有着优良的抗屈服度物理性质,因此虽历经长年使用却依然能保持如初的状态。
有的大品牌床垫采用了的钢丝弹簧采用了数条优质的钢丝屈绕而成,回弹力极强,比如美国本土制造的Simmons品牌独立袋装床垫,部分产品所用的钢丝弹簧便是由数股细钢丝屈绕而成的。
四、开发进展近年来,各国正在开发低成本和高性能的新型钛合金,努力使钛合金进入具有巨大市场潜力的民用工业领域阳。
国内外钛合金材料的研究新进展主要体现在以下几方面。
高温钛合金折叠世界上第一个研制成功的高温钛合金是Ti-6Al-4V,使用温度为300-350℃。
随后相继研制出使用温度达400℃的IMI550、BT3-1等合金,以及使用温度为450~500℃的IMI679、IMI685、Ti-6246、Ti-6242等合金。
目前已成功地应用在军用和民用飞机发动机中的新型高温钛合金有.英国的IMI829、IMI834合金;美国的Ti-1100合金;俄罗斯的BT18Y、BT36合金等。
表7为部分国家新型高温钛合金的最高使用温度[26]。
近几年国外把采用快速凝固/粉末冶金技术、纤维或颗粒增强复合材料研制钛合金作为高温钛合金的发展方向,使钛合金的使用温度可提高到650℃以上[1,27,29,31]。
美国麦道公司采用快速凝固/粉末冶金技术戚功地研制出一种高纯度、高致密性钛合金,在760℃下其强度相当于目前室温下使用的钛合金强度[26]。
钛铝化合物为基的钛合金折叠与一般钛合金相比,钛铝化合物为基钠Ti3Al(α2)和TiAl(γ)金属间化合物的最大优点是高温性能好(最高使用温度分别为816和982℃)、抗氧化能力强、抗蠕变性能好和重量轻(密度仅为镍基高温合金的1/2),这些优点使其成为未来航空发动机及飞机结构件最具竞争力的材料[26]。
目前,已有两个Ti3Al为基的钛合金Ti-21Nb-14Al和Ti-24Al-14Nb-#v-0.5Mo在美国开始批量生产。
其他近年来发展的Ti3Al为基的钛合金有Ti-24Al-11Nb、Ti25Al-17Nb-1Mo和Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo等[29]。
TiAl (γ)为基的钛合金受关注的成分范围为Ti-(46-52)Al-(1-10)M(at.%),此处M为v、Cr、Mn、Nb、Mn、Mo和W中的至少一种元素。
最近,TiAl3为基的钛合金开始引起注意,如Ti-65Al-10Ni合金[1]。