纯钛的基本知识
钛材料知识点总结大全
钛材料知识点总结大全钛材料是一种轻量、高强度、耐腐蚀的金属材料，由于其优异的性能，在航空航天、船舶、汽车、医疗器械等领域得到了广泛应用。
为了更好地了解钛材料，下面将对钛材料的相关知识点进行总结。
1. 钛材料的物理性能钛是一种具有金属光泽的银白色金属，其密度为4.51克/立方厘米，比重仅为1/2.7，属于轻质金属。
此外，钛的熔点为1668摄氏度，具有良好的的耐高温性能。
2. 钛材料的化学性能钛是一种不活泼的金属，能在大多数化学介质中稳定存在。
它具有良好的耐腐蚀性能，可以在酸、碱、盐等腐蚀介质中长期使用而不受腐蚀。
3. 钛材料的机械性能钛具有优异的机械性能，其抗拉强度可以达到600-1000兆帕，屈服强度为550兆帕。
此外，钛材料还具有优秀的韧性和疲劳强度，适用于各种动态负荷条件下的使用。
4. 钛材料的加工性能钛材料的加工性能相对较差，主要表现为高硬度、难切削、易产生变形和割裂等特点。
因此，在加工过程中需要采取适当的工艺和措施来保证钛材料的加工质量。
5. 钛材料的热处理钛材料通常采用α-β相结构，可通过热处理来调整其组织结构，提高其力学性能。
常用的热处理工艺包括固溶处理、时效处理、等温回火处理等。
6. 钛合金的分类钛合金是指钛与其他金属元素形成的合金，可以根据其组成和性能分为α型、α＋β型、β型和ψ型等不同种类的钛合金。
7. 钛材料的表面处理钛材料的表面处理可以提高其表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性，常见的表面处理工艺包括阳极氧化、阳极电泳涂层、喷砂处理等。
8. 钛材料的焊接钛材料的焊接相对较为复杂，主要问题包括氧化、氢捕集、氢致脆、热影响区等。
适当的焊接工艺和措施可以有效降低这些问题。
9. 钛材料的应用领域钛材料具有轻量、高强度、耐腐蚀等优异性能，被广泛应用于航空航天、船舶、汽车、医疗器械、化工、海水淡化等领域。
10. 钛材料的发展趋势随着科学技术的不断进步，钛材料的生产工艺和性能不断改善，其应用领域也不断拓展。
纯钛的密度
纯钛的密度纯钛是一种重要的金属材料，具有高强度、耐腐蚀和耐高温等特点，常被应用于航空航天、汽车、医疗器械等领域。
而密度是衡量材料质量的重要参数之一，本文将就纯钛的密度进行详细介绍。
一、纯钛的基础知识纯钛是指含90%以上的钛的材料，是由于钛的化学性质十分活泼，因此在自然界中极少出现纯钛矿物。
工业上通常利用钛矿石提取、熔炼等工艺制造纯钛材料。
纯钛具有较高的强度、硬度和热稳定性，同时具有很好的耐腐蚀性和生物相容性，因此在航空、航天、船舶、汽车、医疗器械等领域得到广泛应用。
二、纯钛的密度密度是物体单位体积的质量，通常用国际单位制中的千克/立方米（kg/m3）表示。
纯钛的密度与其制造工艺、材料纯度等因素有关，一般制造工艺越成熟，材料纯度越高，纯钛的密度也越接近其理论密度。
纯钛的理论密度为4.54 g/cm3，相对分子质量为47.87，原子序数为22。
经过制造工艺的处理后，纯钛的密度通常在4.42-4.52 g/cm3之间波动，其中常见的纯钛材料密度如下：1.纯钛材料（TC4）：4.43 g/cm3；2.高强度纯钛材料（Ti6Al4V）：4.43 g/cm3；3.超轻纯钛材料（TC21）：4.11 g/cm3。
三、纯钛密度的测定纯钛的密度通常使用物理学实验方法进行测定。
测定方法通常包括测定质量、测量体积和计算密度三个步骤。
1.测定质量可以使用称量天平精确称量纯钛材料的质量。
在实验中，通常采用银量杯方法（法兰克法）测量材料质量。
2.测量体积测量纯钛材料的体积方法多种多样，包括水位法、密度管法、气体渗透法和浸润法等。
其中，常用的方式是密度管法，即将纯钛样品放在密度管中，再倒入溶液，根据尺码读出密度管内溶液的刻度值，通过减去空管容量和管壁容量，计算出纯钛的体积。
3.计算密度将所测得的纯钛材料的质量和体积带入密度公式中，即可求出纯钛的密度。
四、纯钛密度的影响因素1.制造工艺纯钛材料制造过程中，采用不同的工艺可能对纯钛的密度产生影响。
钛的基本知识
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b）管材生产方法。
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钛生产设备：轧管机
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钛加工材：
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钛加工材：
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1936年W.克劳尔在氩气中以镁还原四氯化钛，获得海 绵钛，该技术转让给美国矿山局，实现了海绵钛生产的工 业化。1948年制造出约10吨海绵钛。海绵钛塑性差，不能 直接加工成金属制品，必须经真空特殊熔练方法，海绵钛 生产至今仍限于前苏联独联体国家（俄罗斯、乌克兰、哈 萨克斯坦）、美国、日本和中国。 目前，以美国剑桥大学为代表的FFC法等新的熔炼方法 多国正加紧进行攻关，若有突破，必将引发钛工业的一场 变革。
钛设备：
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第二章、钛的应用 及其前景展望
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一、钛的应用
钛是第二次 世界大战后发展起来的一种重要金属材料， 是航空航天工业的主要材料。作为优质轻型耐蚀的结构材 料、新型功能材料与重要的生物工程材料，被誉为仅次于 铁、铝之后正在崛起的“第三金属”，人们又称其为“海 洋金属”、“太空金属”，由于钛资源丰富、应用广泛， 人们寄予极大希望。 F15战斗机 约30T每架 最终制品约5T每架
化工, 50.10%
航空航天, 8.50% 电力, 12.20%
国外航空工业用钛比例大，2011年14.8万吨钛材中，航空用钛材 6.4万吨，占43.2%。
钛及钛合金基础知识
钛及钛合金基础知识
1．钛及其合金的性能
纯钛的密度为4.5 g/cm3，熔点为1 668℃。
钛及其合金具有很多的优点，如抗蚀能力强，尤其是抗海水及其抗蒸汽腐蚀能力比铝合金、不锈钢和镍合金还高；在各种浓度的硝酸和铬酸中以及稀硫酸、苛性碱溶液中的稳定性好；焊接性好，低温韧性好，强度低，塑性好；易于冷压力加工。
但是，其工艺性和切削加工性很差，冷变形易开裂，在热加工时易吸收氢、氧、氮及碳等杂质，导致塑性和冲击韧性降低，为热加工（铸、锻、焊、热处理）带来不少麻烦。
2．钛合金分类、特性及应用
钛合金按其退火后的组织可分为3个类型：α型、β型和α+β型。
(1) α型钛合金α型钛合金所含的合金元素主要为铝和锡。
当温度在400℃以下时，它的总体性能较好，组织稳定，焊接性能好，焊缝韧性高。
但强度不高，也不能热处理强化。
因此，它通常用于制造350℃以下经冲压或焊接成形的零件。
(2) β型钛合金β型钛合金能进行热处理强化，焊接性及压力加工性也比较好。
但总体性能不稳定，冶炼工艺也较复杂，所以目前不常用。
(3) α+β型钛合金α+β型钛合金的力学性能变化范围宽，可适应各种不同的用途。
可进行热处理强化，并且它的工艺性较好，便于压力成形。
但是它的焊接性差，高温下具有较大的热强度。
因此，它常用来制造
400℃下长期工作的零件。
例如，TC4是用途最广的钛合金，用量占现有钛合金的一半。
钛金属基本知识
钛钛的发现及命名英国牧师格雷戈尔，是一位矿物爱好者，家中陈列着五颜六色的矿石标本。
1791年，他在默纳陈河谷中采集到一种黑色磁性砂，新自动手分析这黑色磁性砂的组成，发现除含有磁铁矿、氧化硅外，还有近一半的棕红色粉未。
为解开棕红色粉未之谜，他做了大量的试验。
最后，他确信这棕红色粉未中含有一种尚未被人们发现的新金属元素。
所以，人们就以发现地“默纳陈”给这种新镏金属元素命了名。
1795年，奥地利科学家克拉普罗特在研究匈牙利出产的金红石时，也发现了格雷戈尔发现的那种奇石物质。
便给它起了新名－钛。
意思是说，这种金属像古希腊神话中的大力士神“泰坦”那样力大无比。
钛的性质钛是银白色金属，熔点为1667℃，密度为4.5克/厘米3。
其化学性质与锆相似，而在水溶液中低价钛的某些性质又与钒相似。
钛在高温下易与多种气体反应，是良好的吸气剂。
在一定温度下它能吸氢，温度升高时又能放氢，可用作贮氢材料。
由于钛表面能生成致密的氧化膜，有保护作用，所以钛在海水和大多数酸、碱、盐中有良好的耐蚀性。
钛是化学活性高的金属，高温下能和多种元素反应而受到污染，因而给熔炼、铸造、热加工和热处理带来一定困难，钛在自然界中分布极广，地壳中钛的含量，仅次于铝、铁、镁等。
比常见的铜、铅和锌的总量还要多。
近十年来，由于钛被广泛应用，开发速度加快，被称为倔起的“第三金属”。
已发现含钛1%以上的矿物有80多种，但目前工业上使用的仅有金红石和钛铁矿两种。
钛的用途钛的强度大，纯钛抗拉强度最高可达180kg/mm2。
有些钢的强度高于钛合金，但钛合金的比强度（抗拉强度和密度之比）却超过优质钢。
钛合金有好的耐热强度、低温韧性和断裂韧性，故多用作飞机发动机零件和火箭、导弹结构件。
钛合金还可作燃料和氧化剂的储箱以及高压容器。
现在已有用钛合金制造自动步枪，迫击炮座板及无后座力炮的发射管。
在石油工业上主要作各种容器。
现在已有用钛合金制造自动步枪，迫击炮座板及无后座力炮的发射管。
钛的基本知识
钛的基本性质原子结构钛位于元素周期表中ⅣB族，原子序数为22，原子核由22个质子和20-32个中子组成，核外电子结构排列为1S22S22P63S23D24S2。
原子核半径5x10-13厘米。
物理性质钛的密度为4.506-4.516克/立方厘米（20℃），熔点1668±4℃，熔化潜热3.7-5.0千卡/克原子，沸点3260±20℃，汽化潜热102.5-112.5千卡/克原子，临界温度4350℃，临界压力1130大气压。
钛的导热性和导电性能较差，近似或略低于不锈钢，钛具有超导性，纯钛的超导临界温度为0.38-0.4K。
在25℃时，钛的热容为0.126卡/克原子·度，热焓1149卡/克原子，熵为7.33卡/克原子·度，金属钛是顺磁性物质，导磁率为1.00004。
钛具有可塑性，高纯钛的延伸率可达50-60%，断面收缩率可达70-80%，但强度低，不宜作结构材料。
钛中杂质的存在，对其机械性能影响极大，特别是间隙杂质（氧、氮、碳）可大大提高钛的强度，显著降低其塑性。
钛作为结构材料所具有的良好机械性能，就是通过严格控制其中适当的杂质含量和添加合金元素而达到的。
化学性质钛在较高的温度下，可与许多元素和化合物发生反应。
各种元素，按其与钛发生不同反应可分为四类：第一类：卤素和氧族元素与钛生成共价键与离子键化合物；第二类：过渡元素、氢、铍、硼族、碳族和氮族元素与钛生成金属间化物和有限固溶体；第三类：锆、铪、钒族、铬族、钪元素与钛生成无限固溶体；第四类：惰性气体、碱金属、碱土金属、稀土元素（除钪外），锕、钍等不与钛发生反应或基本上不发生反应。
与化合物的反应：◇HF和氟化物氟化氢气体在加热时与钛发生反应生成TiF4，反应式为（1）；不含水的氟化氢液体可在钛表面上生成一层致密的四氟化钛膜，可防止HF浸入钛的内部。
氢氟酸是钛的最强熔剂。
即使是浓度为1%的氢氟酸，也能与钛发生激烈反应，见式（2）；无水的氟化物及其水溶液在低温下不与钛发生反应，仅在高温下熔融的氟化物与钛发生显著反应。
ta1纯钛热导率
ta1纯钛热导率
（实用版）
目录
1.纯钛的概述
2.纯钛的热导率定义
3.纯钛的热导率特性
4.纯钛热导率的应用
5.总结
正文
1.纯钛的概述
纯钛是一种金属元素，化学符号为 Ti，原子序数 22。
它是一种轻质、高强度的金属，具有良好的抗腐蚀性能和生物相容性，因此在工业、航空、航天以及医疗领域都有广泛应用。
2.纯钛的热导率定义
热导率是指物质单位面积上能够传递的热量与温度差和物质的厚度
的比值。
纯钛的热导率指的是在纯钛材料中，单位面积上能够传递的热量与温度差和物质的厚度的比值。
3.纯钛的热导率特性
纯钛的热导率较高，其数值大约为 14.5 W/(m·K)。
这意味着在纯钛中，热量可以快速传递，对于需要快速传热的设备和应用来说，具有很大的优势。
同时，纯钛的热膨胀系数较低，这意味着在温度变化时，纯钛的尺寸变化较小，这对于制造精密设备尤为重要。
4.纯钛热导率的应用
由于纯钛的高热导率特性，使其在许多领域都有广泛的应用。
例如，
在航空航天领域，纯钛可用于制造发动机和涡轮叶片等高温部件，由于其高热导率，可以有效地传递热量，保证设备的正常运行。
在医疗领域，纯钛的高热导率也有很好的应用，如制造牙科种植体等。
此外，纯钛还广泛应用于化工、电子等领域。
5.总结
纯钛的热导率较高，这一特性使其在许多领域都有广泛的应用。
纯钛的标准
纯钛的标准纯钛这玩意儿啊，那可是有不少说道的。
咱先说纯度这一块吧。
纯钛呢，它不是说百分百一点杂质没有，但纯度那也是相当高的。
就像一个班级里大部分都是好学生，偶尔有点小调皮的学生一样。
在工业上啊，纯钛的纯度得达到一定的比例，一般来说钛含量得在99%以上呢。
这就好比你挑水果，大部分得是好的，那些有点小瑕疵的不能太多。
从物理性质上讲呢。
纯钛的密度比较小，拿在手里啊，感觉还挺轻的，就像拿着个小羽毛一样轻悠悠的。
它的强度还不错呢，别看它轻，可结实了。
这就像一个小个子，看着瘦瘦弱弱的，但力气可不小。
而且啊，纯钛的熔点还挺高的，就像一个很耐热的小战士，高温下也不容易被打倒。
它的导热性不是那么强，摸起来不会一下子就变得很热或者很冷，就像个慢性子的朋友，温温吞吞的。
在化学性质方面呀。
纯钛很耐腐蚀呢。
你可以想象它就像一个穿着防护服的超人，那些化学物质想腐蚀它，可没那么容易。
不管是在酸性环境还是碱性环境里，它都能保持自己的“风度”，不会轻易被破坏。
这在很多地方都特别有用处，比如说做一些化学容器之类的。
再说说它在加工方面的标准。
纯钛的加工可不像捏泥巴那么简单。
它需要特殊的加工工艺，因为它的硬度虽然不是特别硬，但也不是软柿子。
加工的时候得小心翼翼的，就像照顾一个小婴儿一样，力度不能太大，工具也得选对。
而且加工的精度要求也比较高，稍微有点偏差，可能就达不到使用的要求了。
从外观上看呢，纯钛一般是银灰色的，看起来很有金属质感，就像一个很酷的金属小子。
表面很光滑，没有那些粗糙的地方，就像被精心打磨过一样。
纯钛的标准啊，涵盖了从它的纯度、物理性质、化学性质、加工要求到外观等多个方面。
每个方面都像是一个小关卡，只有都达到要求了，它才能成为合格的纯钛，然后在各种各样的领域里大展身手，不管是航空航天、医疗器械，还是我们日常生活中的一些小物件，纯钛都发挥着它独特而又重要的作用呢。
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沸腾
0.005
四氯乙烯（稳定）
100%蒸气和液体
0.0005
四氯乙烯（H2O）
0.0005
三氯甲烷
0.003
三氯甲烷（H2O）
0.127
良好
三氯乙烯
99%蒸气和液体
0.00254
优良
三氯乙烯（稳定）
99
0.00254
甲醛
37
0.127
良好
甲醛（含2.5%H2SO4）
50
0.305
良好
钛金属的主要物理性能
3.2
转变潜热
千卡/克分子
678±10%
泊桑比
0.41
钛及钛合金力学性能
牌号
室温力学性能， ? 不小于
高温力学性能， ? 不小于
抗拉强度σbMPa
屈服强度σ0.2
MPa
伸长率δ5 %
收缩率ψ %
冲击值αkJ/cm2
试验温度 ℃
抗拉强度σbMPa
持久强度σ100MPa
TA1
343
275
25
50
--
?
?
5
室温/沸腾
0.000/13.01
优良/差
10
室温/—
0.230/—
良好/—
60
室温/—
0.277/—
良好/差
80
室温/—
32.660/—
差/—
95
室温/—
1.400/—
差/—
硝酸
37
室温/沸腾
0.000/<0.127
优良/优良
64
室温/沸腾
0.000/<0.127
优良/优良
95
室温/—
0.0025/—
（2）TA1.TA2在铁含量为0.095%.氧含量为0.08%.氢含量为0.0009%.氮含量为0.0062%时，具有很好的低温韧性和高的低温强度，可用作-259℃以下的低温结构材料。
α型钛
合金
TA4
这类合金在室温和使用温度下有α型单相态，不能热处理强化(追灭是唯一的处理方式)，,主要依靠固溶强化。室温强度一般低于β型和α+β型钛合金(但高于工业纯钛)，而在高温(500℃--600℃)下的强度和蜕变，强度却是三类钛合金中最高的，且组织稳定，抗氧化性和焊接性能好，耐蚀性和可切削加工性能也较好，但塑性低(热塑性仍然良好)室温冲压性能差。其中使用最广的是TA7，它在退火状态下具有中等强度和足够的塑性,焊接性能良好,可在500℃以下使用,当其间隙杂质元素(氧、氢、氮等)含量极低时，再超低温时还具有良好的韧性和综合力学性能，是优良的超低温合金之一。
碱溶液
氢氧化钠
10
—/沸腾
—/0.020
—/优良
20
室温/沸腾
<0.127/<0.127
优良/优良
50
室温/沸腾
<0.0025/0.0508
优良/优良
73
—/沸腾
—/0.127
—/良好
氢氧化钾
10
—/沸腾
—/<0.127
—/优良
25
—/沸腾
—/0.305
—/良好
50
30/沸腾
0.000/2.743
优良/差
?
TA2
441
373
20
40
--
?
?
?
TA3
539
461
15
35
--
?
?
?
TA5
686
--
15
40
58.8
?
?
?
TA6
686
--
10
27
29.4
350
422
392
TA7
785
--
10
27
29.4
350
490
441
TC1
588
--
15
30
44.1
350
343
324
TC2
686Biblioteka --123039.2
350
TA8
500℃长期工作的零件，可用于制造发动机压气机盘和叶片。但合金的组织稳定性较差。在使用上受到一定限制。
β型钛合 金
TB2
这类合金的的主要合金元素是钼、铬、钒等β稳定性化元素.在正火或级火时很容易将高温β相保留到室温，获得介稳定的β单相组织，故称β型钛合金。
β型钛合金可热处理强化，有较高的强度，焊接性能和压力加工性能良好；但性能不够稳定，熔炼工艺复杂，故应用不如α型、α+β型钛合金广泛。
—/沸腾
—/0.028
—/优良
甲酸
10
—/沸腾
—/1.270
—/良好
25
—/100
—/2.440
—/差
50
—/100
—/7.620
—/差
丹柠酸
25
室温/沸腾
<0.127/<0.127
优良/优良
柠檬酸
50
室温/沸腾
<0.127/<0.127
优良/优良
硬脂酸
100
室温/沸腾
<0.127/<0.127
优良/优良
氢氧化铵
28
室温/—
0.0025/—
优良/—
碳酸钠
20
室温/沸腾
<0.127/<0.127
优良/优良
阿摩尼亚
20
室温/—
0.0708/—
优良/—
无机盐 溶液
氯化铁
40
室温/95
0.000/0.002
优良/优良
氯化亚铁
30
室温/沸腾
0.000/<0.127
优良/优良
氯化亚铅
10
<0.127/<0.127
优良/—
磷酸
10
室温/沸腾
0.000/6.400
优良/差
30
室温/沸腾
0.000/17.600
优良/差
50
室温/—
0.097/—
优良/—
铬酸
20
室温/沸腾
<0.127/<0.127
优良/优良
硝酸+盐酸
1:3
室温/沸腾
0.0040/0.127
优良/优良
3:1
室温/—
<0.127/—
优良/—
硝酸+硫酸
7:3
工业纯钛
TA1
TA2
TA3
工业纯钛与化学纯钛不同之处是：它含有较多的氧.氮.碳及多种其它杂志元素（如铁.硅等），它实质上是一种低合金含量的钛合金。与化学纯钛相比，由于含有较多的杂志元素使其强度大大提高，它的力学性能与化学性与不锈钢相似（但和钛合金相比，强度仍然较低）
工业纯钛的特点是：强度不高，但塑性好，易于加工成行，冲压、焊接、可切割加工性能良好；在大气，海水.湿氯气及氧化性、中性、弱还原性介质中具有良好的耐蚀性，抗氧化性优于大多数臭固体不锈钢但耐热性较差，使用温度不太高。
牌号
主要特性
用途举例
碘法钛
TAD
这是以碘化物法所获得的高纯度钛，故称碘法钛，或称化学纯钛。但是，其中仍然还有氧.氮.碳.这类间隙杂质元素，它们对纯钛的力学性能影响很大。随着钛的纯度提高，钛的强度、硬度明显下降。故起特点是：化学性稳定性很好，但强度很底。
由于高纯度的钛强度较低，它作为结构材料应用意义不大，故在工业中很少用。目前在工业中广泛使用的是工业纯钛和钛合金。
工业纯钛在各种介质中的耐蚀性
介质
浓度（质量分数）（%）
温度/℃
腐蚀速度/mm/a(年)
耐蚀等级
无机酸
盐酸
1
室温/沸腾
0.000/0.345
优良/良好
5
室温/沸腾
0.000/6.530
优良/差
10
室温/沸腾
0.175/40.87
良好/差
20
室温/—
1.340/—
差/—
35
室温/—
6.660/—
差/—
硫酸
在350℃以下工作的零件，主要用于制造各种整体热处理(固容.时效)的板材冲压件和焊接件；如压气机叶片、轮盘、轴类等重载荷旋转件，以及飞机的构件等。
TB2的合金一般在固溶处理状态下交货,再固容，时效后使用。
α+β型钛合金
TC1
TC2
这类合金在高温是α+β型两相组织,因而得名为α+β型钛合金。它具有良好的综合力学性能，大多可热处理强化(但TC1、TC2、TC7不能热处理强化)，锻造、冲压及焊接性能较好，可切削加工，室温强度高。150--500度以下且有较好的耐热性,有的(如TC1、TC2、TC3、TC4)并有良好的低温韧性和良好的抗海水应力腐蚀及抗热盐应力腐蚀能力。缺点
氯化亚铜
50
<0.127/<0.127
氯化铵
10
<0.127/<0.000
氯化钙
10
<0.127/<0.000
氯化铝
25
<0.127/<0.127
氯化镁
10
<0.127/<0.127
氯化镍
5-10
<0.127/<0.127
氯化钡
20
<0.127/<0.127
硫酸铜
20
<0.127/<0.127
硫酸铵
熔点
℃
1668±4
公斤/毫米2