钛的分类
钛合金相变与表征方法
电镜类型
类型
光学显微镜 Optical Microscopy
扫描电子显微镜 Scanning Electron Microscopy (SEM) 透射电子显微镜 Transmission Electron Microscopy (TEM) 聚焦离子束 Focused Ion Beam (FIB) 扫描隧道显微镜 Scanning Tunneling Microscopy (STM)
• 根据惯析面可分为334型和344型
斜方马氏体（α’’)
• 晶格结构为斜方结构 • 出现于含有较高β稳定元素的二元
合金中
• 相比α’强度更低，塑性更好
板条马氏体
• 电镜下成板条状 • 亚结构为位错
针状马氏体
• 在合金浓度较高时成针状 • 亚结构为孪晶
6
7
片层组织（魏氏组织）
形成途径 • 在β相区进行热加工或者在β相区退火。
等轴组织
形成途径 • 在α＋β相区热加工时， α相和β发生了再结晶， 获得了完全等轴的α＋β
主要特征
• 多角或类似球形的显微组织，个方向具有大 致相同的尺寸
性能特性
• 塑性、疲劳强度、抗缺口敏感性和热稳定性好 • 断裂韧性、持久疲劳强度和蠕变前度差一些
等轴组织
11
总结
性能 拉伸强度 拉伸塑性 冲击韧性 疲劳强度 断裂韧性 蠕变抗力
1入射电子和原子核碰撞
弹性 非弹性
背散射
2入射电子和核外电子碰撞
价电子 芯电子
二次电子 伴生
特征X射线 俄歇电子
高的分辨率，1nm左右 很大的景深 制样简单
15
透射电子显微镜（TEM）源自16X射线衍射17
谢谢观看！ 2020
钛合金介绍精品PPT课件
钛及钛合金
Titanium and Titanium Alloy
内容提要
一、 简介 二、纯钛 三、钛合金物理冶金基础
四、钛合金的发展与应用
一 、 简介
简介
1791年，英国牧师格累高尔发现了一种新元素。 1795年，法国化学家克拉普罗特以日耳曼神话中 女神坦的名字为它命名“Titanium”，译成中文就 是“钛”。从此，钛便进入了科学家的实验室。
仍保持良好的塑性及韧性)
➢耐腐蚀性(钝化层（TiO2）,纳米尺度，室温下长大极慢) ➢吸气性能（储气、干燥）
纯钛特点
纯钛：一种银白色的金属
特点：
是很活泼的元素。
有很好的钝化性能，钝化膜很稳定，在许多环境中表现出 很好的耐蚀性。有“耐海水腐蚀之王”之称。
高温下，钛的化学活性很高，能与卤素、氧、氮、碳、硫 等元素发生剧烈反应。
α+β型钛合金的退火组织为α+β，以TC加顺序号表示其合金
的牌号。 合金同时含有β相稳定元素和α相稳定元素。组织以α相为主，β 相的数量通常不超过30%。 合金可通过淬火及时效进行强化，多在退火状态下使用。α+β型 钛合金的室温强度和塑性高于α型钛合金，生产工艺比较简单，通 过改变成分和选择热处理制度又能在很宽的范围内改变合金的性 能，应用比较广泛，尤以TC4用途最广，用量最多。
钛合金的分类
β型钛合金: 合金加入了大量的多组元β相稳定元素，同时还
加入α相稳定元素Al。应用的β型钛合金主要为亚稳定的β钛 合金，退火状态为α+β两相组织，将其加热到β单相区后淬火， 因α相来不及析出而得到的过饱和的β相，称为亚稳β相。
该类合金塑性好，易于冷加工成形，成形后可通过时 效处理，使强度提高；
医用钛合金标准
医用钛合金标准随着医学技术的不断发展，医用钛合金作为一种理想的外科植入材料，被广泛应用于骨科、牙科和心血管等领域。
为了确保医用钛合金的安全性和可靠性，各国纷纷制定了相关的标准，以规范其生产、加工和应用。
本文将介绍医用钛合金的标准要求及其在临床应用中的重要性。
一、医用钛合金的分类和标准要求1. 医用钛合金的分类根据其化学成分和机械特性的不同，医用钛合金可分为纯钛合金和合金钛合金两大类。
纯钛合金主要由纯度达到99%以上的钛元素组成，其具有良好的生物相容性和低密度等特点。
合金钛合金则是将纯钛与其他金属元素（如铝、锌、铌等）进行合金化处理而得到的，以提高其抗腐蚀性和力学性能。
2. 医用钛合金的标准要求（1）化学成分要求：医用钛合金应符合国际标准组织（ISO）和相关行业协会规定的化学成分标准。
例如，纯钛合金的含氧量应小于0.18%，含碳量应小于0.08%，而合金钛合金中各元素的含量和比例要符合特定的要求。
（2）力学性能要求：医用钛合金的力学性能是其在临床应用中非常重要的指标。
根据不同的应用需求，医用钛合金应具备合适的强度、韧度、塑性和延展性。
一般来说，其抗拉强度应在800 MPa以上，屈服强度应在700 MPa以上，延伸率应在10%以上。
（3）生物相容性要求：由于医用钛合金常常作为植入材料用于人体内，其生物相容性对于患者的健康至关重要。
医用钛合金应符合ISO 10993等相关标准要求，具备良好的生物相容性和低的毒性。
二、医用钛合金标准在临床应用中的重要性医用钛合金的标准对于确保其质量和安全性具有重要意义，其主要体现在以下几个方面：1. 产品质量控制：通过制定医用钛合金的标准，可以规范生产厂商的生产过程和质量控制体系，确保生产的钛合金材料符合规定的要求。
这样可以降低产品质量的差异性，提高产品质量的稳定性和可靠性。
2. 材料选择指南：医用钛合金的标准为临床医生提供了一份可靠的材料选择指南。
医生可以根据患者的具体情况和手术需求，选择符合标准要求的医用钛合金材料，以确保手术的成功和患者的安全。
钛及钛合金的分类
钛及钛合金的分类市场供货的钛产品主要有工业纯钛和钛合金两大类：一.工业纯钛：钛属于多晶型金属，在低于882℃为a晶型，原子结构呈密排六方晶格，从882℃至熔点都是B晶型，呈体心立方晶格。
工业纯钛在金相组织上呈现a相，如果退火完全的话，是大小基本相等等轴状单项晶格。
由于存在着杂质，所以工业纯钛中也存在着少量的B相。
基本上是沿着晶界分布。
工业纯钛按GB/T3620.1—2007新标准共有九个牌号，TA1类型的有三个，TA2—TA4每个类型的各有两个，它们的差别就是纯度的不同。
从表中我们可以看出，从TA1—TA4每个牌号都有一个后缀带ELI的牌号，这个ELI是英文低间隙元素的缩写，也就是高纯度的意思。
由于Fe，C, N, H, O在a—Ti 中是以间隙元素存在的，它们的含量多少对工业纯钛的耐腐蚀性能以及力学性能产生很大的影响，C,N,O固溶于钛中可以使钛的晶格产生很大的畸变，使钛的被强烈的强化和脆化。
这些杂质的存在是生产过程中由生产原料带入的，主要是海绵钛的质量。
要是想生产高纯度的工业纯钛钛锭，就得使用高纯度的海绵钛。
在标准中，带ELI的牌号在这6个元素含量的最高值均低于不带ELI的牌号。
这些标准的修改是参照国际上或者说是西方国家的标准（我们国家的标准正在努力向西方国家靠拢，因为我们国家的很多基础工业还是比他们落后一些，很多老标准都是沿袭前苏联的），特别是在杂质的含量以及室温力学性能上各牌号的指标和国际上，以及西方国家基本上保持一致。
这个新标准主要是参照ISO（国际标准）外科植入物和美国ASTM材料标准（B265, B338, B348, B381, B861, B862, B863这七个标准）。
并且与ISO和美国的ASTM标准相对应，例如TA1对应Gr1, TA2对应Gr2, TA3对应Gr3, TA4对应Gr4。
这样有利于各个行业在选材和应用上明晰各国标准的参照，也有利于在技术和商贸上与国际上的交流。
钛材料的分类
钛材料的分类钛是一种具有轻质、高强度、耐腐蚀等优异性能的金属材料，广泛用于航空、航天、医疗、化工等领域。
钛材料可以根据其组成、制备工艺和用途的不同，分为不同的分类，主要包括：1.纯钛（Pure Titanium）：纯钛是最基本的钛合金，主要由钛元素组成，具有良好的耐腐蚀性、强度和轻质的特点。
纯钛主要用于一些对腐蚀性要求极高的环境，如医疗器械、海洋工程等。
2.α-β型钛合金（Alpha-Beta Titanium Alloy）：这类合金是由α相和β相两种钛的晶体结构组成，具有较高的强度和良好的塑性。
常见的α-β型钛合金包括Ti-6Al-4V（钛-6%铝-4%钒）等，广泛应用于航空、航天、汽车和医疗等领域。
3.α型钛合金（Alpha Titanium Alloy）：该类合金主要由α相的钛组成，具有良好的耐高温性能，适用于高温环境下的应用。
其中Ti-5Al-2.5Sn（钛-5%铝-2.5%锡）是一种常见的α型钛合金。
4.β型钛合金（Beta Titanium Alloy）：β型钛合金主要由β相的钛组成，具有低密度、高强度和优异的热加工性能。
其中Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo（钛-3%铝-8%钒-6%铬-4%锆-4%钼）是一种典型的β型钛合金。
5.高温钛合金（High-Temperature Titanium Alloy）：高温钛合金具有优异的高温强度和抗氧化性能，适用于航空发动机、航天器件等高温环境。
常见的高温钛合金包括Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo（钛-6%铝-2%锡-4%锆-2%钼）等。
6.超强度钛合金（Super Titanium Alloy）：这类合金通常采用先进的合金设计和制备工艺，以实现更高的强度和优越的性能。
超强度钛合金常用于一些对轻质高强度要求极高的领域，如航空航天。
7.医用钛合金（Medical Titanium Alloy）：医用钛合金主要用于制造人体植入物，如骨板、关节置换等。
金属钛分类
金属钛分类
金属钛分类
一、按压痕硬度分类
1、金属钛硬度表：
等级特性压痕硬度（HRB）
T0 易磨损、可用于电镀 40
T1 较高硬度、适用于镀层 80
T2 高硬度、适合加工 100
T3 超高硬度，可做轴承 160
2、根据钛的特性和表面硬度，可将钛分为以下几类：
（1）低硬度钛：压痕硬度为HRB 40及以下，特点是易磨损，可用于电镀。
（2）中硬度钛：压痕硬度为HRB 80-100，特点是较高硬度，适合于表面处理和镀层。
（3）高硬度钛：压痕硬度为HRB 160，特点是超高硬度，可做轴承。
二、按钛物理性质分类
按钛的物理性质可将钛分为以下几类：
（1）低密度、高强度的金属钛：由于其低密度和高强度，可用于制造航空航天部件以及其他用途的结构件。
（2）耐腐蚀性好的金属钛：具有优异的耐腐蚀性，可用于制造耐酸碱介质的装备，以及游泳池、海洋等腐蚀性环境的设备。
（3）耐温、耐热的金属钛：具有优秀的耐温性、耐热性及良好的电学性能，可用于制造热交换器、蒸汽清洗器等设备。
（4）耐冲击性好的金属钛：具有优异的延展应变性能，可用于制造冲击高的装备，如刀具、锤子等。
钛合金的组织和分类
钛合金的组织和分类
嘿，朋友们！今天咱们要来好好聊聊钛合金的组织和分类，这可真是个超级有趣的话题呢！
想象一下，钛合金就像是一个神秘的宝藏世界，里面有着各种各样奇妙的组织。
比如说，等轴组织，这就像是一群整齐排列的小士兵，坚守着自己的岗位，让钛合金有着稳定的性能。
再看看魏氏组织，哇哦，那简直就像一幅独特的画作，有着别样的美感和特点。
钛合金的分类也特别丰富多样呢！有α型钛合金呀，它就像是一位温柔而坚定的伙伴，有着很好的耐腐蚀性和高温稳定性。
这不就像我们身边那些总是很可靠的朋友嘛！还有β型钛合金，它呀，活力满满，有着超强的强度和韧性，这不就是那个随时都能爆发小宇宙的厉害角色嘛！
咱就说，在航空航天领域，钛合金可是大显身手呢！那些酷炫的飞机、火箭，要是没有钛合金，怎么能飞得那么高、那么快呢？这就好像没有翅膀的鸟儿怎么能翱翔天空呢！在医疗领域，钛合金也发挥着重要作用，用于制作各种医疗器械和植入物，帮助人们恢复健康，多了不起呀！
咱好好想想，要是没有钛合金的这些组织和分类，我们的生活得失去多
少精彩呀！钛合金真的是太神奇、太重要啦！所以说呀，我们要好好去了解它、研究它，让它为我们创造更多的奇迹和美好！
我的观点就是，钛合金的组织和分类是非常值得我们深入探索和研究的，它们有着巨大的应用潜力和价值，能给我们的生活带来更多的改变和进步！。
钛合金介绍
• 当加入少量β相稳定元素时，可以得到近α钛合金，显微组织上除α相基体外，还有少 量β相。典型的钛合金有Ti-8Al-1Mo-1V等。
（3）性能：高温性能好（<500℃），组织 稳定性好，焊接性好，是耐热钛合金的主 要组成部分；但α钛合金是单相合金，不能 热处理强化，常温强度低，塑性不够高
（3）用途：适用于制造螺栓、铆钉、冷轧板 材、带材等，用于宇航工业的结构材料。
钛的特性及钛冶金基础
一、钛的基本性质 1、钛存在两种同素异构体α及β。 • α-Ti在882℃以下稳定，具有h.c.p.结构。 • β-Ti稳定于882℃~熔点1678℃，具有体心
立方结构。 • 铝的熔点660℃，镁651℃，铁1535℃，镍
1445℃。
2、钛的密度小(4.51g／cm3)，比强度高，熔 点高，塑性好，虽然其强度随温度升高而 下降，但其比强度高的特性仍可保持到 550-600℃。与高强合金相比，相同强度水 平可降低重量40%以上，因此在宇航上有 巨大应用潜力。
同，分为三个牌号：
• TA1：杂质元素O，N，H，C，Fe较少，σb = 350-500 MPa ，δ=30-40%
• TA2：杂质元素稍多，σb =450-600 MPa，δ=2530%
• TA3：杂质元素较多，σb =550-700 MPa。δ= 2025%
• 高纯钛TA0： Ti>99.90% ， σb =300-350 MPa， δ=40-45%
• 碘化法：分解TiI4生产的钛，纯度可达 99.9%。原理是利用金属碘化物的高温分解 温度不同的特性来提纯，杂质含量降至很 低水平。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
钛是同素异构体，熔点为1668℃，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α钛；在882℃以上呈体心立方晶格结构，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（titanium 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。
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。
β钛合金
它是β相固溶体组成的单相合金，
钛合金制匕首
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。
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
钛合金制武器
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+β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。