钛及钛合金的特性及其用途(精)
钛及钛合金的特性及其用途(精)
钛及钛合金的特性及其用途纯钛是银白色的金属,它具有许多优良性能。
钛的密度为4.54g/cm3,比钢轻43% ,比久负盛名的轻金属镁稍重一些。
机械强度却与钢相差不多,比铝大两倍,比镁大五倍。
钛耐高温,熔点1942K,比黄金高近1000K ,比钢高近500K。
钛属于化学性质比较活泼的金属。
加热时能与O2、N2、H2、S和卤素等非金属作用。
但在常温下,钛表面易生成一层极薄的致密的氧化物保护膜,可以抵抗强酸甚至王水的作用,表现出强的抗腐蚀性。
因此,一般金属在酸、碱、盐的溶液中变得千疮百孔而钛却安然无恙。
液态钛几乎能溶解所有的金属,因此可以和多种金属形成合金。
钛加入钢中制得的钛钢坚韧而富有弹性。
钛与金属Al、Sb、Be、Cr、Fe 等生成填隙式化合物或金属间化合物。
钛合金制成飞机比其它金属制成同样重的飞机多载旅客100多人。
制成的潜艇,既能抗海水腐蚀,又能抗深层压力,其下潜深度比不锈钢潜艇增加80%。
同时,钛无磁性,不会被水雷发现,具有很好的反监护作用。
钛具有“亲生物“’性。
在人体内,能抵抗分泌物的腐蚀且无毒,对任何杀菌方法都适应。
因此被广泛用于制医疗器械,制人造髋关节、膝关节、肩关节、胁关节、头盖骨,主动心瓣、骨骼固定夹。
当新的肌肉纤维环包在这些“钛骨”上时,这些钛骨就开始维系着人体的正常活动。
钛在人体中分布广泛,正常人体中的含量为每70kg体重不超过15mg,其作用尚不清楚。
但钛能刺激吞噬细胞,使免疫力增强这一作用已被证实。
钛的化合物及用途:重要的钛化合物有:二氧化钛(TiO2、四氯化钛(TiCl4、偏钛酸钡(BaTiO3。
纯净的二氧化钛是白色粉末,是优良的白色颜料,商品名称“钛白”。
它兼有铅白(PbCO3的遮盖性能和锌白(ZnO的持久性能。
因此,人们常把钛白加在油漆中,制成高级白色油漆;在造纸工业中作为填充剂加在纸桨中;纺织工业中作为人造纤维的消光剂;在玻璃、陶瓷、搪瓷工业上作为添加剂,改善其性能;在许多化学反应中用作催化剂。
钛及钛合金简介
钛（Ti）一、简介钛化学符号Ti，被认为是一种稀有金属，是一种银白色的过渡金属，其特征为重量轻、强度高、具金属光泽。
钛具有稳定的化学性质，有良好的抗腐蚀能力（包括海水、王水及氯气，而且钛放入海底20~50年均不会被腐蚀），亦有良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱，以及高强度、低密度等优秀特性。
二、相关参数1.钛的强度大，纯钛抗拉强度最高可达180kg/mm²，钛合金有好的耐热强度、低温韧性和断裂韧性，其“比强度”位于金属之首。
2.钛的密度为4.506-4.516g/cm³，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。
3.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[5] 原子·度，热焓1149卡/克原子，熵为7.33卡/克原子·度。
4.金属钛是顺磁性物质，导磁率为1.00004。
5.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%。
三、钛的十大特性1.密度小，比强度高，金属钛的密度为4.51g/立方厘米，高于铝而低于钢、铜、镍，但比强度位于金属之首。
2.耐腐蚀性能，不受大气和海水的影响。
在常温下，不会被7%以下盐酸、5%以下硫酸、硝酸、王水或稀碱溶液所腐蚀。
3.耐热性能好，新型钛合金可在600℃或更高的温度下长期使用。
4.耐低温性能好，在-196-253℃低温下保持较好的延性及韧性，避免了金属冷脆性。
5.抗阻尼性能强，钛受到机械振动、电振动后，与钢、铜金属相比，其自身振动衰减时间最长。
6.无磁性、无毒，钛是无磁性金属，在很大的磁场中也不会被磁化，且无毒。
7.抗拉强度与其屈服强度接近，钛的这一性能说明了其屈强比（抗拉强度/屈服强度）高，表示了金属钛材料在成形时塑性变形差。
钛合金简介介绍
熔炼
轧制
通过轧机对钛合金进行塑性加工，使其变形并获得所需的形状和尺寸。轧制工艺可以生产出薄板、厚板、棒材和管材等。
锻造
锻造是将钛合金加热至高温，然后通过模具进行塑性变形，以制造出复杂的形状和结构。锻造工艺可以提高钛合金的机械性能和疲劳寿命。
钛合金的焊接可以采用钨极氩弧焊、激光焊、电子束焊等多种方法。焊接过程中应严格控制热输入和保护气体，以防止金属过热和氧化。
尽管钛合金具有许多优良的性能和应用前景，但由于其市场认知度较低，很多企业和消费者对其了解不足。这限制了钛合金在市场上的推广和应用。
为了提高市场认知度，需要加强宣传和推广工作，例如通过举办展览、开展科普活动等方式，向公众普及钛合金的知识和优势。同时，政府和企业也可以通过政策支持和合作项目，推动钛合金在各领域的应用和发展。
钛合金的耐腐蚀性和环保性可以减少对环境的污染和破坏，有利于保护环境。
环境保护
钛合金的挑战与问题
05
由于钛合金的原材料成本较高，且生产过程中需要经过复杂的工艺流程，因此其生产成本相对较高。这限制了钛合金在某些领域的应用，如大规模制造和日常消费品生产。
为了降低成本，一些研究者和企业正在探索新的生产工艺和材料替代方案，例如利用钛废料进行再加工、开发低成本钛合金等。
表面处理的应用
钛合金的发展趋势和未来展望
04
钛合金具有高强度和低密度的特点，能够广泛应用于航空、航天、医疗等领域。
高强度
耐腐蚀性
加工性能
钛合金具有优异的耐腐蚀性能，能够在海洋、化工等领域发挥重要作用。
钛合金的加工性能优异，可以通过各种加工技术制成各种复杂形状和结构。
03
02
01
钛合金可以回收再利用，减少对环境的污染和资源浪费。
钛及钛合金的应用领域
钛及钛合金的应用领域
钛及钛合金是一种高性能金属材料，其具有优异的机械性能、高温耐蚀性、生物相容性等特点，广泛应用于以下领域：
1. 航空航天领域：钛及钛合金是航空航天领域中重要的结构材料，可用于制造发动机零件、飞机外壳、导弹组件、卫星构件等。
2. 医疗器械领域：钛及钛合金具有生物相容性良好、抗腐蚀性能强的特点，可用于制造人工骨骼、牙植入体、心脏起搏器等医疗器械。
3. 传媒设备领域：钛及钛合金可用于制造光学设备、摄像机、麦克风等配件，在光学性能、耐磨性、强度等方面均有优异表现。
4. 化工设备领域：钛及钛合金在化工设备领域中具有较好的耐蚀性能，可用于制造酸碱容器、海水淡化设备、化工泵等。
5. 汽车制造领域：钛及钛合金可用于制造发动机零件、排气系统、转向部件、制动系统等汽车配件，其高强度、轻量化优势被广泛应用于高端汽车制造。
6. 体育运动领域：根据人体工程学设计制造的钛合金高尔夫球杆、网球拍等运动设备，由于重量轻、强度高等特点，被广泛应用于像高尔夫、网球等体育运动项目中。
钛及钛合金的特性及应用
钛及钛合金的特性及应用
纯钛的强度低，熔点高，但比强度高，塑性及低温韧性好，耐腐蚀性好，容易加工成型。
纯钛在大气和海水中有优良的耐腐蚀性，在硫酸、盐酸、硝酸等介质中都很稳定。
随着钛的纯度降低，强度升高，塑性大大降低。
在纯钛中加入合金元素对其性能进行改善和强化形成钛合金，其强度、耐热性、耐腐蚀性高，具有无磁性，声波和振动的低阻尼特性，生物相容性好，与碳复合材料的相容性好，具有超导特性、形状记忆和吸氢特性等优异性能，但也存在一些缺点，如热加工困难，冷加工性能差，切削
加工性差，抗磨性差等。
目前，只有碳纤维增强塑料的比强度高于钛合金，钛合金是比强度最高的金属材料。
所以，也被称为“太空金属”，这也是钛合金被广泛应用于航空工业的主要原因。
例如，在飞机发动机上，钛合金常用做压气机盘、压气机叶片、发动机罩、燃烧室外壳及喷气管等。
钛的作用与用途
钛的作用与用途
钛（Ti）是一种金属元素，属于过渡元素，无色，比重4.5。
其前身是
原子号22的氢氧根，其后身为原子号26的铬元素，是著名的宝石有
些独特的特性。
一、性质特征
1、钛极易受腐蚀，当暴露在空气中形成稳定的致腐蚀的钛氧化物的时候，表皮甚至腐蚀层可以承受腐蚀，可以抵御腐蚀和磨损；
2、钛无色，具有良好的韧性、韧性和机械性能，是一种坚韧的合金；
3、钛具有良好的耐腐蚀性能和耐高温性能，可耐热高达1200摄氏度，并可耐碱性老化。
二、用途
1、金属制品：钛金属可以用于制造金属制品，如汽车、航空、发动机等，因为这类金属具有较强的抗腐蚀性，抗磨损性和高温抗腐蚀；
2、磁性材料：由于其低热膨胀率和耐高温性，所以钛金属可用于制造
一些磁性材料，如地磁计、磁滤波器等；
3、装饰材料：钛合金在装饰产品中很受欢迎，通常用于制作吊坠、手
表壳等。
4、建筑材料：钛金属是非常优良的建筑材料，可用于制作建筑物框架，具有简单的装配，低度腐蚀，可维护性强等优点，是建筑材料行业的
重要产品。
5、医疗器械：由于其耐腐蚀性和强度高的特性，钛金属可用于制造一
些特殊医疗器械和口腔治疗器械，如植入物、义齿、植入牙冠等。
6、电子产品：钛金属具有良好的电子性质，可以用于研究和制造电子
产品，如加热器、电子管、变压器、晶体管等。
7、钛粉：还可以将钛金属经过研磨，制作钛粉，用于制造电池，冶炼
合金，也是制造一些催化剂的重要原料。
钛和钛合金的介绍
钛和钛合金的介绍
钛，是一种金属元素，它的化学符号是Ti，原子序数是17。
它和其他金属元素相比，既不能像铁那样形成金属间化合物（如TiC），也不能像钛那样形成氧化物（如TiO）。
因此，钛在工业
上被广泛用于制造火箭的推进系统、化工设备、飞机发动机、医
疗器械和军事上的防辐射设备等。
钛合金是一种比强度很高的材料，在航空航天领域中应用广泛。
它是一种比较难熔的金属，熔点和沸点都很低，在空气中不
易氧化。
钛合金的强度很高，比强度一般在35以上。
但它的延
展性和耐热性差，受高温作用容易被氧化而失去强度。
钛合金分为两大类：一类是普通钛合金；另一类是超低钛合
金（一般为Ti-6Al-4V）。
普通钛合金是由钛、铜、铝等元素组成的铁基和铝基合金。
超低钛合金由钛、镍、铁和铜组成。
目前，
美国已将镍和铁等元素掺入超低钛合金中，提高了超低钛合金的
强度和韧性。
钛及钛合金在常温下具有很好的强度和韧性，但在高温下强
度和韧性急剧下降。
—— 1 —1 —。
钛合金的特性及其应用
钛合金的特性及其应用Ti在地壳中的丰度为0.56%(质量分数，下同)，在所有按元素中居第9位，而在可作为结构材料的金属中居第4位，仅次于Al、Fe、Mg，其储量比常见金属Cu，Pb，Zn储量的总和还多。
我国钛资源丰富，储量为世界第一。
钛合金的密度小，比强度、比刚度高，抗腐蚀性能、高温力学性能、抗疲劳和蠕变性能都很好，具有优良的综合性能，是一种新型的、很有发展潜力和应用前景的结构材料。
近年来，世界钛工业和钛材加工技术得到了飞速发展，海绵钛、变形钛合金和钛合金加工材的生产和消费都达到了很高的水平，在航空航天领域、舰艇及兵器等军品制造中的应用日益广泛，在汽车、化学和能源等行业也有着巨大的应用潜力。
一钛及钛合金的特性钛及钛合金具有许多优良特性，主要体现在如下几个方面：1 强度高钛合金具有很高的强度，其抗拉强度为686～1176MPa，密度一般在4.51g/cm3左右，仅为钢的60%，纯钛的强度才接近普通钢的强度，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，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零、部件。
2硬度较高。
钛合金(退火态)的硬度HRC为32～38。
3 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。
4 高温和低温性能优良。
在高温下，钛合金仍能保持良好的机械性能，其耐热性远高于铝合金，且工作温度范围较宽，目前新型耐热钛合金的工作温度可达550～600℃；在低温下，钛合金的强度反而比在常温时增加，且具有良好的韧性，低温钛合金在－253℃时还能保持良好的韧性。
5 钛的抗腐蚀性强。
钛在550℃以下的空气中，表面会迅速形成薄而致密的氧化钛膜，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。
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钛及钛合金的特性及其用途
纯钛是银白色的金属,它具有许多优良性能。
钛的密度为4.54g/cm3,比钢轻43% ,比久负盛名的轻金属镁稍重一些。
机械强度却与钢相差不多,比铝大两倍,比镁大五倍。
钛耐高温,熔点1942K,比黄金高近1000K ,比钢高近500K。
钛属于化学性质比较活泼的金属。
加热时能与O2、N2、H2、S和卤素等非金属作用。
但在常温下,钛表面易生成一层极薄的致密的氧化物保护膜,可以抵抗强酸甚至王水的作用,表现出强的抗腐蚀性。
因此,一般金属在酸、碱、盐的溶液中变得千疮百孔而钛却安然无恙。
液态钛几乎能溶解所有的金属,因此可以和多种金属形成合金。
钛加入钢中制得的钛钢坚韧而富有弹性。
钛与金属Al、Sb、Be、Cr、Fe 等生成填隙式化合物或金属间化合物。
钛合金制成飞机比其它金属制成同样重的飞机多载旅客100多人。
制成的潜艇,既能抗海水腐蚀,又能抗深层压力,其下潜深度比不锈钢潜艇增加80%。
同时,钛无磁性,不会被水雷发现,具有很好的反监护作用。
钛具有“亲生物“’性。
在人体内,能抵抗分泌物的腐蚀且无毒,对任何杀菌方法都适应。
因此被广泛用于制医疗器械,制人造髋关节、膝关节、肩关节、胁关节、头盖骨,主动心瓣、骨骼固定夹。
当新的肌肉纤维环包在这些“钛骨”上时,这些钛骨就开始维系着人体的正常活动。
钛在人体中分布广泛,正常人体中的含量为每70kg体重不超过15mg,其作用尚不清楚。
但钛能刺激吞噬细胞,使免疫力增强这一作用已
被证实。
钛的化合物及用途:重要的钛化合物有:二氧化钛(TiO2、四氯化钛(TiCl4、偏钛酸钡(BaTiO3。
纯净的二氧化钛是白色粉末,是优良的白色颜料,商品名称“钛白”。
它兼有铅白(PbCO3的遮盖性能和锌白(ZnO的持久性能。
因此,人们常把钛白加在油漆中,制成高级白色油漆;在造纸工业中作为填充剂加在纸桨中;纺织工业中作为人造纤维的消光剂;在玻璃、陶瓷、搪瓷工业上作为添加剂,改善其性能;在许多化学反应中用作催化剂。
在化学工业日益发展的今天,二氧化钛及钛系化合物作为精细化工产品,有着很高的附加价值,前景十分诱人。
四氯化钛是一种无色液体;熔点250K、
沸点409K,有制激性气味。
它在水中或潮湿的空气中都极易水解,冒出大量的白烟。
TiCl4+3H2O == H2TiO3+4HCl因此TiCl4在军事上作为人造烟雾剂,犹其是用在海洋战争中。
在农业上,人们用TiCl4形成的浓雾地面,减少夜间地面热量的散失,保护蔬菜和农作物不受严寒、霜冻的危害。
将TiO2和BaCO3一起熔融制得偏钛酸钡:TiO2+BaCO3 == BaTiO3十CO2-人工制得的BaTiO3具有高的介电常数,由它制成的电容器有较大的容量,更重要的是BaTiO3具有显著的“压电性能”,其晶体受压会产生电流,一通电,又会改变形状。
人们把它置于超声波中,它受压便产生电流,通过测量电流强弱可测出超声波强弱。
几乎所有的超声波仪器中都要用到它。
随着钛酸盐的开发利用,它愈来愈广泛地用来制造非线性元件、介质放大器、电子计算机记忆元件、微型电容器、电镀材料、航空材料、强磁、半导体材料、光学仪器、试剂等。
钛、钛合金及钛化合物的优良性能促使人类迫切需要它们。
然而,生产成本之高,使应用受到限制。
我们相信在不久的将来,随着钛的冶炼技术不断改进和提高,钛、钛合金及钛的化合物的应用将会得到更大的发展。
钛产品:钛及钛合金是极其重要的轻质结构材料,在航空、航天、车辆工程、生物医学工程等领域具有非常重要的应用价值和广阔的应用前景。
类型:典化钛,工业纯钛,α型钛,β型钛,α+β型钛。