金属材料-6 钛合金
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。
钛合金
医用钛合金
纯钛及其合金以其与骨相近似的弹性模量、良好的生物相容性及在生 物环境下优良的抗腐蚀性等在临床上得到了越来越广泛的应用.综述了 医用钛合金的发展和研究现状 ,阐述了钛的生物相容性原理 ,同时简单 评述了钛及其合金表面改性与钛基复合材料的研究现状 .分析表明:纯 钛及其合金具有出色的生物相容性主要归功于表面附着的氧化层 ;β型 钛合金与α/α+β型钛合金相比,具有较高的耐磨性,是一种很有前途的外 科植入用钛合金;寻求更为理想的表面改性工艺从而获得高质量的涂层, 或将生物活性相添加进钛合金基体中制备成复合材料是提高医用钛合 金生物活性的两种有效途径.
目前发展方向
采用传统粉末冶金方法生产钛合金制品主 要步骤为:首先是粉末的制备,然后通过对疏松的 粉末施加一定的外压使其达到致密化,接着对压 坯进行烧结,以得到一定性能的制品。常用的压 制方法有等静压和非等静压两种,可以在常温或 高温下对粉末进行压制。 而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
钛铝合金
钛铝合金在真空镀膜行业应用较广，可以做成一定比例的合金靶材， 作磁控溅射镀膜的原材料。在做真空镀膜靶材时钛铝合金有多种成分 比例。钛铝合金在钛原子含量大于等于 50%时可以用真空熔铸的方式 生产，当钛含量减少铝含量相对增加时就只能通过粉末冶金的方法来 生产才能达到靶材的要求。钛原子大于等于80%时的钛铝合金还可以 锻造，可以轧制。
注：纤维增强复合材料
纤维增强复合材料由增强纤维和基体组成。纤维(或晶须)的直径很小， 一般在l0μm以下，缺陷较少又小，断裂应变不大于百分之三，是脆性 材料。容易损伤、断裂和受到腐蚀。 材料。 、 长纤维复合材料和杂乱短纤维增强复合材料。纤维增强复合材料由于 纤维和基体的不同品种很多。
常用钛合金材料
常用钛合金材料钛合金是一种具有良好力学性能和耐腐蚀性的金属材料，由于其轻量化、高强度和良好的耐热性能，被广泛应用于航空航天、船舶制造、汽车工业、医疗设备和化工等领域。
在常用的钛合金材料中，有几种具有重要的应用价值。
一、TC4钛合金TC4钛合金是最常用的钛合金之一，也是航空航天领域中最为重要的钛合金材料之一。
该合金由6%的铝和4%的钛组成，具有较高的强度和良好的耐腐蚀性。
TC4钛合金的密度低、强度高、热膨胀系数小，因此被广泛应用于航空发动机、飞行器结构件和涡轮叶片等高温部件。
二、TA2钛合金TA2钛合金是一种低强度的纯钛合金，由于其优异的耐腐蚀性和良好的成型性能，被广泛应用于化工行业。
TA2钛合金具有较高的强度和较低的密度，同时具有良好的焊接性能和耐腐蚀性，因此被广泛应用于制作化工设备、海水淡化设备和海洋工程等领域。
三、Ti-6Al-4V钛合金Ti-6Al-4V钛合金是一种常用的α+β型钛合金，由6%的铝和4%的钛组成。
该合金具有较高的强度、良好的韧性和优异的耐腐蚀性。
Ti-6Al-4V钛合金具有广泛的应用领域，包括航空航天、船舶制造、汽车工业和医疗设备等。
由于其良好的力学性能和耐腐蚀性，该合金在航空航天领域中被广泛应用于制造飞机结构件、发动机零部件和航天器外壳等。
四、TA9钛合金TA9钛合金是一种α+β型钛合金，由6%的铝和4.5%的钛以及1.5%的锡组成。
该合金具有较高的强度、良好的韧性和优异的耐蚀性，具有广泛的应用领域。
TA9钛合金在船舶制造和海洋工程领域中得到广泛应用，用于制造海洋平台、船舶构件和海洋设备等。
五、TC11钛合金TC11钛合金是一种α+β型钛合金，由6%的铝和2%的锡以及1%的钛组成。
该合金具有较高的强度、良好的韧性和优异的耐蚀性，广泛应用于航空航天、船舶制造、汽车工业和医疗设备等领域。
TC11钛合金在航空航天领域中被广泛应用于制造飞机结构件、发动机零部件和航天器外壳等。
六、TB6钛合金TB6钛合金是一种α+β型钛合金，由6%的铝和2%的锡以及1%的钛组成。
钛合金是金属材料吗
钛合金是金属材料吗
钛合金是一种金属材料，它由钛和其他金属元素组成。
钛合金具有低密度、高
强度、耐腐蚀等优良性能，因此被广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械等领域。
钛合金的研究和应用对于推动现代工业的发展起到了重要作用。
钛合金由于其优异的性能，在航空航天领域得到了广泛应用。
它具有较高的强
度和较低的密度，能够满足飞机和航天器对于轻量化的要求。
同时，钛合金还具有良好的耐腐蚀性能，在极端的环境下能够保持稳定的性能。
因此，钛合金被用于制造飞机发动机零部件、航天器结构件等，为航空航天领域的发展做出了重要贡献。
在汽车工业中，钛合金也发挥着重要作用。
由于钛合金具有良好的强度和耐腐
蚀性能，因此被广泛应用于汽车发动机、排气系统、悬挂系统等零部件的制造中。
与传统的钢铁材料相比，钛合金能够减轻汽车的重量，提高燃油效率，同时也能够提高汽车的安全性能。
因此，钛合金在汽车工业中具有广阔的应用前景。
此外，钛合金还被广泛应用于医疗器械领域。
由于钛合金具有生物相容性好、
不易引起过敏反应等特点，因此被用于制造人工关节、牙科种植体、内部固定装置等医疗器械。
钛合金的应用不仅提高了医疗器械的质量，也提升了患者的生活质量，为医疗健康事业做出了重要贡献。
总的来说，钛合金是一种重要的金属材料，它具有优异的性能，在航空航天、
汽车、医疗器械等领域都有着广泛的应用。
随着科学技术的不断进步，相信钛合金在未来会有更广阔的发展前景。
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。
钛合金特点与优点
钛合金特点与优点钛合金是一种具有轻量、高强度、耐腐蚀性和良好的生物相容性的金属材料。
以下是钛合金的特点和优点：1. 轻量化：钛合金的密度只有大约4.5g/cm³，相对于其他金属材料来说非常轻，是铁的一半、铝的近两倍。
因此，使用钛合金可以减轻产品的重量，提高产品的载重能力。
对于航空航天、汽车和体育器材等领域来说，轻量化是提高效能的关键。
2.高强度：尽管钛合金的密度低，但它的强度却相当高，其抗拉强度可以达到1200MPa以上。
相比之下，普通钢的抗拉强度大约为400-800MPa。
因此，钛合金在同等质量下，可以提供更高的强度和刚度，可以承受更大的载荷，具有较好的耐用性。
3.耐腐蚀性：钛合金具有极强的抗腐蚀性能，能够在大气中、海水中、酸性环境中长期使用而不发生腐蚀。
这使得钛合金成为一种理想的材料用于海洋工程、化学工业和医疗领域中的人工关节等。
4.生物相容性：钛合金在生物相容性方面表现出色，可以与人体组织兼容，不会引起排斥反应或过敏反应。
因此，钛合金广泛应用于医疗领域，如人工关节、牙科修复和外科植入物等。
此外，钛合金还可以被用作皮肤温度测量和神经电极等生物传感器。
5.良好的成形性：钛合金具有良好的成形性能，可以通过热加工和冷加工等多种方法进行加工。
它具有较高的热塑性和低的塑性应变硬化指数，可以有效避免工件的断裂和变形。
这使得钛合金适用于复杂的产品制造，如纺织机械、航空零部件和核工业装备。
6.高温性能：钛合金的熔点较高，可以承受高温环境中的应力和热循环。
它具有优异的热稳定性和耐氧化性，可以在高温下保持较好的机械性能和化学稳定性，因此被广泛应用于航空航天领域中的发动机零部件和燃气轮机叶片等。
7.能量吸收性能：钛合金具有良好的能量吸收性能，可以有效地吸收和分散冲击能量。
这使得它在汽车和航空领域中的碰撞安全系统中得到广泛应用，有助于减少事故伤害和损失。
总之，钛合金以其轻量、高强度、耐腐蚀性和生物相容性等特点成为一种广泛应用的材料。
钛合金使用温度范围
钛合金使用温度范围钛合金是一种具有优异性能的金属材料，广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械等领域。
然而，钛合金的使用温度范围是一个关键的参数，决定了其在不同环境下的可靠性和稳定性。
本文将从不同角度探讨钛合金的使用温度范围及其相关影响。
钛合金的使用温度范围取决于其组成成分和热处理工艺。
一般来说，钛合金的使用温度范围在-253℃至600℃之间。
在这个范围内，钛合金能够保持较好的力学性能和化学稳定性。
超过该范围，钛合金的性能可能会受到损害，甚至发生热膨胀、热裂纹等问题。
钛合金的使用温度范围还与环境气氛有关。
在空气中，钛合金会与氧气发生反应，形成一层致密的氧化膜，从而保护基体材料不被进一步氧化。
然而，当温度超过400℃时，氧化膜的保护效果会降低，钛合金容易发生氧化、腐蚀等问题。
因此，在高温环境下使用钛合金时，需要采取措施来保护其表面，如涂覆耐高温涂层或采用惰性气氛等。
钛合金的使用温度范围还与应力和载荷有关。
在高温下，钛合金的强度和韧性会降低，容易发生变形和破坏。
因此，在设计钛合金零件时，需要考虑到工作温度对其力学性能的影响，并合理选择材料和结构，以确保其在高温下的可靠性。
钛合金的使用温度范围还与应用场景有关。
例如，在航空航天领域，钛合金常被用于制造发动机部件和航空器结构，需要在高温和高压的条件下工作。
在这种情况下，钛合金需要具备较高的耐热性和耐氧化性，以保证发动机的正常运行和飞行安全。
钛合金的使用温度范围还与材料的疲劳性能有关。
在高温下，钛合金容易发生疲劳裂纹和断裂，影响其使用寿命。
因此，在设计钛合金零件时，需要考虑到其在高温下的疲劳性能，并采取相应的措施来延长其使用寿命，如表面处理、增加结构支撑等。
钛合金的使用温度范围是一个重要的参数，影响着其在不同环境下的可靠性和稳定性。
钛合金的使用温度范围一般在-253℃至600℃之间，超过该范围可能会导致材料性能下降和损坏。
因此，在实际应用中，需要根据具体的工作条件和要求，合理选择钛合金材料和设计方案，以确保其在高温环境下的可靠性和安全性。
国内外常用钛及钛合金牌号
国内外常用钛及钛合金牌号钛是一种具有轻质、高强度、耐腐蚀性的金属材料，广泛应用于航空航天、化工、医疗、汽车、船舶等领域。
下面将介绍一些常用的国内外钛及钛合金牌号。
一、纯钛牌号1. CP1、CP2、CP3、CP4这是最常见的纯钛牌号，也是最常用的工业纯钛。
它们的差异主要是杂质含量的不同，CP1是杂质含量最低的纯钛，CP4则是杂质含量相对较高的纯钛。
2. Gr.1、Gr.2、Gr.3、Gr.4这些是美国钛合金协会（ASTM）制定的纯钛牌号，与前面的CP牌号对应。
Gr.1对应于CP4，Gr.2对应于CP3，依此类推。
二、钛合金牌号1. Ti-6Al-4V这是最常见的钛合金牌号，含有6%的铝和4%的钒。
它具有良好的强度、耐腐蚀性和热稳定性，广泛应用于航空航天、医疗和汽车制造等领域。
2. Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo这是一种高强度、高耐腐蚀性的钛合金，适用于高温、高压环境下的应用，如航空发动机等。
3. Ti-3Al-2.5V这是一种中等强度、良好耐腐蚀性的钛合金，常用于航空航天、船舶和化工领域。
4. Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al这是一种高强度、高耐腐蚀性的钛合金，适用于航空航天、海洋和船舶制造等领域。
5. Ti-6242这是一种高强度、高温钛合金，具有优异的耐腐蚀性和热稳定性，常用于航空航天和化工领域。
三、其他常见钛合金牌号除了上述几种常用的钛合金牌号外，还有一些其他常见的钛合金，例如Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo、Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Mo、Ti-8Al-1Mo-1V等。
这些牌号都具有特定的化学成分和性能特点，可以根据具体要求选择使用。
总结：以上介绍了一些常用的国内外钛及钛合金牌号，包括纯钛牌号如CP1、CP2、CP3、CP4以及Gr.1、Gr.2、Gr.3、Gr.4；钛合金牌号如Ti-6Al-4V、Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo、Ti-3Al-2.5V、Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al等。
- 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)。
TA3
0.30 0.08
TA4ELI 0.30 0.05
TA4
0.50 0.08
GB/T 3620.1—2007
化学成分，%
杂质，不大于
N
H
O
其他元素
单一
总和
0.012 0.008 0.10 0.05
0.20
0.03 0.015 0.18 0.10
0.40
0.03 0.003 0.12 -
0.10
0.03 0.008 0.10 0.05
பைடு நூலகம்
(5) 钛的力学性能
• 钛中的杂质含量对钛的力学性能影响很大，杂质含量增加，可 以提高其强度而降低塑性。
• 最纯的钛用碘化法或电解方法获得。氧、碳、氮是钛中普遍存 在的杂质，能提高钛的强度而降低其塑性。其中氮的影响最大， 碳最小，而氧居中。
高纯钛的基本力学性能
抗拉强度 屈服强度 延伸率 断面收缩率 HV
景看，它仅次于铁、铝而被誉为正在崛起的“第三金属”。 • 钛是一种对社会经济和国防具有重要战略意义的稀有金属。 • 钛具有许多重要的特性，如密度低、比强度高、耐腐蚀、
线膨胀系数低、导热率低、无磁性、生理相容性好、表面 可饰性强，具有储氢、超导、形状记忆、超弹和高阻尼等 特殊功能。它既是优质的轻型耐腐蚀的结构材料，又是新 型的功能材料以及重要的生物医用材料。
KβMo称为β稳定元素含量
各类钛合金的主要特征
以Ti-6Al-4V为准： ➢ 向右侧，随着β稳定元素的增加。合金的成形能力、应变速
率敏感性、热处理强化效果和室温强度不断提高； ➢ 向左侧，随着β稳定元素的减少，合金的β转变温度，流变应
力，可焊性和高温强度有所增加。
型和近型
GB/T 3620.1—2007
我国钛合金的状况
与俄、美相比，品种少、规格不全 大型主承力结构件用钛合金基本为空白； 缺少满足使用要求的厚板； 没有航母用高强(>1250MPa)、高韧、可焊、耐蚀的钛合金(国外21S合金)
✓我国：在武器装备上应用范围窄，用量小。歼8飞机上用Ti合金 量为2%，我国核潜艇上只有几吨。 ✓国外： 美国第三代战机钛合金用量达到20-25%，第四代战机约35%。 俄国阿尔法核潜艇的钛合金用量高达上千吨。 民用客机用钛合金不断增加，第四代B757和空客A320分别达到 6%和4.5%；第五代B777和空客A340分别达到7%和6%；新一代 B787和空客A380更分别达到15%和10%。
• (2) 近50年来，随着钛合金研究与应用的迅速发展，特别是热处 理强化的钛合金，经常遇到的是非平衡态的组织，因此按照亚稳 定状态的相组成进行钛合金的分类更为可取。
• 根据钛合金从β相区淬火后的相组成与β稳定元素含量关系，可以 将钛合金划分成以下六种类型：
型钛合金；近型钛合金；马氏体 +β型钛合金； 近亚稳定β型钛合金；亚稳定β型钛合金；稳定β型钛合金。
2. 产量与用量
世界海绵钛年产量多年来都在6-10万吨之间； 钛材的年产量多在5-6万吨之间
世界钛的主要应用领域 • 加工材多为板、棒、线、管和锻件
我国钛材产量及用途
• 我国钛资源已探明近10×108吨TiO2，居世界第一。 • 海绵钛产量超过4000吨/年，用量大于6000吨/年，属进口国
• 预计2010年达到2万吨的用量，成为世界第三(同美、日)
第七章 钛及钛合金
一、钛及钛合金的基本状况 二、钛的分类与牌号 三、钛的合金化 四、钛合金相变分析及热处理特点 五、工业钛合金 六、钛合金的发展
一、钛及钛合金的基本状况
• 1. 简介 • 2. 产量与用量 • 3. 基本性能
1. 简介
• 钛是20世纪50年代初走向工业化生产的一种重要金属。 • 钛性质优良，储量丰富。从工业价值和资源寿命的发展前
(3) 钛的热性能
• 钛和钛合金的线膨胀系数约为8.2～9.1×10-6K。 • 比热容比较低，其热导率大约只是铝及铝合金热导率的1
／15，是钢的1／5。
(4) 钛的化学及腐蚀性能
• 有很高的化学活性，并随温度升高而急剧增强。钛的活性表面 在室温就开始吸氢，在300℃时吸氢量加大。
• 钛氧开始明显发生作用的温度是600℃；而与氮发生作用的温 度高于700 ℃ 。
3. 基本性能
• (1) 钛的原子构造及晶体结构 • (2) 钛的电性能 • (3) 钛的热性能 • (4) 钛的化学及腐蚀性能 • (5) 钛的力学性能
两个最为显著的优点
• 两个最为显著的优点：比强度高和耐腐蚀性好。 • 使钛在空中、陆地、海洋和外层空间都有广泛的用途：包括航
空航天、常规兵器、舰艇及海洋工程、核电及火力发电、化工 与石油化工、冶金、建筑、交通、体育与生活用品等。 • 与钢铁及铝合金等量大面广的金属材料相比，钛及钛合金的生 产和应用的规模及发展依然存在一定的限制因素，最重要的是 制造加工过程比较复杂而成本价格偏高。
TA12-1 Ti-5.0Al-4Sn-2Zr-1.5Mo-1Nd-0.25Si TA10
TA19 Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si
TA8
TA16 Ti-2Al-2.5Zr
TA8-1
TA23 Ti-2.5Al-2Zr-1Fe
TA9-1
TA23-1 Ti-2.5Al-2Zr-1Fe
TA13
淬火后的相组成与β稳定元素含量关系
1) 型钛合金：工业纯钛和 只含稳定元素
2) 近型钛合金：KβMo < c1 3) 马氏体+β型钛合金： c1 <KβMo < ck，简称 + β型 4) 近亚稳定β型钛合金 ： ck <KβMo < c3，简称近β型 5) 亚稳定β型钛合金： c3 <KβMo < cβ，简称β型 6) 稳定β型钛合金： KβMo >cβ，简称为全β型
(2) 钛的电性能
• 钛的过渡金属原子构造决定了它具有高电阻。 • 由于氧、氮、碳、铁等杂质对钛的电阻影响很大，所以钛的电
阻测定分散性较大。 • 纯度最高的碘法钛的电阻率0.45µΩ.m。随温度增高比电阻增
加。当发生β转变时，比电阻下降， β的平均比电阻率为 0.16µΩ.m 。 • 当温度接近绝对零度时，钛具有超导性，但因冷作硬化和微量 杂质的影响很大，故纯钛的超导物理数据的分散性较大。
合金牌号
TA11 TA15 TA15-1 TA15-2 TA22 TA22-1 TA24 TA24-1
名义化学成分
Ti-8Al-1Mo-1V Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr Ti-2.5Al-1Mo-1V-1.5Zr Ti-4Al-1Mo-1V-1.5Zr Ti-3Al-1Mo-1Ni-1Zr Ti-3Al-0.5Mo-0.5Ni-0.5Zr Ti-3Al-2Mo-2Zr Ti-2Al-1.5Mo-2Zr
• 通过真空退火，几乎可以完全除去氢，而氧、氮则不可能除去。 • 钛在空气介质中加热时，会在表面生或一种既薄、致密而稳定
的氧化膜，它具有保护作用。 • 钛在500℃以下的空气中是稳定的，在800 ℃ 以上时，氧化膜
要分解，氧原子会进入晶格从而使金属变脆。
• 工业纯钛在不同温度下的空气介质中，加热半小时后氧化 膜的厚度不同，会出现不同颜色。温度从低到高的顺序为： 银白、黄色、紫色(650℃)、红灰色、灰色。
TA27
TC20 Ti-6Al-7Nb
TA27-1
名义化学成分 Ti-1Al-1Mn Ti-2Al-1.5Mn Ti-4Al-1.5Mn
• 除氧、碳、氮外，对钛的强度影响较大的元素是硼、铍和铝。 • 其他元素对钛的强度影响不那么强烈，影响程度依次排列为铬、
钴、铌、锰、铁、钒和锡。
• 对钛及其合金来说，氢脆是一个重要问题。钛容易从酸洗 液、腐蚀液和热加工的高温气氛中吸氢。
• 氢脆表现为两种形式：对工业纯钛和合金，氢脆表现为 塑性降低，而强度稍有增加，同时在低于93℃时合金冲击 韧性降低；另一种形式则类似于钢的脆化，在恒载荷或持 续载荷下，进行慢速拉伸试验时出现的一种脆化现象。
(1) 钛的原子构造及晶体结构
• 原子序数22。外层电子为3d24s2，d电子层不充满，过渡金属。 • 钛的相对原子质量是47.90，其主要的同位素相对原于质量有
46，47，48，49，50，其相对原子质量为48的同位素在自然界 中的相对含量最高，达到73.45％。 • 纯钛的熔化温度为1640～1670℃。 • 钛有两种同素异晶体即和β，转变温度为882.5℃；低温为 相(hcp)，高温β相(bcc)。 • -Ti在25℃时的点阵常数为a=0.29503nm，c=0.46831nm， c/a=1.5873；β-Ti在25℃时的点阵常数为0.32320nm。 • 纯钛的密度为4.50g/cm3。
/ MPa /MPa /%
/%
250～300 140～190 50～70 76～88
/MPa 89～ 105
弹性模量
/GPa 108(25 ℃) 75(550℃)
• 氢脆：在钛中氢的含量达到一定数值后，将大大提高钛对缺口 的敏感性，而急剧降低缺口试样的冲击韧性等性能。
• 钛中氢的含量应低于0.007％～0.008％(质量分数)，而不允许 高于0.0125％～0.015％(质量分数)，高于这个含量，在组织上 将析出氢化物，并出现明显的氢脆现象。
• ELI (Eextra Low Interstitial grades) 表示“超低间隙杂质级”
工业纯钛的牌号与杂质含量
合金 牌号
Fe
C
TA1ELI 0.10 0.03
TA1
0.20 0.08
TA1-1 0.15 0.05
TA2ELI 0.20 0.05
TA2
0.30 0.08
TA3ELI 0.25 0.05