
通过表面处理是提高钛合金板的耐腐蚀性很有效的方法,表面处理的方法有阴极氧化、热氧化、氮化和涂镀层技术。阳极氧化、热氧化和把徐层对钛合金板发生缝隙腐蚀时间的影响,数据表明,把涂层提高钛合金板耐腐蚀性的效果为明显,甚至还优于Ti—0.15Pd的耐腐蚀性。钛合金板的阳极氧化通常是在5%—10%(NH4)2sO溶液中、外加25V直流电压进行则十问的阳极处理,阳极氧化膜的厚度可以达到300—500nm。阳极氧化处理可以有效除去放表面的铁沾污,有效延长钛合金板的钝化时间,防正铁沾污引起的吸氢。因此,国外规范要求所有的钛制设备必须进行阳极氧化处理。为了提高阳极氧化的效果,阳极氧化溶液用铂酸钠替代硫酸铵,这样耐腐蚀的效果更好。

当采用火焰炉加热时,应保持炉内为微氧化性气氛,也可在锭坯表面涂保护层,或在惰性气体中加热。钛合金的热导率低,在加热大截面或高合金化锭坯时,为防止热应力可能引起的锭坯开裂,通常采用低温慢速、高温快速的分段加热法。控制锭坯的加热和终锻温度以及锻造变形量是获得高质量钛板坯的重要保证。钛合金板坯的锻造一般采用水压机和锻锤。为了保证随后的轧制过程顺利进行和保证板材的表面质量,锻造的板坯和铸锭应进行机械加工,剥去表面裂纹及深度达3~4mm的吸气层。

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。钛锭价格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。特点钛合金与其他金属材料相比,有下列优点:①比强度(抗拉强度/密度)高(见图),抗拉强度可达100~140kgf/mm2,而密度仅为钢的60%。精细钛锭中温强度好,使用温度比铝合金高几百度,在中等温度下仍能保持所要求的强度,可在450~500℃的温度下长期工作。耐蚀性好,在大气中钛表面立即形成一层均匀致密的氧化膜,有抵抗多种介质侵蚀的能力。

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。钛合金无缝管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。

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)。钛管质量轻,强度高,机械性能优越。它广泛应用于热交换设备,如列管式换热器、盘管式换热器、蛇形管式换热器、冷凝器、蒸发器和输送管道等。目前,很多核电工业把钛管作为其机组标准用管。

在进行钛合金焊接时,因氩弧焊枪形成的氩气气体保护层只能保护好焊接熔池不受空气的有害作用,而对已凝固而处于高温状态附近的焊缝及其附近区域则无保护作用,而处于这种状态的钛管焊缝及其附近的区域仍有很强的吸收空气中的氮及氧的能力。随氧化程度逐步加重,钛合金焊缝颜色发生变化及焊缝塑性下降的规律。银白色(无氧化),金黄色(TiO,轻微氧化),蓝色(Ti2O3,氧化稍为严重),灰色(TiO2,氧化严重)。钛管及钛合金管焊接时,当焊缝含氧、氮量较高时,随着温度的上升,钛及其合金吸收氢气、氧气和氮气的能力逐渐上升。钛从250℃开始吸氢,从400℃开始吸氧,从600℃开始吸氮。由于钛合金同O2、N2、H2的亲和力高,接头中含有这些气体时会使接头变脆,降低钛合金焊接接头的冲击性能、塑性和韧性。钛合金焊接时,焊接接头产生热裂纹的可能性很小,这是因为钛及钛合金中S、P、C等杂质含量很少,由S、P形成的低熔点共晶在晶界很少生成,加之有效结晶温度区间窄小,钛及钛合金凝固时收缩量小,焊缝金属不会产生热裂纹。