钛合金管在加热时除有冷加工组织的回复及再结晶过程外,还有化合物的溶液和a→β的多型性转变。为了改善钛合金和钛板的性能,除了通过必要的合金化外,一般还要采用适当的热处理。钛合金和钛板的回复过程也是在一定温度下,通过空位及位错的运动使形变时产生的大部分第二类内应力消除的过程。发生回复过程的温度低于再结晶温度,一般在500~650℃。同其它金属一样,钛合金板和钛板的再结晶过程也是在变形后的组织上,在结晶晶粒的生核长大过程。此时晶格类型不发生变化,但有力学性能的变化。这一过程受到冷变形程度、加热温度及保温时间的影响,并可通过冷变形率、加热温度和再结晶晶粒尺寸的三维再结晶出来。
钛管焊接是利用惰性气体对焊接区进行有效保护的TiG焊接工艺。由于钛材具有特殊的物理化学特性,因而其焊接工艺与其它金属存在较大差异。宝鸡钛管焊接时必须保证:焊接区金属在250℃以上不受活性气体N,0、H及有害杂质元素C,Fe,Mn等的污染。不能形成粗晶组织。不能产生较大的焊接残余应力和残余变形。所以,焊接过程须按合理的工艺,严格按工序质量管理标准,实行全过程的质量控制。使人、机、料、法各因素均处于良好的受控状态,从而在合理的工期内,保证钛管的焊接质量。
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%。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。
钛合金无缝管是一种由钛合金材料制成的具有中空截面、周边没有接缝的长条型管材。最初主要用于制作飞机发动机压气机部件及火箭、导弹和高速飞机的结构件。从60年代中期开始逐渐应用于电解工业的电极,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一般工业制造领域。TA1、TA2、TA3均为工业纯钛,它们具有较高的力学性能、优良的冲压性能,并可进行各种形式的焊接,焊接接头强度可达基体金属强度的90%,且切削加工性能良好。钛管对氯化物、硫化物和氨具有较高的耐蚀性能。钛在海水中的耐蚀性比铝合金、不锈钢、镍基合金还高。钛耐水冲击性能也较强。
合金元素钛有两种同质异晶体:882℃以下为密排六方结构α钛,882℃以上为体心立方的β钛。合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类:①稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素,它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。②稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素,又可分同晶型和共析型二种。前者有钼、铌、钒等;后者有铬、锰、铜、铁、硅等。③对相变温度影响不大的元素为中性元素,有锆、锡等。氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。氧和氮在α相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,但却使塑性下降。通常规定钛中氧和氮的含量分别在 0.15~0.2%和0.04~0.05%以下。氢在α相中溶解度很小,钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物,使合金变脆。通常钛合金中氢含量控制在 0.015%以下。氢在钛中的溶解是可逆的,可以用真空退火除去。
钛合金管厂家认为钛材碱洗容鉍着火燃烧,尤其钛薄板的碱洗更易着火。耐腐蚀钛合金管关于钛材碱洗着火的原因和机理仍在探讨中。钛在碱液中的化学活性,它在含有氧化剂的熔融碱液中碱洗时,整体碱液温度过高或局部温度过高都是造成钛材燃烧的原闪。钛合金管厂家由于钛与钢制工具(碱洗框)在熔融碱液中存在电位差,存在着原电池效应,当钛与钢接触时形成电偶电流,而接触点越小,电流就越大。接触处的过大电流密度引起局部过热,使得钛合金经常从这两种金属的接触点处开始燃烧。