钛合金的功能

钛是一种新型金属，钛的功能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关，最纯的碘化钛杂质含量不超过0.1％，但其强度低、塑性高。99.5％工业纯钛的功能为：密度ρ=4.5g/cm3，熔点为1800℃，导热系数λ=15.24W/(m.K)，抗拉强度σb=539MPa，伸长率δ=25％，断面收缩率ψ=25％，弹性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。  

　　(1)比强度高

　　钛合金的密度一般在4.5g/cm3左右，仅为钢的60％，纯钛的强度接近普通钢的强度，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资料，见表7-1，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零、部件。现在飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都运用钛合金。  

　　(2)热强度高

　　运用温度比铝合金高几百度，在中等温度下仍能坚持所要求的强度,可在450～500℃的温度下长时间工作这两类钛合金在150℃～500℃范围内仍有很高的比强度，而铝合金在150℃时比强度显着下降。钛合金的工作温度可达500℃，铝合金则在200℃以下。

　　(3)抗蚀性好

　　钛合金在湿润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。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。

　　(4)低温功能好

　　钛合金在低温文超低温下，仍能坚持其力学功能。低温功能好,间隙元素极低的钛合金,如TA7,在-253℃下还能坚持必定的塑性。因此，钛合金也是一种重要的低温结构资料。

　　(5)化学活性大

　　钛的化学活性大，与大气中O、N、H、CO、CO2、水蒸气、氨气等发生强烈的化学反应。含碳量大于0.2％时，会在钛合金中形成硬质TiC；温度较高时，与N作用也会形成TiN硬质表层；在600℃以上时，钛吸收氧形成硬度很高的硬化层；氢含量上升，也会形成脆化层。吸收气体而发生的硬脆表层深度可达0.1～0.15 mm，硬化程度为20％～30％。钛的化学亲和性也大，易与摩擦外表发生粘附现象。

　　(6)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，不宜制造细长杆和薄壁件，切削时加工外表的回弹量很大，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。

　　钛合金具有强度高而密度又小，机械功能好，韧性和抗蚀功能很好。另外，钛合金的工艺功能差，切削加工困难，在热加工中，十分简单吸收氢氧氮碳等杂质。还有抗磨性差，出产工艺杂乱。钛的工业化出产是1948年开端的。航空工业开展的需求，使钛工业以平均每年约 8％的增长速度开展。现在国际钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合金商标近30种。运用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯钛（TA1、TA2和TA3）。  

　　钛合金主要用于制造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使用，用于制造电解工业的电极，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资料。此外还用于出产贮氢资料和形状记忆合金等。

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