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钛合金

发布时间:2008-08-02 00:00 作者:互联网 来源:百科
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taihejin钛合金 titanium alloys以钛为基加入其他元素组成的合金。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

taihejin
钛合金
titanium alloys

   以为基加入其他元素组成的合金。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。目前世界钛合加工材年产量已达4万余吨,钛合金牌号近30种。使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。
   中国于1956年开始钛和钛合金研究;60年代中期开始钛材的工业化生产并研制成TB2合金。
   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[几种金属比强度随温度的变化]几种金属比强度随温度的变化),抗拉强度可达100~140kgf/mm,而密度仅为的60%②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。③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。通常钛在氧化性和中性介质中具有良好的耐蚀性,在海水、湿氯气和氯化物溶液中的耐蚀性能更为优异。但在还原性介质,如盐酸等溶液中,钛的耐蚀性能较差④低温性能好,间隙元素极低的钛合金,如TA7,在-253下还能保持一定的塑性。⑤弹性模量低,热导率小,无铁磁性
  合金元素  钛有两种同质异晶体:882以下为密排六方结构[kg1]kg1[kg1]kg1钛,882以上为体心立方的钛。合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类:①稳定相、提高相转变温度的元素为稳定元素,有、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稳定相、降低相变温度的元素为稳定元素,又可分同晶型和共析型二种。前者有等;后者有等。③对相变温度影响不大的元素为中性元素,有等。
   氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质氧和氮在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。
   类别  钛合金根据相的组成可分为三类:合金,(+)合金和合金,中国分别以TA、TC、TB表示。
   ①  合金含一定量的稳定相的元素,平衡状态下主要由相组成。合金比重小,强性好、具有良好的焊接性和优异的耐蚀性,缺点是室温强度低,通常用作耐热材料和耐蚀材料合金通常又可分为全合金(TA7)、近合金 (Ti-8Al-1Mo-1V)和有少量化合物的合金(Ti-2.5Cu)。
   ②  (+)合金含一定量的稳定相和相的元素,平衡状态下合金的组织为[kg1]kg1[kg1]kg1相和[kg1]kg1[kg1]kg1相。()合金有中等强度并可热处理强化,但焊接性能较差。()[kg2]kg2合金应用广泛,其中Ti-6Al-4V合金的产量在全部钛材中占一半以上。
   ③  合金含大量稳定[kg1]kg1[kg1]kg1相的元素,可将高温相全部保留到室温。合金通常又可分为可热处理合金(亚稳定[kg2]kg2[kg2]kg2合金和近亚稳定[kg2]kg2[kg2]kg2合金)和热稳定[kg1]kg1[kg1]kg1合金。可热处理[kg2]kg2[kg2]kg2合金在淬火状态下有优异的塑性,并能通过时效处理使抗拉强度达到130~140kgf/mm合金通常作高强度高韧性材料使用。缺点是比重大,成本高,焊接性能差,切削加工困难。
   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-记忆合金)等。典型合金的成分和性能见表[典型钛合金的成分和性能]典型钛合金的成分和性能
   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。
   常用的热处理方法有退火、固溶和时效处理。退火是为了消除内应力、提高塑性和组织稳定性,以获得较好的综合性能。通常[kg1]kg1[kg1]kg1合金和()合金退火温度选在()─→[kg1]kg1相转变点以下120~200;固溶和时效处理是从高温区快冷,以得到马氏体′相和亚稳定的相,然后在中温区保温使这些亚稳定相分解,得到[kg1]kg1[kg1]kg1相或化合物等细小弥散的第二相质点,达到使合金强化的目的。通常[kg1]kg1()合金的淬火在()─→相转变点以下40~100进行,亚稳定合金淬火在()─→相转变点以上40~80进行时效处理温度一般为450~550。此外,为了满足工件的特殊要求,工业上还采用双重退火等温退火、热处理、形变热处理等金属热处理工艺。
   参考书目
A.D.McQuillan & M.K.McQuillan,Titanium,Butter-worths,London, 1956.
..,.., -, ,-,,1976.


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