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钛合金按组织可分三类.(1钛中加入铝和锡元素.2钛中加入铝铬钼钒等合金元素.3钛中加入铝和钒等元素.)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.
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),抗拉强度可达100～140kgf/mm2,而密度仅为钢的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.
　　类别 钛合金根据相的组成可分为三类:α合金,(α+β)合金和β合金,中国分别以TA、TC、TB表示.
　　① α合金含一定量的稳定α相的元素,平衡状态下主要由α相组成.α合金比重小,热强性好、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.α合金通常又可分为全α合金(TA7)、近α合金 (Ti-8Al-1Mo-1V)和有少量化合物的α合金(Ti-2.5Cu).　　② (α+β)合金含一定量的稳定α相和β相的元素,平衡状态下合金的组织为α相和β相.(α＋β)合金有中等强度、并可热处理强化,但焊接性能较差.(α＋β)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 β合金含大量稳定β相的元素,可将高温β相全部保留到室温.β合金通常又可分为可热处理β合金(亚稳定β合金和近亚稳定β合金)和热稳定β合金.可热处理β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/mm2.β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-镍记忆合金)等.典型合金的成分和性能见表.
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α合金和(α＋β)合金退火温度选在(α＋β)─→β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α′相和亚稳定的β相,然后在中温区保温使这些亚稳定相分解,得到α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(α＋β)合金的淬火在(α＋β)─→β相转变点以下40～100℃进行,亚稳定β合金淬火在(α＋β)─→β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、β热处理、形变热处理等金属热处理工艺.