一、密度小,比強度高 金屬鈦的密度為4.51g/cm3,高于鋁而低于鋼、銅、鎳,但比強度位于金屬首。
二、耐腐蝕性能 鈦是一種活潑的金屬,其平衡電位很低,在介質中的熱力學腐蝕傾向大。但實際上鈦在許多介質中很穩(wěn)定,如鈦在氧化性、中性和弱還原性等介質中是耐腐蝕的。這是因為鈦和氧有很大的親和力,在空氣中或含氧的介質中,鈦表面生成一層致密的、附著力強、惰性大的氧化膜,保護了鈦基體不被腐蝕。即使由于機械磨損也會很快自愈或重新再生。這表明了鈦是具有強烈鈍化傾向的金屬。介質溫度在315℃以下鈦的氧化膜始終保持這一特性。為了提高鈦的耐蝕性,研究出氧化、電鍍、等離子噴涂、離子氮化、離子注入和激光處理等表面處理技術,對鈦的氧化膜起到了增強保護性作用,獲得了所希望的耐腐蝕效果。鈦鑄件使用了鈦-32鉬合金,對常發(fā)生縫隙腐蝕或點蝕的環(huán)境使用了鈦-0.3鉬-0.8鎳合金或鈦設備的局部使用了鈦-0.2鈀合金,均獲得了很好的使用效果。
三、耐熱性能好 新型鈦合金可在600℃或更高的溫度下長期使用。
四、耐低溫性能好 鈦合金TA7(Ti-5Al-2.5Sn),TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等為代表的低溫鈦合金,其強度隨溫度的降低而提高,但塑性變化卻不大。在低溫下保持較好的延性及韌性,避免了金屬冷脆性,是低溫容器,貯箱等設備的理想材料。
TA2化學成分:TA2含鈦(Ti) 余量,鐵(Fe)≤0.30,碳(C)≤0.10,氮(N)≤0.05,氫(H)≤0.015,氧(O)≤0.25。
熱處理 鈦合金通過調整熱處理工藝可以獲得不同的相組成和組織。一般認為細小等軸組織具有較好的塑性、熱穩(wěn)定性和疲勞強度;針狀組織具有較高的持久強度、蠕變強度和斷裂韌性;等軸和針狀混合組織具有較好的綜合性能。
TA2的性能:工業(yè)純鈦按其雜質含量的不同,分為TA1、TA2和TA3三個牌號。這三種工業(yè)純鈦的間隙雜質元素是逐漸增加的,故其機械強度和硬度也隨之逐級增加,但塑性、韌性相應下降。 工業(yè)上常用的工業(yè)純鈦是TA2,因其耐蝕性能和綜合力學性能適中。對耐磨和強度要求較高時可采用TA3。對要求較好的成型性能時可用TA1。國標中的TA1,TA2和TA3對應這UNS中Gr0,Gr1和Gr2。TA1、TA2在鐵量ω為0.095%、氧含量ω為0.08%、氫含量ω為0. 0009%、氮含量ω為0.0062%時,具有很好的低溫韌性和高的低溫強度,可用作-253℃以下的低溫結構材料。
鈦棒、鈦板、鈦帶:TC4、TA0、TA1、TA2、TC3
TA1、TA2、TA3 與化學純鈦比,雜質較多,實際上是一種低含量的鈦合金,其力學性能與化學性能與不銹鋼相似。故其特點是強度不高(與鈦合金相比),塑性很好,易于加工成形,沖壓、焊接、可切削加工成型性良好;在大氣、海水、氧化性氣氛、中性,弱還原性氣氛中具有良好耐蝕性;抗氧化性能優(yōu)于多數(shù)奧氏體不銹鋼,但耐熱性較低 主要用于工作溫度在350℃以下,受力不大但要求高塑性的沖壓件和耐腐蝕的結構件,如飛機的骨架、蒙皮;船舶用耐海水腐蝕的管道、閥門、泵及水翼;化工上的熱交換器,泵體、蒸餾塔、冷卻器、離子泵、壓縮機氣閥等,工業(yè)上一般是要求較高成型性采用TA1,要求較高耐磨性及強度時采用TA3。而平常應用廣泛的是TA2
鈦合金是以鈦為基礎加入其他元素組成的合金。鈦有兩種同質異晶體:882℃以下為密排六方結構α鈦,882℃以上為體心立方的β鈦。
鈦是同素異構體,熔點為1720℃,在低于882℃時呈密排六方晶格結構,稱為α鈦;在882℃以上呈體心立方品格結構,稱為β鈦。利用鈦的上述兩種結構的不同特點,添加適當?shù)暮辖鹪?,使其相變溫度及相分含量逐漸改變而得到不同組織的鈦合金(titanium alloys)。室溫下,鈦合金有三種基體組織,鈦合金也就分為以下三類:α合金,(α+β)合金和β合金。中國分別以TA、TC、TB表示。
鈦是一種新型金屬,鈦的性能與所含碳、氮、氫、氧等雜質含量有關,純的碘化鈦雜質含量不超過0.1%,但其強度低、塑性高。99.5%工業(yè)純鈦的性能為:密度ρ=4.5g/cm3,熔點為172 矽鈦合金耐磨地坪
5℃,導熱系數(shù)λ=15.24W/(m.K),抗拉強度σb=539MPa,伸長率δ=25%,斷面收縮率ψ=25%,彈性模量E=1.078×105MPa,硬度HB195。
鈦合金的密度一般在4.5g/cm3左右,僅為鋼的60%,純鈦的強度才接近普通鋼的強度,一些高強度鈦合金超過了許多合金結構鋼的強度。因此鈦合金的比強度(強度/密度)遠大于其他金屬結構材料,可制出單位強度高、剛性好、質輕的零、部件。目前飛機的發(fā)動機構件、骨架、蒙皮、緊固件及起落架等都使用鈦合金
鈦合金具有強度高而密度又小,機械性能好,韌性和抗蝕性能很好。另外,鈦合金的工藝性能差,切削加工困難,在熱加工中,容易吸收氫氧氮碳等雜質。還有抗磨性差,生產工藝復雜。鈦的工業(yè)化生產是1948年開始的。航空工業(yè)發(fā)展的需要,使鈦工業(yè)以平均每年約 8%的增長速度發(fā)展。目前世界鈦合金加工材年產量已達4萬余噸,鈦合號近30種。使用廣泛的鈦合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工業(yè)純鈦(TA1、TA2和TA3)。 鈦合金主要用于制作飛機發(fā)動機壓氣機部件,其次為高速飛機的結構件。60年代中期,鈦及其合金已在一般工業(yè)中應用,用于制作電解工業(yè)的電極,發(fā)電站的冷凝器,石油精煉和海水淡化的加熱器以及環(huán)境污染控制裝置等。
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