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,非常容易吸收氫氧氮碳等雜質(zhì)。還有抗磨性差,生產(chǎn)工藝復(fù)雜。鈦的工業(yè)化生產(chǎn)是1948年開始的。hang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。世界鈦合金加工材年產(chǎn)量已達(dá)4萬余噸,鈦合金牌號近30種。使用最廣泛的鈦合金是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fei機發(fā)動機壓氣機部件,其次為huo箭、dao彈和高速飛機的結(jié)構(gòu)件。60年代中期,鈦及其合金已在一般工業(yè)中應(yīng)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。鈦及其合金已成為一種耐蝕結(jié)構(gòu)材料。此外還用于生產(chǎn)貯氫材料和形狀記憶合金等。強度高鈦合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右,僅為鋼的60%,純鈦的密度才接近普通鋼的密度,一些高強度鈦合金超過了許多合金結(jié)構(gòu)鋼的強度。
因此鈦合金的比強度(強度/密度)遠(yuǎn)大于其他金屬結(jié)構(gòu)材料,可制出單位強度高、剛性好、質(zhì)輕的零部件。fei機的發(fā)動機構(gòu)件、骨架、蒙皮、緊固件及起落架等都使用鈦合金。熱強度高使用溫度比鋁合金高幾bai度,在中等溫度下仍能保持所要求的強度,可在450500的溫度下長期工作這兩類鈦合金在150500范圍內(nèi)仍有很高的比強度,而鋁合金在150時比強度明顯下降。鈦合金的工作溫度可達(dá)500,鋁合金則在200以下。
抗蝕性好鈦合金在潮濕的大氣和海水介質(zhì)中工作,其抗蝕性遠(yuǎn)優(yōu)于不銹鋼;對點蝕、酸蝕、應(yīng)力腐蝕的抵抗力特別強;對堿、氯化物、氯的有機物品、硝酸、硫酸等有優(yōu)良的抗腐蝕能力。但鈦對具有還原性氧及鉻鹽介質(zhì)的抗蝕性差。低溫性能好。鈦合金在低溫和超低溫下,仍能保持其力學(xué)性能。低溫性能好,間隙元素極低的鈦合金,如TA7,在-253下還能保持一定的塑性。因此,鈦合金也是一種重要的低溫結(jié)構(gòu)材料。
化學(xué)活性大鈦的化學(xué)活性大,與大氣中O、N、H、CO、CO2、水蒸氣、氨氣等產(chǎn)生強烈的化學(xué)反應(yīng)。含碳量大于0.2%時,會在鈦合金中形成硬質(zhì)TiC;溫度較高時,與N作用也會形成TiN硬質(zhì)表層;在600以上時,鈦吸收氧形成硬度很高的硬化層;氫含量上升,也會形成脆化層。吸收氣體而產(chǎn)生的硬脆表層深度可達(dá)0.10.15 mm,硬化程度為20%30%。鈦的化學(xué)親和性也大,易與摩擦表面產(chǎn)生粘附現(xiàn)象。導(dǎo)熱彈性小鈦的導(dǎo)熱系數(shù)=15.24W/(m.K)約為鎳的1/4,鐵的1/5,鋁的1/14,而各種鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)比鈦的導(dǎo)熱系數(shù)約下降50%。鈦合金的彈性模量約為鋼的1/2,故其剛性差、易變形,不宜制作細(xì)長桿和薄壁件,切削時加工表面的回彈量很大,約為不銹鋼的23倍,造成dao具后dao面的劇烈摩擦、粘附、粘結(jié)磨損鈦是一種新型金屬,鈦的性能與所含碳、氮、氫、氧等雜質(zhì)含量有關(guān),最純的碘化鈦雜質(zhì)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=4.5g/立方厘米,熔點為1725,導(dǎo)熱系數(shù)=15.24W/(m.K),抗拉強度b=539MPa,伸長率=25%,斷面收縮率=25%,彈性模量E=1.078×105MPa,硬度HB195。