鈦合金是什麼材質?主要應用於那些方面

時間 2021-09-06 07:13:44

1樓:匿名使用者

鈦合金是以鈦為基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。

合金元素根據它們對相變溫度的影響可分為三類:①穩定α相、提高相轉變溫度的元素為α穩定元素,有鋁、碳、氧和氮等。其中鋁是鈦合金主要合金元素,它對提高合金的常溫和高溫強度、降低比重、增加彈性模量有明顯效果。

②穩定β相、降低相變溫度的元素為β穩定元素,又可分同晶型和共析型二種。前者有鉬、鈮、釩等;後者有鉻、錳、銅、鐵、矽等。③對相變溫度影響不大的元素為中性元素,有鋯、錫等。

氧、氮、碳和氫是鈦合金的主要雜質。氧和氮在α相中有較大的溶解度,對鈦合金有顯著強化效果,但卻使塑性下降。通常規定鈦中氧和氮的含量分別在0.

15~0.2%和0.04~0.

05%以下。氫在α相中溶解度很小,鈦合金中溶解過多的氫會產生氫化物,使合金變脆。通常鈦合金中氫含量控制在 0.

015%以下。氫在鈦中的溶解是可逆的,可以用真空退火除去。 編輯本段分類   鈦是同素異構體,熔點為1720℃,在低於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,新增適當的合金元素,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(itanium 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。

α鈦合金

它是α相固溶體組成的單相合金,不論是在一般溫度下還是在較高的實際應用溫度下,均是α相,組織穩定,耐磨性高於純鈦,抗氧化能力強。在500℃~600℃的溫度下,仍保持其強度和抗蠕變效能,但不能進行熱處理強化,室溫強度不高。

β鈦合金

它是β相固溶體組成的單相合金,未熱處理即具有較高的強度,淬火、時效後合金得到進一步強化,室溫強度可達1372~1666 mpa;但熱穩定性較差,不宜在高溫下使用。

α+β鈦合金

它是雙相合金,具有良好的綜合效能,組織穩定性好,有良好的韌性、塑性和高溫變形效能,能較好地進行熱壓力加工,能進行淬火、時效使合金強化。熱處理後的強度約比退火狀態提高50%~100%;高溫強度高,可在400℃~500℃的溫度下長期工作,其熱穩定性次於α鈦合金。

三種鈦合金中最常用的是α鈦合金和α+β鈦合金;α鈦合金的切削加工性最好,α+p鈦合金次之,β鈦合金最差。α鈦合金代號為ta,β鈦合金代號為tb,α+β鈦合金代號為tc。

鈦合金按用途可分為耐熱合金、高強合金、耐蝕合金(鈦-鉬,鈦-鈀合金等)、低溫合金以及特殊功能合金(鈦-鐵貯氫材料和鈦-鎳記憶合金)等。典型合金的成分和效能見表。

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效能。 用途   鈦合金具有強度高而密度又小,機械效能好,韌性和抗蝕效能很好。

另外,鈦合金的工藝效能差,切削加工困難,在熱加工中,非常容易吸收氫氧氮碳等雜質。還有抗磨性差,生產工藝複雜。鈦的工業化生產是2023年開始的。

航空工業發展的需要,使鈦工業以平均每年約 8%的增長速度發展。目前世界鈦合金加工材年產量已達4萬餘噸,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)和工業純鈦(ta1、ta2和ta3)。

鈦合金主要用於製作飛機發動機壓氣機部件,其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件。60年代中期,鈦及其合金已在一般工業中應用,用於製作電解工業的電極,發電站的冷凝器,石油精煉和海水淡化的加熱器以及環境汙染控制裝置等。鈦及其合金已成為一種耐蝕結構材料。

此外還用於生產貯氫材料和形狀記憶合金等。

中國於2023年開始鈦和鈦合金研究;60年代中期開始鈦材的工業化生產並研製成tb2合金。

鈦合金是航空航天工業中使用的一種新的重要結構材料,比重、強度和使用溫度介於鋁和鋼之間,但比強度高並具有優異的抗海水腐蝕效能和超低溫效能。2023年美國首次在f-84戰鬥轟炸機上用作後機身隔熱板、導風罩、機尾罩等非承力構件。60年代開始鈦合金的使用部位從後機身移向中機身、部分地代替結構鋼製造隔框、樑、襟翼滑軌等重要承力構件。

鈦合金在軍用飛機中的用量迅速增加,達到飛機結構重量的20%~25%。70年代起,民用機開始大量使用鈦合金,如波音747客機用鈦量達3640公斤以上。馬赫數小於 2.

5的飛機用鈦主要是為了代替鋼,以減輕結構重量。又如,美國sr-71 高空高速偵察機(飛行馬赫數為3,飛行高度26212米),鈦佔飛機結構重量的93%,號稱「全鈦」飛機。當航空發動機的推重比從4~6提高到8~10,壓氣機出口溫度相應地從200~300°c增加到500~600°c時,原來用鋁製造的低壓壓氣機盤和葉片就必須改用鈦合金,或用鈦合金代替不鏽鋼製造高壓壓氣機盤和葉片,以減輕結構重量。

70年代,鈦合金在航空發動機中的用量一般佔結構總重量的20%~30%,主要用於製造壓氣機部件,如鍛造鈦風扇、壓氣機盤和葉片、鑄鈦壓氣機機匣、中介機匣、軸承殼體等。航天器主要利用鈦合金的高比強度,耐腐蝕和耐低溫效能來製造各種壓力容器、燃料貯箱、緊韌體、儀器綁帶、構架和火箭殼體。人造地球衛星、登月艙、載人飛船和太空梭 也都使用鈦合金板材焊接件。

2樓:匿名使用者

就是鈦和其它今屬的混和物,強度高,熔點較高,密度小,所以大多用於航空航天:飛機、衛星等,也可用於作記憶金屬,用於衛星天線

3樓:tc4杭州

鈦合金無論是哪種牌號的,必須要經過鈦合金專用離子氮化之後才能使用,不然起不到鈦合金這種材料的最佳作用的, 目前國內用得多起來了 ,一般用於軍工航天石化類的比較多一些。總之這些***基本都是用再比較重要的領域的 。

而在使用之前需要將鈦合金硬度提高至1000度以上,滲層最好大於0.2,這樣一般能做到耐磨,抗壓,防腐蝕,防變形。

其中的工藝根據不同的需求,在帶有國際先進輔助熱源的裝置中,採用從720度至950度之間的均勻調溫手段來達到以上技術要求。

鈦合金的主要用途是什麼?

4樓:叫那個不知道

1、航空航天領域用鈦大國集中在西方國家

,尤其是美國,60%的鈦材都應用到這個領域。亞洲國家,日本和中國在此領域中鈦的投入量均在10%左右。但是近年來隨著亞洲航空航天的飛速發展,鈦在航空航天領域的消費量將會隨之增長。

從全球角度來看,航空業對鈦市場起著決定性的作用,從歷史上看,鈦行業大的週期輪迴都和航空業的冷暖密切相關。

2、民用飛機

(1)減輕結構重量、提高結構效率

(2)符合高溫部位的使用要求

(3)符合與複合材料結構相匹配的要求

(4)符合高抗蝕性和長壽命的要求

3、軍事飛機

軍用**的開發與採購不斷向著輕便、靈活方向發展,為了滿足戰鬥機對戰鬥效能要求,除了採用先進的設計技術外,還必須採用額效能優良的材料以及先進的工藝製造技術。大量選用鈦合金、提高先進鈦合金應用水平就是重要措施之一。

自20世紀60年代以來,國外軍用飛機的鈦量逐年增加,當前歐美設計的各種先進軍用戰鬥機和轟炸機中鈦合金用量已經穩定在20%以上,並且新機型的用鈦量佔比正在大幅提升。

4、汽車

降低燃油消耗、減少有害廢棄物(co2、nox 等)排放已經成為汽車行業技術進步的主要動力和方向之一。研究表明,輕量化是實現節省燃料、減少汙染的有效措施。汽車的質量每降低10%,燃料消耗可節省8%-10%,廢氣排放可減少10%。

在駕駛方面,汽車輕量化後加速效能提高,車輛控制穩定性、噪音、振動方面也都有改善。從碰撞安全性考慮,汽車輕量化後,碰撞時慣性小,制動距離減少。

汽車輕量化的首選途徑就是用高比強度的輕質材料,如鋁、鎂、鈦等替代傳統的汽車材料(鋼鐵)。2023年全球汽車用鈦量已達3000噸。鈦在賽車上的應用已有許多年的歷史目前賽車幾乎都使用了鈦材,日本汽車用鈦已超過600噸,隨著全球****的發展,汽車用鈦還在快速增加。

5、醫療行業

鈦在醫療領域有著廣泛的應用。鈦與人體骨骼接近,對人體組織具有良好的生物相容性、無毒***。人體植入物是與人的生命和健康密切相關的特殊的功能材料。

同其它金屬材料相比較,使用鈦及鈦合金的優勢主要有以下幾點:

1 質輕;2 彈性模量低;3無磁性;4 無毒性;5 抗腐蝕性;6 強度高、韌性好。

外科植入物中的鈦合金用量正以每年5%-7%的速度增長。採用鈦及鈦合金製造的股骨頭、髖關節、肱骨、顱骨、膝關節、肘關節、肩關節、掌指關節、頜骨以及心辨膜、腎辨膜、血管擴張器、夾板、假體、緊固螺釘等上百種金屬件移植到人體中,取得了良好的效果,被醫學界給予了很高的評價。

6、化工行業

鈦具有優良的耐腐蝕效能、力學效能和工藝效能,被廣泛應用於國民經濟許多部門。特別是在化工生產中,用鈦代替不鏽鋼、鎳基合金和其它稀有金屬作為耐腐蝕材料。這對增加產量,提高產品質量,延長裝置使用壽命,減少消耗,降低能耗,降低成本,防止汙染,改善勞動條件和提高勞動生產率等方面都有十分重要的意義。

7、海洋工程

隨著科學技術的發展和陸地資源日趨枯竭,人類開發利用海洋已經提到日程上來了。鈦對於海水有優異的耐蝕效能,大量運用於海水淡化、艦船、海洋熱能開發和海底資源開採等領域。

8、日常生活

鈦在日常生活中的應用非常廣泛,可謂無處不在,例如高爾夫球頭、自行車車架、網球拍、輪椅、眼鏡架等都會應用到鈦。

鈦以其輕質、強度高的特性在體育用品中的應用,從最早的網球拍、羽毛球拍逐步擴充套件到了高爾夫球頭、球杆以及賽車等。

2023年我國體育休閒佔總消費量的13%,其中僅高爾夫球頭和球杆的用鈦量就超過了1000噸。鈦合金做成的自行車車架也頗受歡迎,目前有近50價公司生產鈦自行車,美國早已是最大的鈦自行車生產商和消費國。

鈦輕質的特點也應用到眼鏡架中,而且鈦又不易與**發生過敏,並且鈦表面經陽極處理可有絢麗色彩,因此從20世紀80年代初就開始應用於鏡架中。

擴充套件資料

鈦被認為是一種稀有金屬,這是由於在自然界中其存在分散並難於提取。但其相對豐富,在所有元素中居第十位。 鈦的礦石主要有鈦鐵礦及金紅石,廣佈於地殼及岩石圈之中。

鈦亦同時存在於幾乎所有生物、岩石、水體及土壤中。

從主要礦石中萃取出鈦需要用到克羅爾法 或亨特法。鈦最常見的化合物是二氧化鈦,可用於製造白色顏料。其他化合物還包括四氯化鈦(ticl4)(作催化劑和用於製造煙幕作空中掩護)及三氯化鈦(ticl3)(用於催化聚丙烯的生產)。

參考資料

鈦合金是什麼材料,鈦合金的優缺點是什麼?

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