钛及其合金的性能研究

《钛及其合金的性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、钛及其合金的性能研究摘要：钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金材料由于密度小、比强度高、耐高温等特点，在军事工业、航天航空、汽车工业、医学等领域中都有广泛应用。为了便于进行机械工业加工并得到具有一定性能的钛和钛合金，以满足各种产品对材料性能的要求，需要对钛及钛合金进行热处理关键字：钛合金材料、机械加工性能、热处理引言：钛是20世纪五十年代发展起来的一种性能优异、资源丰富的金属。随着军事工业对高强低密度材料需求的日益迫切，钛合金的产业化进程显著加快。钛和钛的合金大量用于航空工业，有"空间金属"之称；另外，在造船工业、化学工业、硬质合金等方面有着日益广泛的应用一.钛金属的

2、性质1.钛的物理性质：1)钛是一种金属元素，灰色，钛没有磁性，能在氮气中燃烧2)钛的密度为4.506～4.516克/立方厘米（20℃），高于铝而低于铁、铜、镍，但比强度位于金属之首。熔沸点高3)10导热性和导电性能较差，近似或略低于不锈钢，钛具有超导性，钝钛和以钛为主的合金是新型的结构材料，主要用于航天工业和航海工业1)钛属于稀有金属，用于冶炼钛的矿物主要有钛铁矿（FeTiO3）、金红石（TiO2）和钙钛矿等1.钛的化学性质：1)室温下钛比较稳定，高温下很活泼，熔融态能与绝大部分坩埚或型材发生作用2)高温下可与氧、硫、碳、氮等进行强烈反应3)钛可在真空或惰性气氛下熔炼，如真空自耗电焊弧炉

3、、电子束炉等电子熔炉设备中熔炼4)钛在氮气中加热即能燃烧，钛尘在空气中有爆炸危险，所以钛材加热或焊接应用氩气做保护气体5)钛在室温可吸收氢气，故可作为高真空电子仪器的脱气剂；利用钛吸收氢和放氢的特性，可以用为储氢材料2.钛的耐蚀性能：1)钛的标准电极电位很低（E=-1.63V），但钛的致钝电位也低，故钛容易钝化。2)常温下钛表面极易形成由氧和氮组成的钝化膜，它在大气及许多侵蚀性介质中非常稳定，具有很好的抗蚀性3)在大气、海水、氯化物水溶液及氧化性酸和大多数有机酸中，其抗蚀性相当于或超过不锈钢，在海水中耐蚀性极强，能与白金相比，是海洋开发工程理想的材料101)钛与生物体有很好的相容性，而且

4、无毒，适合做生物工程材料。2)钛在还原性酸（浓硫酸、盐酸、正磷酸）、氢氟酸、氯气、热强碱，某些热浓有机酸及氧化铝溶液中不稳定，会发生强烈腐蚀1.钛的金属性能：1)钛的硬度与钢铁差不多，而它的重量几乎只有同体积的钢铁的一半，极细的钛粉，还是火箭的好燃料，所以钛被誉为宇宙金属2)室温下纯钛的晶体结构为密排六方结构，室温变形时主要以柱面滑移为主，并常诱发孪生；钛同时兼有钢(强度高)和铝(质地轻)的优点3)高纯钛具有良好的塑性，但杂质含量超过一定时，变得硬而脆4)钛的屈服强度与抗拉强度接近，屈强比较高，而且钛的弹性模量小，成形加工时回弹量大，冷成形困难5)在高温能保持比较高的比强度。作为难熔金属

5、，钛熔点高，随着温度的升高，其强度逐渐下降，但是，其高的比强度可保持到550～600℃6)同时在低温下，钛仍具有良好的力学性能：强度高，保持良好的塑性和韧性2.钛的工艺性能1)钛可进行锻造、轧制、挤压、冲压等压力加工，原则上加热钢材所用的设备都可以用于钛材的加热，要求炉内气氛保持中性或弱氧化性气氛，绝不可以使用氢气加热。2)10钛的屈强比较高，变形抗力大，而弹性模量低，因此钛材在加工成型方面较困难。1)钛材具有良好的焊接性能，焊缝强度、延性和抗蚀性与母材差不多。2)钛的切削加工比较困难，主要是因为钛的摩擦系数大，导热性差，热量主要集中在刀尖上，使刀尖容易软化。一.钛的热处理方法工业纯钛是

6、单相α型组织，虽然在890℃以上有α-β的多型体转变，但由于相变特点决定了它的强化效应比较弱，所以不能用调质等热处理提高工业纯钛的机械强度。工业纯钛唯一的热处理就是退火。它的主要退火方法有三种：1再结晶退火2消应力退火3真空退火。前两种的目的都是消除应力和加工硬化效应，以恢复塑性和成型能力。（一）消应力退火为了消除钛和钛合金在熔铸、冷加工、机械加工及焊接等工艺过程中所产生的内应力，以便于以后加工，并避免在使用过程中由于内应力存在而引起开裂破坏，对α-钛应进行消除应力退火处理。消除应力退火温度不能过高、过低，因为过高引起晶粒粗化，产生不必要的相变而影响机械性能，过低又会使应力得不到消除，所

7、以，一般是选在再结晶温度以下。（二）再结晶退火（完全退火）α-钛大部分在退火状态下使用，退火可降低强度、提高塑性，得到较好的综合性能。为了尽可能减少在热处理过程中气体对钛材表面污染，热处理温度尽可能选得低些。10（三）真空退火钛中的氢虽无强化作用，但危害性很大，能引起氢脆。氢在α-钛中的溶解度很小，主要呈TiH2化合物状态存在，而TiH2只在300℃以下才稳定。当钛中含氢量过多时需要除氢，为了除氢或防止氧化，必须进行真空退火。一.钛