杂质元素含量对钛力学性能的影响

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1、杂质元素含量对钛力学性能的影响　　钛中所含合金元素越高，则钛的强度越高，塑性韧性越低。工业纯钛中没有主要合金元素（人为加入的元素），只有杂质元素；耐蚀低合金钛中主要合金元素量不多，量已固定，因而工业纯钛和耐蚀低合金钛中影响力学性能的主要是杂质元素的含量。杂质元素含量越高，则钛的强度越高，塑性和韧性越低。钛中的主要杂质元素为：铁、氮、氧、碳和氢。不同杂质含量形成了工业纯钛的各种牌号。　　铁溶于钛中为置换式溶解，铁称为置换元素。铁在ａ钛中的室温溶解度为０．０５％０．１％，由于铁溶于钛中是置换溶解，不足以显著影响ａ钛的晶格，铁含量超过溶解度后会析出Ｔｉ

2、Ｆｅ化合物，随着铁含量增加，ＴｉＦｅ析出量增加，会使钛的强度增加，塑性和韧性下降，当铁含量不超过０．３％时，对工业纯钛强度、塑性和韧性的影响不是很大。　　杂质元素氮、氧、碳和氢相对于钛而言原子直径较小，一般多为间隙式地溶人钛中，使钛的晶格产生较大歪曲，对提高强度降低塑性韧性的影响很大。这些元素称为间隙元素。ａ钛为密排六方晶格，室温下钛的晶格常数为：ａ＝２．９５０３Ａ土０．０００４Ａ　　　ｃ＝４．６８３２Ａ土０．０００４Ａwww.sxti.net　　在这些杂质含量不高的情况下，当溶人钛中的量相同时，对晶格常数的影响以碳为最大，约为氧的３倍，为氮的２

3、倍，但实际上氮和氧引起钛硬化的作用比相同量原子浓度的碳的作用大得多，这是因为氮和氧所引起晶格歪扭与硬化程度之间有正常的相互关系，即晶格歪扭大，所引起的硬化程度也严重；而碳溶人钛中，虽然会引起晶格的巨大弹性歪扭，但碳间隙地溶人钛晶格的间隙中，会达到某种程度的有序化，它并没有强烈地阻止沿一定结晶方向的滑移，因而碳对钛的硬度影响反而较小，对提高强度降低塑性韧性的影响是氮最大，氧其次，碳再次。www.xafeidu.com　　氢亦为间隙元素，室温下氢在钛中的溶解度约为０．００２％一０．０２％，一般钛材的含氢量均控制在０．０１５％以下，有时含氢０．００４％

4、时即可发现ＴｉＨ化合物存在，ＴｉＨ系体心立方晶格，不是完全脆性的，在一定条件下其伸长率可达１％一２％，ＴｉＨ相形成的脆性为冲击型氢脆，低速变形时，ＴｉＨ与基体钛可共同变形导致应力松弛，因而一般拉力试验中伸长率的下降不大，但在高速变形时冲击韧性会显著降低。一般当氢含量超过０．０１％时，冲击韧性显著降低。www.xabpsw.com　　因此，容器用钛的强度、塑性、韧性的高低取决于杂质含量的高低。杂质含量高是比较容易做到的，要将杂质含量降低到较低的水平，则要求低杂质高质量的海绵钛原料，以及高超的真空熔炼技术，在规范的真空自耗炉熔炼设备与技术的条件下，海

5、绵钛的低杂质高质量则起着决定性作用。