鈦合金是什麼?有什麼特性鈦合金的優缺點是什麼?

2021-03-06 22:59:58 字數 5093 閱讀 5469

1樓:demon陌

鈦是20世紀50年代發展起來的一種重要的結構金屬,鈦合金強度高、耐蝕性好、耐熱性高。20世紀50~60年代,主要是發展航空發動機用的高溫鈦合金和機體用的結構鈦合金。

特性:1、首先肯定是鈦靶可以做出很多種顏色,比如鈦灰色,槍灰色,黑色,仿金色,咖啡色,藍色,紫色等等還有很多。

2、其次鈦附著力很好,對於陶瓷和玻璃基片也具有非常好的附著力,所以鈦可用於附著力較差膜材的底膜材料。鈦也可用作薄膜電阻或薄膜電容器的製作材料。

3、鈦對活性氣體的吸附性很強,蒸發在汞壁上的新鮮ti膜形成一個高吸附能力的表面,有著優異的吸氣效能,幾乎能和除惰性氣體以外的所有氣體發生化學反應。這一性質使得ti在超高真空抽氣系統中作為吸氣劑而得到廣泛的應用,如用在鈦昇華泵、濺射離子泵中等。

4、耐腐蝕效能,鈦是一種非常活潑的金屬,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定,如鈦在氧化性、中性和弱還原性等介質中是耐腐蝕的。

2樓:匿名使用者

鈦合金是以鈦為基礎加入其他元素組成的合金。

3樓:濟寧鈦浩機械****

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。

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。

4樓:匿名使用者

鈦是20世紀50年代發展起來的一種重要的結構金屬,鈦合金因具有比強度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點而被廣泛用於各個領域。世界上許多國家都認識到杴合金材料的重要性,相繼對其進行研究開發,並得到了實際應用。

第一個實用的鈦合金是2023年美國研製成功的ti-6al-4v合金,由於它的耐熱性、強度、塑性、韌性、成形性、可焊性、耐蝕性和生物相容性均較好,而成為鈦合金工業中的王牌合金,該合金使用量已佔全部鈦合金的75%~85%。其他許多鈦合金都可以看做是ti-6al-4v合金的改型。

20世紀50~60年代,主要是發展航空發動機用的高溫鈦合金和機體用的結構鈦合金,70年代開發出一批耐蝕鈦合金,80年代以來,耐蝕鈦合金和高強鈦合金得到進一步發展。耐熱鈦合金的使用溫度已從50年代的400℃提高到90年代的600~650℃。a2(ti3al)和r(tial)基合金的出現,使鈦在發動機的使用部位正由發動機的冷端(風扇和壓氣機)向發動機的熱端(渦輪)方向推進。

結構鈦合金向高強、高塑、高強高韌、高模量和高損傷容限方向發展。

另外,20世紀70年代以來,還出現了ti-ni、ti-ni-fe、ti-ni-nb等形狀記憶合金,並在工程上獲得日益廣泛的應用。

目前,世界上已研製出的鈦合金有數百種,最著名的合金有20~30種,如ti-6al-4v、ti-5al-2.5sn、ti-2al-2.5zr、ti-32mo、ti-mo-ni、ti-pd、sp-700、ti-6242、ti-1023、ti-10-5-3、ti-1023、bt9、bt20、imi829、imi834等[2,4]。

鈦合金可以分為α、α+β、β型合金及鈦鋁金屬間化合物(tixal,此處x=1)四類。

2. 鈦合金的新進展

近年來,各國正在開發低成本和高效能的新型鈦合金,努力使鈦合金進入具有巨大市場潛力的民用工業領域陽。國內外鈦合金材料的研究新進展主要體現在以下幾方面。

(1)高溫鈦合金。

世界上第一個研製成功的高溫鈦合金是ti-6al-4v,使用溫度為300-350℃。隨後相繼研製出使用溫度達400℃的imi550、bt3-1等合金,以及使用溫度為450~500℃的imi679、imi685、ti-6246、ti-6242等合金。目前已成功地應用在軍用和民用飛機發動機中的新型高溫鈦合金有.

英國的imi829、imi834合金;美國的ti-1100合金;俄羅斯的bt18y、bt36合金等。表7為部分國家新型高溫鈦合金的最高使用溫度[26]。

近幾年國外把採用快速凝固/粉末冶金技術、纖維或顆粒增強複合材料研製鈦合金作為高溫鈦合金的發展方向,使鈦合金的使用溫度可提高到650℃以上[1,27,29,31]。美國麥道公司採用快速凝固/粉末冶金技術戚功地研製出一種高純度、高緻密性鈦合金,在760℃下其強度相當於目前室溫下使用的鈦合金強度[26]。

(2)鈦鋁化合物為基的鈦合金。

與一般鈦合金相比,鈦鋁化合物為基鈉ti3al(α2)和tial(γ)金屬間化合物的最大優點是高溫效能好(最高使用溫度分別為816和982℃)、抗氧化能力強、抗蠕變效能好和重量輕(密度僅為鎳基高溫合金的1/2),這些優點使其成為未來航空發動機及飛機結構件最具競爭力的材料[26]。

目前,已有兩個ti3al為基的鈦合金ti-21nb-14al和ti-24al-14nb-#v-0.5mo在美國開始批量生產。其他近年來發展的ti3al為基的鈦合金有ti-24al-11nb、ti25al-17nb-1mo和ti-25al-10nb-3v-1mo等[29]。

tial(γ)為基的鈦合金受關注的成分範圍為ti-(46-52)al-(1-10)m(at.%),此處m為v、cr、mn、nb、mn、mo和w中的至少一種元素。最近,tial3為基的鈦合金開始引起注意,如ti-65al-10ni合金[1]。

(3)高強高韌β型鈦合金。

β型鈦合金最早是20世紀50年代中期由美國crucible公司研製出的b120vca合金(ti-13v-11cr-3al)。β型鈦合金具有良好的冷熱加工效能,易鍛造,可軋製、焊接,可通過固溶-時效處理獲得較高的機械效能、良好的環境抗力及強度與斷裂韌性的很好配合。新型高強高韌β型鈦合金最具代表性的有以下幾種[26,30]:

ti1023(ti-10v-2fe-#al),該合金與飛機結構件中常用的30crmnsia高強度結構鋼效能相當,具有優異的鍛造效能;

ti153(ti-15v-3cr-3al-3sn),該合金冷加工效能比工業純鈦還好,時效後的室溫抗拉強度可達1000mpa以上;

β21s(ti-15mo-3al-2.7nb-0.2si),該合金是由美國鈦金屬公司timet分部研製的一種新型抗氧化、超高強鈦合金,具有良好的抗氧化效能,冷熱加工效能優良,可製成厚度為0.

064mm的箔材;

日本鋼管公司(nkk)研製成功的sp-700(ti-4.5al-3v-2mo-2fe)鈦合金,該合金強度高,超塑性延伸率高達2000%,且超塑成形溫度比ti-6al-4v低140℃,可取代ti-6al-4v合金用超塑成型-擴散連線(spf/db)技術製造各種航空航天構件;

俄羅斯研製出的bt-22(ti-5v-5mo-1cr-5al),其抗拉強度可達1105mpa以上

(4)阻燃鈦合金。常規鈦合金在特定的條件下有燃烷的傾向,這在很大程度上限制了其應用。針對這種情況,各國都了對阻燃鈦合金的研究並取得一定突破。

羌國研製出的alloy c(也稱為ti-1720),名義成分為50ti-35v-15cr(質量分數),是一種對持續燃燒不敏感的阻燃鈦合金,己用於f119發動機。btt-1和btt-3為俄羅斯研製的阻燃鈦合金,均為ti-cu-al系合金,具有相當好的熱變形工藝效能,可用其製成複雜的零件[26]。

(5)醫用鈦合金。

鈦無毒、質輕、強度高且具有優良的生物相容性,是非常理想的醫用金屬材料,可用作植人人體的植人物等。目前,在醫學領域中廣泛使用的仍是ti-6al-4v eli合金。但後者會析出極微量的釩和鋁離子,降低了其細胞適應性且有可能對人體造成危害,這一問題早已引起醫學界的廣泛關注。

羌國早在20世紀80年代中期便開始研製無鋁、無釩、具有生物相容性的鈦合金,將其用於矯形術。日本、英國等也在該方面做了大量的研究工作,並取得一些新的進展。例如,日本已開發出一系列具有優良生物相容性的α+β鈦合金,包括ti-15zr-4nb_4ta-0.

2pd、ti-15zr-4nb-ata-0.2pd-0.20~0.

05n、ti-15sn-4nb-2ta-0.2pd和ti-15sn-4nb-2ta-0.2pd-0.

20,這些合金的腐蝕強度、疲勞強度和抗腐蝕效能均優於ti-6al-4v eli。與α+β鈦合金相比,β鈦合金具有更高的強度水乎,以及更好的切口效能和韌性,更適於作為植入物植入人體。在美國,已有5種β鈦合金被推薦至醫學領域,即tmzftm(ti-12mo-^zr-2fe)、ti-13nb-13zr、timetal 21srx(ti-15mo-2.

5nb-0.2si)、tiadyne 1610(ti-16nb-9.5hf)和ti-15mo。

估計在不久的將來,此類具有高強度、低彈性模量以及優異成形性和抗腐蝕效能的廬鈦合金很有可能取代目前醫學領域中廣泛使用的ti-6al-4v eli合金[28,32]。

鈦合金的優缺點是什麼?

5樓:靠名真tm難起

一、優點

1、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構鋼的強度。

3、抗蝕性好,鈦合金在潮溼的大氣和海水介質中工作,其抗蝕性遠優於不鏽鋼;對點蝕、酸蝕、應力腐蝕的抵抗力特別強;對鹼、氯化物、氯的有機物品、硝酸、硫酸等有優良的抗腐蝕能力。但鈦對具有還原性氧及鉻鹽介質的抗蝕性差。

4、低溫效能好,鈦合金在低溫和超低溫下,仍能保持其力學效能。低溫效能好,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構材料。

5、化學活性大,鈦的化學活性大,與大氣中o、n、h、co、co2、水蒸氣、氨氣等產生強烈的化學反應。

6、導熱彈性小,鈦的導熱係數λ=15.24w/(m.k)約為鎳的1/4,鐵的1/5,鋁的1/14,而各種鈦合金的導熱係數比鈦的導熱係數約下降50%。

二、缺點

1、鈦及鈦合金主要限制是在高溫與其它材料的化學反應性差。此性質迫使鈦合金與一般傳統的精煉、熔融和鑄造技術不同,甚至經常造成模具的損壞。

2、鈦合金的**變的十分昂貴。因此它們剛開始大多用在飛機結構、航空器,以及用在石油和化學工業等高科技工業。

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