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鈦合金是一種重要的結構金屬，它具有高強度、耐蝕性和耐熱性等優(yōu)點(diǎn)。鈦合金的發(fā)展經(jīng)歷了多個(gè)階段，從20世紀50年代開(kāi)始，主要是發(fā)展航空發(fā)動(dòng)機用的高溫鈦合金和機體用的結構鈦合金。到了70年代，開(kāi)發(fā)出了一批耐蝕鈦合金，80年代以來(lái)，耐蝕鈦合金和高強鈦合金得到了進(jìn)一步發(fā)展。鈦合金主要用于制作航空發(fā)動(dòng)機、飛機機體、火箭、導彈等結構件，以及化工、電力、海洋等領(lǐng)域中的耐蝕設備和部件。鈦合金的制造工藝復雜，成本較高，但由于它的優(yōu)良性能，它在現代工業(yè)中得到了廣泛的應用。鈦合金
1954年美國研發(fā)的結構金屬
鈦是20世紀50年代發(fā)展起來(lái)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(fā)展航空發(fā)動(dòng)機用的高溫鈦合金和機體用的結構鈦合金。
70年代開(kāi)發(fā)出一批耐蝕鈦合金，80年代以來(lái)，耐蝕鈦合金和高強鈦合金得到進(jìn)一步發(fā)展。鈦合金主要用于制作飛機發(fā)動(dòng)機壓氣機部件，其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件
發(fā)展歷史
鈦是20世紀50年代發(fā)展起來(lái)的一種重要的結構金屬，鈦合金因具有強度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點(diǎn)而被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域。世界上許多國家都認識到鈦合金材料的重要性，相繼對其進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，并得到了實(shí)際應用。
第一個(gè)實(shí)用的鈦合金是1954年美國研制成功的Ti-6Al-4V合金，由于它的耐熱性、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(yè)中的王牌合金，該合金使用量已占全部鈦合金的75%～85%。其他許多鈦合金都可以看作是Ti-6Al-4V合金的改型。
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(fā)動(dòng)機的使用部位正由發(fā)動(dòng)機的冷端（風(fēng)扇和壓氣機）向發(fā)動(dòng)機的熱端（渦輪）方向推進(jìn)。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(fā)展。
世界上已研制出的鈦合金有數百種，最著(zhù)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-10-5-3、Ti-1023、BT9、BT20、IMI829、IMI834等[2,4]。
據相關(guān)統計數據，2012年我國化工行業(yè)用鈦量達2.5萬(wàn)噸，比2011年有所減少。這是自2009年以來(lái)，我國化工用鈦市場(chǎng)首次出現負增長(cháng)。近些年來(lái)，化工行業(yè)一直是鈦加工材最大的用戶(hù)，其用量在鈦材總用量的占比一直保持在50%以上，2011年占比高達55%。但隨著(zhù)經(jīng)濟陷入低迷期，化工行業(yè)不但新建項目明顯減少，同時(shí)還將面臨產(chǎn)業(yè)結構調整，部分產(chǎn)品新建產(chǎn)能受到控制，落后產(chǎn)能也將逐步淘汰的境地。受此影響，其對鈦加工材用量的萎縮也變得順理成章。在此之前，便有業(yè)內人士預測化工行業(yè)用鈦量在2013~2015年間達到峰值。以當前市場(chǎng)表現看來(lái)，2012年整體經(jīng)濟的疲軟有可能使得化工用鈦的衰退期提前。
原理
合金元素根據它們對相變溫度的影響可分為三類(lèi)：
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；后者有鉻、錳、銅、鐵、硅等。
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(zhì)。氧和氮在α相中有較大的溶解度，對鈦合金有顯著(zhù)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(guò)多的氫會(huì )產(chǎn)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。
性能
熱強度高
使用溫度比鋁合金高幾百度，在中等溫度下仍能保持所要求的強度，可在450～500℃的溫度下長(cháng)期工作這兩類(lèi)鈦合金在150℃～500℃范圍內仍有很高的比強度，而鋁合金在150℃時(shí)比強度明顯下降。鈦合金的工作溫度可達500℃，鋁合金則在200℃以下。
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構材料。
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。含碳量大于0.2%時(shí)，會(huì )在鈦合金中形成硬質(zhì)TiC；溫度較高時(shí)，與N作用也會(huì )形成TiN硬質(zhì)表層；在600℃以上時(shí)，鈦吸收氧形成硬度很高的硬化層；氫含量上升，也會(huì )形成脆化層。吸收氣體而產(chǎn)生的硬脆表層深度可達0.1～0.15 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)生粘附現象。
分類(lèi)
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(shí)際應用溫度下，均是α相，組織穩定，耐磨性高于純鈦，抗氧化能力強。在500℃～600℃的溫度下，仍保持其強度和抗蠕變性能，但不能進(jìn)行熱處理強化，室溫強度不高。
β鈦合金
α+β鈦合金
它是雙相合金，具有良好的綜合性能，組織穩定性好，有良好的韌性、塑性和高溫變形性能，能較好地進(jìn)行熱壓力加工，能進(jìn)行淬火、時(shí)效使合金強化。熱處理后的強度約比退火狀態(tài)提高50%～100%；高溫強度高，可在400℃～500℃的溫度下長(cháng)期工作，其熱穩定性次于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+β鈦合金次之，β鈦合金最差。α鈦合金代號為T(mén)A，β鈦合金代號為T(mén)B，α+β鈦合金代號為T(mén)C。
熱處理 鈦合金通過(guò)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性能。
用途
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)工藝復雜。鈦的工業(yè)化生產(chǎn)是1948年開(kāi)始的。航空工業(yè)發(fā)展的需要，使鈦工業(yè)以平均每年約 8%的增長(cháng)速度發(fā)展。世界鈦合金加工材年產(chǎn)量已達4萬(wàn)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飛機發(fā)動(dòng)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(yè)中應用，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構材料。此外還用于生產(chǎn)貯氫材料和形狀記憶合金等。
中國于1956年開(kāi)始鈦和鈦合金研究；60年代中期開(kāi)始鈦材的工業(yè)化生產(chǎn)并研制成TB2合金。
鈦合金是航空航天工業(yè)中使用的一種新的重要結構材料，比重、強度和使用溫度介于鋁和鋼之間，但比鋁、鋼強度高并具有優(yōu)異的抗海水腐蝕性能和超低溫性能。1950年美國首次在F-84戰斗轟炸機上用作后機身隔熱板、導風(fēng)罩、機尾罩等非承力構件。60年代開(kāi)始鈦合金的使用部位從后機身移向中機身、部分地代替結構鋼制造隔框、梁、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(kāi)始大量使用鈦合金，如波音747客機用鈦量達3640公斤以上。馬赫數大于 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)，鈦占飛機結構重量的93%，號稱(chēng)“全鈦”飛機。當航空發(fā)動(dòng)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(shí)，原來(lái)用鋁制造的低壓壓氣機盤(pán)和葉片就必須改用鈦合金，或用鈦合金代替不銹鋼制造高壓壓氣機盤(pán)和葉片，以減輕結構重量。70年代，鈦合金在航空發(fā)動(dòng)機中的用量一般占結構總重量的20%～30%，主要用于制造壓氣機部件，如鍛造鈦風(fēng)扇、壓氣機盤(pán)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，耐腐蝕和耐低溫性能來(lái)制造各種壓力容器、燃料貯箱、緊固件、儀器綁帶、構架和火箭殼體。人造地球衛星、登月艙、載人飛船和航天飛機 也都使用鈦合金板材焊接件。
熱處理
常用的熱處理方法有退火、固溶和時(shí)效處理。退火是為了消除內應力、提高塑性和組織穩定性，以獲得較好的綜合性能。通常α合金和（α+β）合金退火溫度選在（α+β）─→β相轉變點(diǎn)以下120～200℃；固溶和時(shí)效處理是從高溫區快冷，以得到馬氏體α′相和亞穩定的β相，然后在中溫區保溫使這些亞穩定相分解，得到α相或化合物等細小彌散的第二相質(zhì)點(diǎn)，達到使合金強化的目的。通常(α+β)合金的淬火在(α+β)─→β相轉變點(diǎn)以下40～100℃進(jìn)行，亞穩定β合金淬火在(α+β)─→β相轉變點(diǎn)以上40～80℃進(jìn)行。時(shí)效處理溫度一般為450～550℃。
總結，鈦合金的熱處理工藝可以歸納為：
（1）消除應力退火：目的是為消除或減少加工過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應力。防止在一些腐蝕環(huán)境中的化學(xué)侵蝕和減少變形。
（2）完全退火：目的是為了獲得好的韌性，改善加工性能，有利于再加工以及提高尺寸和組織的穩定性。
（3）固溶處理和時(shí)效：目的是為了提高其強度，α鈦合金和穩定的β鈦合金不能進(jìn)行強化熱處理，在生產(chǎn)中只進(jìn)行退火。α+β鈦合金和含有少量α相的亞穩β鈦合金可以通過(guò)固溶處理和時(shí)效使合金進(jìn)一步強化。
切削
切削特點(diǎn)
鈦合金的硬度大于HB350時(shí)切削加工特別困難，小于HB300時(shí)則容易出現粘刀現象，也難于切削。但鈦合金的硬度只是難于切削加工的一個(gè)方面，關(guān)鍵在于鈦合金本身化學(xué)、物理、力學(xué)性能間的綜合對其切削加工性的影響。鈦合金有如下切削特點(diǎn)：
(2)切削溫度高：由于鈦合金的導熱系數很小(只相當于45號鋼的1/5～1/7)，切屑與前刀面的接觸長(cháng)度極短，切削時(shí)產(chǎn)生的熱不易傳出，集中在切削區和切削刃附近的較小范圍內，切削溫度很高。在相同的切削條件下，切削溫度可比切削45號鋼時(shí)高出一倍以上。
(3)單位面積上的切削力大：主切削力比切鋼時(shí)約小20%，由于切屑與前刀面的接觸長(cháng)度極短，單位接觸面積上的切削力大大增加，容易造成崩刃。同時(shí)，由于鈦合金的彈性模量小，加工時(shí)在徑向力作用下容易產(chǎn)生彎曲變形，引起振動(dòng)，加大刀具磨損并影響零件的精度。因此，要求工藝系統應具有較好的剛性。
(4)冷硬現象嚴重：由于鈦的化學(xué)活性大，在高的切削溫度下，很容易吸收空氣中的氧和氮形成硬而脆的外皮；同時(shí)切削過(guò)程中的塑性變形也會(huì )造成表面硬化。冷硬現象不僅會(huì )降低零件的疲勞強度，而且能加劇刀具磨損，是切削鈦合金時(shí)的一個(gè)很重要特點(diǎn)。
(5)刀具易磨損：毛坯經(jīng)過(guò)沖壓、鍛造、熱軋等方法加工后，形成硬而脆的不均勻外皮，極易造成崩刃現象，使得切除硬皮成為鈦合金加工中最困難的工序。另外，由于鈦合金對刀具材料的化學(xué)親和性強，在切削溫度高和單位面積上切削力大的條件下，刀具很容易產(chǎn)生粘結磨損。車(chē)削鈦合金時(shí)，有時(shí)前刀面的磨損甚至比后刀面更為嚴重；進(jìn)給量f<0.1 mm/r時(shí)，磨損主要發(fā)生在后刀面上；當f>0.2 mm/r時(shí)，前刀面將出現磨損；用硬質(zhì)合金刀具精車(chē)和半精車(chē)時(shí)，后刀面的磨損以VBmax<0.4 mm較合適。
在銑削加工中，由于鈦合金材料的導熱系數低，而且切屑與前刀面的接觸長(cháng)度極短，切削時(shí)產(chǎn)生的熱不易傳出，集中在切削變形區和切削刃附近的較小范圍內，加工時(shí)切削刃刃口處會(huì )產(chǎn)生極高的切削溫度，將大大縮短刀具壽命。對于鈦合金Ti6Al4V來(lái)說(shuō)，在刀具強度和機床功率允許的條件下，切削溫度的高低是影響刀具壽命的關(guān)鍵因素，而并非切削力的大小。
刀具材料
切削加工鈦合金應從降低切削溫度和減少粘結兩方面出發(fā)，選用紅硬性好、抗彎強度高、導熱性能好、與鈦合金親和性差的刀具材料，YG類(lèi)硬質(zhì)合金比較合適。由于高速鋼的耐熱性差，因此應盡量采用硬質(zhì)合金制作的刀具。常用的硬質(zhì)合金刀具材料有YG8、YG3、YG6X、YG6A、813、643、YS2T和YD15等。
涂層刀片和YT類(lèi)硬質(zhì)合金會(huì )與鈦合金產(chǎn)生劇烈的親和作用，加劇刀具的粘結磨損，不宜用來(lái)切削鈦合金；對于復雜、多刃刀具，可選用高釩高速鋼(如W12Cr4V4Mo)、高鈷高速鋼(如W2Mo9Cr4VCo8)或鋁高速鋼(如W6Mo5Cr4V2Al、M10Mo4Cr4V3Al)等刀具材料，適于制作切削鈦合金的鉆頭、鉸刀、立銑刀、拉刀、絲錐等刀具。
注意事項
在切削鈦合金的過(guò)程中，應注意的事項有：
(1)由于鈦合金的彈性模量小，工件在加工中的夾緊變形和受力變形大，會(huì )降低工件的加工精度；工件安裝時(shí)夾緊力不宜過(guò)大，必要時(shí)可增加輔助支承。
(3)切削液中的氯化物使用時(shí)還可能分解或揮發(fā)有毒氣體，使用時(shí)宜采取安全防護措施，否則不應使用；切削后應及時(shí)用不含氯的清洗劑徹底清洗零件，清除含氯殘留物。
脫氧化及酸洗
在熱處理中間及熱處理之后大多要求進(jìn)行表面處理，以便去除金屬表面氧化皮及各種污染物，減少金屬裸餺表面的活性，以及在鈦及其合金表鹵涂敷保護層及各種功能涂層之前和涂敷過(guò)程中也要進(jìn)行表面處理，涂敷這種涂層的是改善金屬表面的性能，例如，防止腐蝕、氧化及磨損等。
鈦及其合金的酸洗條件決定于氧化層及現存反應層的種類(lèi)（特征），而這種層的種類(lèi)又受到高溫加熱過(guò)程及加工過(guò)程溫度增高（例如，鍛造、鑄造、焊接等）的影響。在較低的加工溫度或者大約在600X：以下的髙溫加熱溫度條件下僅僅生成薄的氧化層，高溫條件下對著(zhù)某種氧化層附近形成一種富氧擴散區，也必須通過(guò)酸洗脫除這個(gè)富氧擴散層。可以采用各種不同的脫除氧化皮方法：脫除厚氧化層及硬表面層的機械方法，在熔融鹽浴中脫除氧化皮以及在酸溶液中進(jìn)行酸洗脫除氧化皮的方法。
在很多種情況下可以采用若干方法相結合的方法，例如，先機械方式脫除氧化皮及接著(zhù)進(jìn)行酸洗相結合，或者先鹽浴及接著(zhù)進(jìn)行酸洗相結合的脫除氧化皮方法^遇到在較高的溫度下形成的氧化層及擴散層的情況下要采用特殊的方法但是在高溫加熱到600X：的情況下形成的氧化層大多通過(guò)一般的酸洗就可將其溶解掉。
存在的問(wèn)題
鈦合金具有質(zhì)量輕、比強度高、耐腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)，故被廣泛應用在汽車(chē)工業(yè)中，應用鈦合金最多的是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機系統。利用鈦合金制造發(fā)動(dòng)機零件有很多好處。
鈦合金的密度低，可以降低運動(dòng)零件的慣性質(zhì)量，同時(shí)鈦氣門(mén)彈簧可以增加自由振動(dòng)，減弱車(chē)身的振顫，提高發(fā)動(dòng)機的轉速及輸出功率。
減小運動(dòng)零件的慣性質(zhì)量，從而使摩擦力減小，提高發(fā)動(dòng)機的燃油效率。選擇鈦合金可以減輕相關(guān)零件的負載應力，縮小零件的尺寸，從而使發(fā)動(dòng)機及整車(chē)的質(zhì)量減輕。零部件慣性質(zhì)量的降低，使得振動(dòng)和噪聲減弱，改善發(fā)動(dòng)機的性能。鈦合金在其他部件上的應用可提高人員的舒適度和汽車(chē)的美觀(guān)等。在汽車(chē)工業(yè)上的應用，鈦合金在節能降耗方面起到了不可估量的作用。
鈦合金零部件盡管具有如此優(yōu)越的性能，但距鈦及其合金普遍應用在汽車(chē)工業(yè)中還有很大的距離，原因包括價(jià)格昂貴、成形性不好及焊接性能差等問(wèn)題。
阻礙鈦合金普遍應用于汽車(chē)工業(yè)的最主要原因還是成本過(guò)高。
無(wú)論是金屬最初的冶煉還是后續的加工，鈦合金的價(jià)格都遠遠高于其他金屬。汽車(chē)工業(yè)能夠接受的鈦制零件成本，用連桿鈦材8～13美元/kg，氣閥用鈦材13～20美元/kg，彈簧、發(fā)動(dòng)機排氣系統及緊固件用鈦材希望在8美元/kg以下。是鋁板材的6～15倍，鋼板材的45～83倍。
缺點(diǎn)
鈦及鈦合金主要限制是在高溫與其它材料的化學(xué)反應性差。此性質(zhì)迫使鈦合金與一般傳統的精煉、熔融和鑄造技術(shù)不同，甚至經(jīng)常造成模具的損壞；結果，使的鈦合金的價(jià)格變的十分昂貴。因此它們剛開(kāi)始大多用在飛機結構、航空器，以及用在石油和化學(xué)工業(yè)等高科技工業(yè)。不過(guò)由于太空科技的發(fā)達、人民生活質(zhì)量的提升，所以鈦合金也漸漸地用來(lái)制成民生用品，造福人民的生活，只是這些產(chǎn)品價(jià)格仍然偏高，多屬于高價(jià)位的產(chǎn)品，這是鈦合金無(wú)法發(fā)揚光大的最大的致命傷。
新進(jìn)展
各國都在開(kāi)發(fā)低成本和高性能的新型鈦合金，努力使鈦合金進(jìn)入具有巨大市場(chǎng)潛力的民用工業(yè)領(lǐng)域。國內外鈦合金材料的研究新進(jìn)展主要體現在以下幾方面。
高溫鈦合金
世界上第一個(gè)研制成功的高溫鈦合金是Ti-6Al-4V，使用溫度為300-350℃。隨后相繼研制出使用溫度達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。已成功地應用在軍用和民用飛機發(fā)動(dòng)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]。
近幾年國外把采用快速凝固/粉末冶金技術(shù)、纖維或顆粒增強復合材料研制鈦合金作為高溫鈦合金的發(fā)展方向，使鈦合金的使用溫度可提高到650℃以上[1,27,29,31]。美國麥道公司采用快速凝固/粉末冶金技術(shù)成功地研制出一種高純度、高致密性鈦合金，在760℃下其強度相當于室溫下使用的鈦合金強度[26]。
鈦鋁化合物
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(yōu)點(diǎn)是高溫性能好（最高使用溫度分別為816和982℃）、抗氧化能力強、抗蠕變性能好和重量輕（密度僅為鎳基高溫合金的1/2），這些優(yōu)點(diǎn)使其成為未來(lái)航空發(fā)動(dòng)機及飛機結構件最具競爭力的材料[26]。
已有兩個(gè)Ti3Al為基的鈦合金Ti-21Nb-14Al和Ti-24Al-14Nb-#v-0.5Mo在美國開(kāi)始批量生產(chǎn)。其他發(fā)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(guān)注的成分范圍為T(mén)i-（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。TiAl3為基的鈦合金開(kāi)始引起注意，如Ti-65Al-10Ni合金[1]。
高強高韌β型
β型鈦合金最早是20世紀50年代中期由美國Crucible公司研制出的B120VCA合金（Ti-13v-11Cr-3Al）。β型鈦合金具有良好的冷熱加工性能，易鍛造，可軋制、焊接，可通過(guò)固溶-時(shí)效處理獲得較高的機械性能、良好的環(huán)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]：
Ti153（Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn），該合金冷加工性能比工業(yè)純鈦還好，時(shí)效后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分部研制的一種新型抗氧化、超高強鈦合金，具有良好的抗氧化性能，冷熱加工性能優(yōu)良，可制成厚度為0.064mm的箔材；
日本鋼管公司（NKK）研制成功的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-擴散連接（SPF/DB）技術(shù)制造各種航空航天構件；
俄羅斯研制出的BT-22（TI-5v-5Mo-1Cr-5Al），其抗拉強度可達1105MPA以上。
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，各國都展開(kāi)了對阻燃鈦合金的研究并取得一定突破。美國研制出的Alloy c（也稱(chēng)為T(mén)i-1720），名義成分為50Ti-35v-15Cr（質(zhì)量分數），是一種對持續燃燒不敏感的阻燃鈦合金，己用于F119發(fā)動(dòng)機。BTT-1和BTT-3為俄羅斯研制的阻燃鈦合金，均為T(mén)i-Cu-Al系合金，具有相當好的熱變形工藝性能，可用其制成復雜的零件[26]。
醫用鈦合金
鈦無(wú)毒、質(zhì)輕、強度高且具有優(yōu)良的生物相容性，是非常理想的醫用金屬材料，可用作植入人體的植入物等。在醫學(xué)領(lǐng)域中廣泛使用的仍是Ti-6Al-4v ELI合金。但后者會(huì )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(wèn)題早已引起醫學(xué)界的廣泛關(guān)注。美國早在20世紀80年代中期便開(kāi)始研制無(wú)鋁、無(wú)釩、具有生物相容性的鈦合金，將其用于矯形術(shù)。日本、英國等也在該方面做了大量的研究工作，并取得一些新的進(jìn)展。例如，日本已開(kāi)發(fā)出一系列具有優(yōu)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、疲勞強度和抗腐蝕性能均優(yōu)于Ti-6Al-4v ELI。與α+β鈦合金相比，β鈦合金具有更高的強度水平，以及更好的切口性能和韌性，更適于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(xué)領(lǐng)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(lái)，此類(lèi)具有高強度、低彈性模量以及優(yōu)異成形性和抗腐蝕性能的廬鈦合金很有可能取代醫學(xué)領(lǐng)域中廣泛使用的Ti-6Al-4V ELI合金[28,32]。
參考資料
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鈦合金管材的性能和用途都有什么？2019-07-01T11:37:32+08:00[引用日期2022-06-17 18:01:04]
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鈦合金管材的性能和用途都有什么？2019-07-01T11:37:32+08:00[引用日期2022-06-17 18:02:34]
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幾種生物醫用金屬材料的研究與應用2020-12-16T12:42:23+08:00[引用日期2022-06-17 19:11:32]
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我國醫用鈦、生物鈦合金材料的發(fā)展、分類(lèi)特點(diǎn)、現狀2020-06-04T12:37:11+08:00[引用日期2022-06-17 19:11:32]
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鈦合金的構造用途及分類(lèi)2019-09-03T13:14:54+08:00[引用日期2022-06-17 19:11:52]
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為什么聽(tīng)到鈦合金，都覺(jué)得很牛還很貴，它到底是一種什么樣的材料
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