'以钛为基加入其他合金元素组成的合金称作钛合金。钛合金具有密度低、比强度高、抗腐蚀性能好、工艺性能好等优点,是较为理想的航天工程结构材料。
研究范围:
钛合金可分为结构钛合金和耐热钛合金,或α型钛合金、β型钛合金和α+β型钛合金。研究范围还包括钛合金的成形技术、粉末冶金技术、快速凝固技术、钛合金的军用和民用等。
应用:
钛合金是一种新型结构材料,它具有优异的综合性能,如密度小(~4.5g·cm-3),比强度和比断裂韧性高,疲劳强度和抗裂纹扩展能力好,低温韧性良好,抗蚀性能优异,某些钛合金的最高工作温度为550ºc,预期可达700ºc。因此它在航空、航天、化工、造船等工业部门获得日益广泛的应用,发展迅猛。轻合金、钢等的(σ0.2/密度)与温度的关系,钛合金的比强高于其他轻金属、钢和镍合金,并且这一优势可以保持到500ºc左右,因此某些钛合金适于制造燃气轮机部件。钛产量中约80%用于航空和宇航工业。例如美国的b-1轰炸机的机体结构材料中,钛合金约占21%,主要用于制造机身、机翼、蒙皮和承力构件。f-15战斗机的机体结构材料,钛合金用量达7000kg ,约占结构重量的34%。波音757客机的结构件,钛合金约占5%,用量达3640 kg。麦克唐纳·道格拉斯(mc-donnell-dounlas)公司生产的dc10飞机,钛合金用量达5500kg,占结构重量的10%以上。在化学和一般工程领域的钛用量:美国约占其产量的15%,欧洲约占40%。由于钛及其合金的优异抗蚀性能,良好的力学性能,以及合格的组织相容性,使它用于制作假体装置等生物材料。
特点:
钛金属的密度较小,为4.5g/cm3,仅为铁的60%,通常与铝、镁等被称为轻金属,其相应的钛合金、铝合金、镁合金则称为轻合金。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性,相继对钛合金材料进行研究开发,并且得到了实际应用。 钛是二十世纪五十年代发展起来的一种重要的结构金属,钛合金因具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高、易焊接等特点而被广泛用于各个领域,尤其是强度高、易焊接性能有利于高尔夫杆头的制造。
第一个实用的钛合金是1954年美国研制成功的ti-6al(铝)-4v(矾)合金。ti-6al-4v合金在耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性方面均达到较好水平。ti-6al-4v合金使用量已占全部钛合金的75~85%。许多其它合金可以看作是ti-6al-4v合金的改型。 目前,世界上已研制出的钛合金有数百种,最著名的合金有二十至三十种,例如,有ti-6al-4v</span>、ti-5al-2.5sn、ti-2al-2.5zr、ti-32mo、ti-mo-ni、ti-pd、ti-811、ti-6242、ti-1023、ti-10-5-3、ti-1100、bt9、bt20、imi829、imi834等;用于球杆制造的有10-2-3,sp700,15-3-3-3(通常所说的β钛),22-4,dat51。
钛合金可以分为α、α+β、β型合金及钛铝金属间化合物(tixal,此处x=1或3)四类。下表列出了四类典型钛合金及特点。
类别 典型合金 特点
α ti-5al-2.5sn
ti-6al-2sn-4zr-2mo
强韧性一般,焊接性能好
抗氧化强,蠕变强度较高
较少应用在高尔夫球刊刊头制造上
α+β ti-6al-4v
ti-6al-2sn-4zr-6mo
强韧性中上,可热化处理强,可焊
疲劳性能好,多应用于铸造刊头
如铁杆、球道木等
β ti-13v-11cr-3al
sp700
ti-15va-3cr-3al-3ni
强度高,热处理强化能力强
可锻性及冷成型性能好
可适用多种焊接方式
tixal ti3al(α2)及tial(y0 使用温度渴望达到900度,但室温塑韧性差
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