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钛合金

概念定义：

  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。

α钛合金

  它是α相固溶体组成的单相合金，不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下，均是α相，组织稳定，耐磨性高于纯钛，抗氧化能力强。在500℃～600℃的温度下，仍保持其强度和抗蠕变性能，但不能进行热处理强化，室温强度不高。

β钛合金
它是β相固溶体组成的单相合金，未热处理即具有较高的强度，淬火、时效后合金得到进一步强化，室温强度可达1372～1666MPa；但热稳定性较差，不宜在高温下使用。
α+β钛合金
它是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效使合金强化。热处理后的强度约比退火状态提高50％～100％；高温强度高，可在400℃～500℃的温度下长期工作，其热稳定性次于α钛合金。
  三种钛合金中最常用的是α钛合金和α+β钛合金；α钛合金的切削加工性，α+p钛合金次之，β钛合金最差。α钛合金代号为TA，β钛合金代号为TB，α+β钛合金代号为TC。钛合金按用途可分为耐热合金、高强合金、耐蚀合金（钛-钼，钛-钯合金等）、低温合金以及特殊功能合金（钛-铁贮氢材料和钛-镍记忆合金）等。典型合金的成分和性能。热处理钛合金通过调整热处理工艺可以获得不同的相组成和组织。一般认为细小等轴组织具有较好的塑性、热稳定性和疲劳强度；针状组织具有较高的持久强度、蠕变强度和断裂韧性；等轴和针状混合组织具有较好的综合性能。

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钛合金的特性：

1、比强度(抗拉强度与比重的比值)高。纯钛和钛合金的比强度分别是低碳钢的2.3倍和3.8倍,是不锈钢的1.8倍和3倍。所以钛是一种轻型高强度的金属结构材料,在航空领域被大量采用,成为不可缺少的结构材料。

   2、耐高温、低温性能好。钛合金在500℃左右仍能保持良好的机械性能,宇航发动机和高速飞机的重要部件都需要采用钛合金。更可贵的是钛合金还同时具有优异的耐低温性能,可在-196℃至-253℃低温下保持较好的延伸性和韧性,特别适合于太空环境对材料的要求。

   3、耐腐蚀性能强。钛是一种非常活泼的金属,但由于其表面在空气中很容易形成一层致密而稳定的氧化膜,是一种具有强烈钝化倾向的金属,所以耐腐蚀性非常强,是防腐蚀材料之一。钛是目前能大量生产的、价格***的、几乎完全不被海水腐蚀的金属,是舰船、海洋工程的理想材料。钛还被大量用于海洋石油开采,核电站和海滨电站。因此,钛又被称为″海洋金属″。钛的耐腐蚀性能,在化工领域更是大显身手,现在,各种钛制设备已经广泛地应用到氯碱、纯碱、尿素、制盐等行业,为这些行业带来了***的经济效益。

   4、无磁、***性。钛在很大的磁场中也不会被磁化,这一特性可使钛应用在磁控设备中。钛制舰船外壳可以避免磁性水雷的爆炸；钛***且与人体组织及血液有良好的相容性,用钛制作骨头和心脏起搏器不仅与人体的亲合力强,而且不会受到强磁场环境的影响；钛也是制药行业理想的设备材料。所以,钛又被称为″生物金属″。

   5、记忆功能。钛的记忆功能是指钛的一种合金具有记住自己形状的能力。如果用这种合金制造汽车外壳,碰瘪后只要用热水一浇,便可完好如初。钛的这种神奇功能,使其成为特殊工程、宇航、医疗中***的金属材料。

   6、超导功能。钛的超导功能是指钛的一种合金在接近零度时,会呈现出零电阻,由它制成的导线可通过任意大的电流而不会发热,没有能耗,是输送电能的材料。

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   7、吸氢功能。钛的吸氢功能是指钛具有大量吸收氢气的特性,能把大量的氢安全地储存起来,在一定环境中又把氢放出来。这在氢气分离、氢气净化、氢气储存及运输、制造以氢为能源的热泵和蓄电池等方面应用前途广阔,使氢这种可能替代石油的″干净″能源的大量应用成为可能。