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鈦及鈦合金材料特點有哪些?

發布者:佚名       2019年10月17日

一、鈦的簡介

1948年美國杜邦公司才用鎂法成噸生產海綿鈦--這標志著海綿鈦即鈦工業化生產的開始。而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于各個領域。

鈦在地殼中含量較豐富,含量排第九位,遠高于銅、鋅、錫等常見金屬。鈦廣泛存在于許多巖石中,特別是砂石和粘土中。

二、鈦的特性

強度高:是鋁合金的1.3倍,鎂合金的1.6倍,不銹鋼的3.5倍,金屬材料中的冠軍。

熱強度高:使用溫度比鋁合金高幾百度,可在450~500℃的溫度下長期工作。

抗蝕性好:耐酸、耐堿、耐大氣腐蝕,對點蝕、應力腐蝕的抵抗力特別強。

低溫性能好:間隙元素極低的鈦合金TA7,在-253℃下還能保持一定的塑性。

化學活性大:高溫時化學活性很高,輕易與空氣中的氫、氧等氣體雜質發生化學反應,生成硬化層。

導熱系數小、彈性模量小:導熱系數約為鎳的1/4,鐵的1/5,鋁的1/14,而各種鈦合金的導熱系數比鈦的導熱系數約下降50%。鈦合金的彈性模量約為鋼的1/2。

三、鈦合金的分類及用途

鈦合金按用途可分為:耐熱合金、高強合金、耐蝕合金(鈦-鉬,鈦-鈀合金等)、低溫合金以及特殊功能合金(鈦-鐵貯氫材料和鈦-鎳記憶合金)等。

盡管鈦及其合金應用的歷史不長,但由于它那超眾的性能,已經獲得了多個光榮稱號。首先榮獲的稱號就是“空間金屬”。它重量輕、強度大又耐高溫,特別適于制造飛機和各種航天器。目前世界上生產的鈦及鈦合金,大約有四分之三都用于航空航天工業。許多原來用鋁合金的部件,都改用了鈦合金。

四、鈦及鈦合金具有許多優良特性,主要體現在如下幾個方面
1.強度高。鈦合金具有很高的強度,其抗拉強度為686—1176MPa,而密度僅為鋼的60%左右,所以比強度很高。
2.硬度較高。鈦合金(退火態)的硬度HRC為32—38。
3.彈性模量低。鈦合金(退火態)的彈性模量為1.078×10-1.176×10MPa,約為鋼和不銹鋼的一半。
4.高溫和低溫性能優良。在高溫下,鈦合金仍能保持良好的機械性能,其耐熱性遠高于鋁合金,且工作溫度范圍較寬,目前新型耐熱鈦合金的工作溫度可達550—600℃;在低溫下,鈦合金的強度反而比在常溫時增加,且具有良好的韌性,低溫鈦合金在-253℃時還能保持良好的韌性。
5.鈦的抗腐蝕性強。鈦在550℃以下的空氣中,表面會迅速形成薄而致密的氧化鈦膜,故在大氣、海水、硝酸和硫酸等氧化性介質及強堿中,其耐蝕性優于大多數不銹鋼。


 


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