钛合金的性能优点有哪些?

是一种新型金属,钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关,最纯的碘化钛杂质含量不超过 0.1 %但其强度低、塑性高。99.5 %工业纯钛的性能为: 密度ρ=4.5g/cm3,熔点为 172 矽钛合金耐磨地坪 5℃导热系数 λ=15.24W/(m.K) ,抗拉强度 σb=539MPa,伸长率 δ=25%,断面收缩率 ψ=25%,弹性模量E=1.078×105MPa,硬度 HB195。
(1) 强度高
钛合金的密度一般在 4.5g/cm3 左右,仅为钢的 60%,纯钛的强度才接近普通钢的强度, 一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。因此钛合金的比强度 ( 强度/ 密度) 远大于其他金属结构材料,见表 7-1,可制出单位强度高、刚性好、质轻的零、部件。目前飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。
(2) 热强度高
使用温度比铝合金高几百度, 在中等温度下仍能保持所要求的强度 , 可在 450~500℃的温度下长期工作这两类钛合金在 150℃~500℃范围内仍有很高的比强度, 而铝合金在 150℃时比强度明显下降。钛合金的工作温度可达 500℃,铝合金则在 200℃以下。
(3) 抗蚀性好
钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作,其抗蚀性远优于不锈钢;对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强;对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有还原性氧及盐介质的抗蚀性差。
(4)低温性能好
钛合金在低温和超低温下,仍能保持其力学性能。低温性能好 , 间隙元素极低的钛合金 如 TA7,在-253℃下还能保持一定的塑性。因此,钛合金也是一种重要的低温结构材料。
(5) 化学活性大
钛的化学活性大,与大气中 O、N、H、CO、CO2、水蒸气、氨气等产生强烈的化学反应。含碳量大于 0.2 %时,会在钛合金中形成硬质 TiC;温度较高时,与 N作用也会形成 TiN 硬质表层;在600℃以上时,钛吸收氧形成硬度很高的硬化层;氢含量上升,也会形成脆化层。吸收气体而产生的硬脆表层深度可达 0.1 ~0.15 mm,硬化程度为 20%~30%。钛的化学亲和性也大,易与摩擦表面产生粘附现象。
(6) 导热系数小、弹性模量小
钛的导热系数 λ=15.24W/(m.K)钛合金制品约为的 1/4 ,铁的 1/5 ,铝的 1/14 ,而各种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降 50%。钛合金的弹性模量约为钢的 1/2 ,故其刚性差、易变形,不宜制作细长杆和薄壁件,切削时加工表面的回弹量很大,约为不锈钢的 2~3 倍,造成刀具后刀面的剧烈摩擦、粘附、粘结磨损。
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