钛合金常用规格及性能用途

钛合金优越的特性:
  1 耐酸碱腐蚀,耐海水腐蚀,耐污水腐蚀;
  2 密度小( 4.51),轻;
  3 无磁性;广金属
  4 在-253 °-600°之间使用,他的抗拉强度,在金属中,几乎是最高的。
  应用举例 : 工业上除采用工业纯钛制造零件以外,大量使用的是钛合金。它在航空、航天、化工、造船、冶金、电子、医疗、石油、医药、军工等工业部门获得日益广泛的应用 , 制造燃气轮机部件。
  【钛合金的性能
  钛是一种新型金属,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。
  表面质量: 黑皮棒 磨光棒 车光棒
  【钛合金常用牌号用途
  工业纯钛 YA1、YA2、YA3:
  冲压性能优良。可进行各种形式的焊接 , 焊接性能良好 , 焊接接头可达基体属强度的 90%。易于锯和砂轮切割 , 机械加工性能良好。耐蚀性能优良用于 350℃以下、受力小的零件及冲压成各种复杂形状的零件。如火电站凝汽器;船用海水腐蚀的管道系统、阀门、泵;化工热交换器、泵体、蒸馏塔;海水淡化系统、镀铂阳极;飞机的骨架、蒙皮、发动机部件、横梁等。
  钛合金 TA6:
  具有良好的焊接性能 , 有较高的蠕变强度 , 但工艺可塑性较低 , 可热状态下变形 , 东日合金在承受轴向负荷时 , 对切口没有敏感性 , 切削性能尚好 400℃以下工作的零件及焊接件。
  钛合金 TA7:
  冲压性能差 , 热塑性尚好。 东日可进行各种形式的焊接 , 性能良好 , 焊接接头强度和塑性可与基体金属相等。 机械加工性能与工业纯钛相同。 耐蚀性良好 , 高温热稳定性良好做 500℃以下长期工作的结构件, 可做各种模锻件。
  钛合金 TA8:
  热塑性良好。东日可进行各种形式焊接 , 焊接性良好。机加工性与工业纯钛相同。抗氧化性良好 500℃以下长期工作零件。东日可以制造发动机压气机盘和叶片。
  钛合金 TC1:
  冲压性良好。东日可进行各种形式焊接 , 焊接性良好。机加工性与工业纯钛相同。抗氧化性良好做 400℃以下工作的零件。适于各种板材,冲压和焊接零件。
  钛合金 TC2:
  在 350℃下,100h 的持久强度在 400MPa以上, 热加工有良的塑性。加热到 350-400℃, 没有发脆倾向 , 因此, 可用其焊接在高温下工作的零件做 500℃以下工作的零件、焊接件、模锻件和弯曲加工的零件等。
  钛合金 TC3:
  冲压性差 , 热塑性良好。可进行各种形式的焊接 , 焊接接头强度可达基体金属强度 90%。机械加工性能尚好 , 需要用硬质合金 , 大走刀量、慢速 , 充分冷却。耐蚀性能良好 , 热稳定性好。东日金属是应用最广的钛合金之一做 400℃以下长期工作的零件。
  钛合金 TC4:
  材料的组成为 Ti-6Al-4V ,属于(a+b) 型钛合金,具有良好的综合力学机械性能。 比强度大。TC4的强度 sb=1.012MPa,密度 g=4.4*103 ,比强度 sb/g=23.5 ,而合金钢的比强度 sb/g 小于 18。 钛合金热导率低。 钛合金的热导率为铁的 1/5 、铝的 1/10,TC4的热导率 l=7.955W/m·K。线膨胀系数=7.89*10-6 ℃,比热=0.612cal/g ·℃。 钛合金的弹性模量较低。 TC4的弹性模量 E=110GPa,约为钢的1/2 ,故钛合金加工时容易产生变形。 TC4(Ti-6Al-4V) 和 TA7(Ti-5Al-2.5Sn) 钛合金,采用两种注入方案进行表面改性,试验表明,钛合金经离子注入后,提高了显微硬度,显著地降低了滑动摩擦系数,有效地提高了耐磨性 . 为探明其改性机理,对注入与未注入样品进行了 X射线光电子能谱 (XPS)分析,获得满意的结果 .TC4 钛合金具有优良的耐蚀性、 小的密度、高的比强度及较好的韧性和焊接性等一系列优点,在航空航天、石油化工、造船、汽车,模具、医药等部门都得到成功的应用。
  钛合金 TC5:
  在 350以下稳定 , 在更高的温度下塑性下降。在热状态下可进行锻造、冲压等变形在 350℃以下工作的零件 。
  钛合金 TC9:
  热塑性尚好。机加工性与 T 合金相同。抗蚀性高。热稳定性尚好 400℃以下长期工作的零件。可制造压气机盘和叶片。
  钛合金 TC10:
  冲压性差 , 热塑性良好。东日可进行各种形式的焊接 , 焊接接头强度可达基体金属强度 90%。机械加工性能与 T 合金相同。耐蚀性能好。 热稳定性较好 , 热处理效果显著 , 淬透性好 做 450℃以下长期工作的零件。
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