钛合金简介

钛合金最初是在1950年代初开发的,用于航空航天领域,因为它们具有极高的强度密度比,这意味着它们既轻巧又结实。如今,尽管它们对于完全相同的性能仍然对航空航天工业至关重要,但是,钛在高腐蚀性环境中的优异耐性已得到认可,导致了广泛的非航空航天工业应用。由于降低了成本并提高了轧机和制成品的可用性,钛合金也已成为许多普通消费品的标准工程材料。

为了更好地理解含钛合金的成分,您首先需要了解常见的钛结构。钛原子以规则的方式排列,在所有三个维度上延伸。这些图案的形状决定了纯钛的两种可能形式:
α(α)-(原子以某种六角形排列)和
β(β)-钛(原子以立方(正方形)排列) ) 图案;
纯钛原子在高达1621°F(883°C)的温度下呈α相排列。当达到此温度(β-Transus温度)时,它们会转变为β相。
TI合金根据可以稳定钛的α相或β相的合金元素进行分类。
铝(Al),镓(Ga),氮(N),氧(O)使α相稳定。
钼(Mo),钒(V),钨(W),钽(Ta),硅(Si)使β相稳定。

商业上纯钛主要由α相和一些分散的β相组成。共有5种钛,分别是所谓的商业纯(CP)或非合金钛-ASTM 1至4和7级。每种级别的杂质含量不同,其中1级是最纯的。钛首饰通常由2级制成。黑色钛合金应特别注意,这是一种特殊的专利合金,用于珠宝行业,尤其是婚戒。

钛α和近α合金完全由α相组成。它们包含铝作为主要的合金元素,可稳定α相。α合金通常不会对热处理作出反应,但是它们是可焊接的,通常用于低温应用,飞机零件和化学加工设备。

钛α-β合金包含4-6%的β相稳定剂;因此它们由α相和β相的混合物组成。α-β钛合金是可热处理的。它们具有较高的机械强度和良好的热成型性。Alpha-β钛合金可以通过热处理和时效进行强化,因此可以在材料仍然具有延展性的同时进行制造,然后进行热处理以增强材料,这是一个很大的优势。该合金用于飞机和飞机涡轮机零件,化学加工设备,船舶硬件和修复设备。
Ti-6Al-4V是最受欢迎的钛α-β合金-其总产量约为所有TI合金的一半。铝(Al)由于其固溶强化作用而作为α相稳定剂和硬化剂添加到合金中。钒(V)稳定了易延展的β相,从而提供了合金的热加工性能。

钛β合金富含β相。它们是所有材料中最小的一组,具有良好的淬透性,固溶处理后的良好冷成形性以及时效时的高强度。Beta合金比其他钛合金稍致密。它们用于飞机,航空航天部件,高强度紧固件,扭杆,高强度飞机板,耐燃飞机发动机零件的重载用途。

马氏体时效钢是一种特殊的铁合金,尽管钛是主要成分,但钛是其中的关键成分。

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