李亚平2008-本科科研.docVIP

学校代码： 10128 学 号：200810401070 （ 设计题目： 钛合金材料 二 〇 一一年 十一一月目 录 目 录 2 绪 论 1 第一章　钛合金简介 1 1.1钛合金的分类 1 1.2 钛合金的应用 1 第二章 钛合金加工性能 4 第三章 钛合金性能 6 第四章 合金元素对钛及钛合金性能的影响 8 4.1杂质元素对钛及钛合金机械性能的影响 9 4.2关于合金元素对钛合金低温性能的影响 10 第五章 结 论 11 参考文献 11 绪 论 Ti在地壳中的丰度为0.56%(质量分数，下同)，在所有按元素中居第9位，而在可作为结构材料的金属中居第4位，仅次于Al、Fe、Mg，其储量比常见金属Cu，Pb，Zn储量的总和还多。我国钛资源丰富，储量为世界第一。钛合金的密度小，比强度、比刚度高，抗腐蚀性能、高温力学性能、抗疲劳和蠕变性能都很好，具有优良的综合性能，是一种新型的、很有发展潜力和应用前景的结构材料。近年来，世界钛工业和钛材加工技术得到了飞速发展，海绵钛、变形钛合金和钛合金加工材的生产和消费都达到了很高的水平，在航空航天领域、舰艇及兵器等军品制造中的应用日益广泛，在汽车、化学和能源等行业也有着巨大的应用潜力。 第一章　钛合金简介 1.1钛合金的分类 经典的钛合金分类方法是麦克格维伦于1956年提出的退火状态相组成分类的方法。即：α型、α+β型和β型。当时α型、α+β型钛合金刚开始在普通退火状态下使用，而β型正处于实验室研究阶段。 经过近半个世纪的发展，各种不同特性的钛合金越来越多。各种不同方式的热处理日益获得了实际应用。随着钛合金的研究与应用的迅速发展，麦克格维伦分类方法的局限性越来越明显。 首先，它将成份、组织、性能差异很大的合金划入了同一类。 例如α+β型，既包括了β稳定元素很少的类似α合金的近α钛合金；也包括铝含量高的热强钛合金，以及可热处理强化的β稳定元素含量很高的合金。 其次，这类方法不能完全反映实际生产和应用中遇到的现有钛合金，特别是对热处理强化状态下使用的钛合金的相组成和性能特征。 第三，这类分类方法还缺乏明确的分类界限，不同的学者经常将同一成分的合金划入不同的合金类型，以致造成了许多概念上的混乱。 1.2 钛合金的应用 钛合金应用 钛及其合金由于性能优越，在越来越多的领域得到了应用，简单介绍如下： 1、在湿法冶金工业中的应用 钛作为一种新兴的耐蚀材料，在我国的冶金行业，特别是湿法冶金行业中应用不过20多年，却获得了极大成功，并取得了显著的社会效益及经济效益。 钛作为电铜、电镍行业中种板应用的主要优点是： （1）钛表面的氧化膜保护了钛不被电解液腐蚀，且又不污染电解液。 （2）剥离极其容易，减轻了劳动强度。 （3）成品率提高了30%以上。 （4）电铜结晶组织致密，表面光滑。 （5）不易断路烧板。 （6）.使用寿命超过30年。 2、在航空、航天中的应用 钛及其合金的比强度（强度与重量比）在金属结构材料中是很高的，它的强度与钢材相当，但其重量仅为钢材的57%。另外，钛及其合金的耐热性很强，在500℃的大气中仍能保持良好的强度和稳定性，短时间工作温度甚至还可更高些。而铝在150℃、不锈钢在310℃就失去原有的机械性能。当飞机、导弹、火箭高速飞行时，其发动机和表面温度相当高，铝合金已不能胜任，这时采用钛合金是十分合适的。正是由于钛及其合金具有强度大、重量轻、耐热性强的综合优良性能，在飞机制造中用它来代替其它金属时，不仅可以延长飞机使用寿命，而且可以减轻其重量，从而大大提高其飞行性能。所以，钛是航空工业和宇宙工业中最有前途的结构材料之一。 钛及其合金在航空工业中主要用于制造飞机发动机和机身。一般而言，马赫数小于2的飞机，其发动机使用一部分钛及其合金，机身一般用铝合金。马赫数等于2的飞机，其发动机用钛量增加，其机身部分需用钛。对于马赫数大于3.5的飞机，其发动机入口温度已很高，就不能用钛合金而需用超合金了，但其机身用钛量则显著增加。 钛及其合金还具有良好的耐低温性能，即使在-250℃的超低温下，仍具较高的冲击强度，可耐高压抗震动。因此，钛及其合金在火箭、导弹和宇宙飞船上不仅用于制造发动机外壳和结构部件，还用于制造高压容器，如高压