第10章 钛及钛合金 金属材料及热处理（北京科技大学）.pdfVIP

第十章钛及钛合金 1、新型的结构材料 钛及钛合金基本上是一类新型的结构材料，在当代的尖端科 学技术工业领域中，如航空、宇航、海洋等中得到广泛的应 用，主要原因： 材料强度与它 （1）比强度高； 的密度之比 （2 ）耐腐蚀性； （3 ）良好的低温性能。 第十章钛及钛合金 2、新型的功能材料 它们具有某些特殊的物理、化学、生物特性： 人造骨头； 形状记忆合金，TiNi 超导材料等。 第十章钛及钛合金 第十章钛及钛合金 第一节工业纯钛 一、工业纯钛 钛的基本性质 1、物理性质 （1）两种同素异晶体：α-Ti；β-Ti α-Ti β-Ti 883℃ h.c.p b.c.c （2 ）T熔=1668℃ （3 ）ρ=7.8 ×57%=4.4g/cm3，较轻； 第一节工业纯钛 （4 ）导电、导热性均较低，线膨胀系数较低； （5 ）无磁性，在很强的磁场下也不会磁化，因此植入人体内 的钛制人造骨架不会受雷雨天气的影响。 钛的主要几个物理性能与铝、铁的比较 物理性能 铝 钛 铁 熔点/ ℃ 660 1668 1538 3 2.7 4.5 7.8 密度/ （g/cm ） 热导率/[cal/(cm·s·℃] 0.52 0.036 0.19 线膨胀系数/ ×10-6 ℃-1 22.9 9.0 11.7 第一节工业纯钛 2、化学性质 钛在室温下比较稳定，但在高温下却很活泼： 在熔化状态下，能与绝大多数坩埚材料发生作用； 高温下，与卤素、氧、硫、碳、氮等元素进行强烈的反应， 而使钛受到污染。因此，钛要在真空或惰性气氛下熔炼。 第一节工业纯钛 3、耐蚀性质 （1）在介质中，钛的标准电极电位很低： Ti Ti2++2e, E=-1.63v 但钛的致钝电位亦低，故钛容易钝化。 （2 ）不同温度下的耐蚀性： 在常温下，金属表面极易形成由氧化物和氮化物组成的钝化 膜，它在大气及许多浸蚀性介质中非常稳定，有很好的抗蚀 性。  550℃以下，能与氧形成致密的氧化膜，具有良好的保护作 用；  800℃以上，氧化膜会分解，氧原子会以氧化膜为转换层， 进入金属晶格，此时氧化膜已失去保护作用。 第一节工业纯钛 4、钛的机械性能和工艺性能 （1）纯钛机械性能：强度不太高，塑性好。虽是h.c.p结构， 但不象Zn、Mg等，钛的滑移系较多： Ti: , 而Zn、Mg仅仅在 基面上。   0001 1010 （2 ）钛的T熔点比Fe与Ni高，但Ti的耐热性较差，主要是钛 有较大的自扩散系数以及同素异晶转变； （3 ）切削性能不好，导热性差，摩擦系数大。 第一节工业纯钛 第二节杂质元素对钛性能的影响 二、杂质元素对钛性能的影响 1、主要杂质元素 间隙型元素：O、N、H、C； 置换（代位）型元素：Fe、