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钛合金就是这样一种高贵又重要的金属材料。 职业教育材料成型与控制专业教学资源库 主讲教师：王凡 《金属材料与热处理》课程 钛合金的特点和应用 目 录 钛 titanium 源自单词titans，是希腊神话里曾统治宇宙的古老神族的名字。 泰坦尼克号Titanic也是来源于这个词。 不过钛合金可不像泰坦尼克号那么脆弱了。 钛合金是一种性能非常良好的金属材料 一、钛合金的特点 在纯钛中加入铝，钼，铬，锡，锰和钒等元素形成钛合金。 一、钛合金的特点 钛合金在航空航天和军工领域有非常重要的应用。 钛合金的发展对一个国家的国防和科技发展具有重要的战略意义。 难道是因为钛元素非常稀少吗？ 其实并不是这样。金红石和钛白粉的主要成分就是二氧化钛。 但是要变成钛合金，要把金红石经氧化并蒸馏提纯成四氯化钛，再经过镁还原制成海绵钛，最后加工成钛材。 二、钛合金的来源 钛合金有如此良好的性能，但是为什么应用不够广泛呢？ 而且钛合金不易切削和热加工，想制成一定形状就比较困难了，所以钛合金的价格仍然居高不下。 二、钛合金的来源 金红石 钛白粉 金红石 氧化蒸馏提纯 四氯化钛 海绵钛 镁还原 钛材 钛合金具有α相和β相的同素异构转变，转变的温度随加入的合金元素的性质和含量而定。不同合金元素对钛合金的组织和性能的影响不同。 三、钛合金的分类 加入铝、镓、氧、氮、碳等α稳定元素，会使同素异构转变温度升高。在室温和工作温度下获得单相α组织，这种钛合金称为α钛合金 α稳定元素对同素异构转变温度的影响 α钛合金有良好的热稳定性、热强性和焊接性； 室温强度比其他钛合金低，塑性变形能力较差； 不能热处理强化，主要是固溶强化，通常在退火状态下使用。 三、钛合金的分类 ?-Ti合金的显微组织 ?钛合金卫星框架 三、钛合金的分类 牌号有TA4、TA5、TA6、TA7、TA8等。 TA7是典型合金，可制作在500℃以下工作的零件，如导弹燃料罐，超音速飞机的涡轮机匣，发动机压气机盘和叶片等。 三、钛合金的分类 加入铬、铁、锰、铜、镍、硅、钴等β稳定元素，会使同素异构转变转变温度下降。可获得稳定的β相组织，这种钛合金称为β钛合金。 β稳定元素对同素异构转变温度的影响 β钛合金淬火后具有良好塑性、可进行冷变形加工。 经淬火时效后，使合金强度提高，焊接性好，但热稳定性差。 三、钛合金的分类 其牌号有TB1、TB2，主要用于350℃以下工作的结构件和紧固件，如飞机压气机叶片、轴、弹簧、轮盘等。 三、钛合金的分类 加入β相稳定元素如锰、铬、钒等，再加入α相稳定元素如铝，可以在室温下即获得(α+β)双相组织，故称为α+β钛合金。 中性元素对同素异构转变温度的影响 α+β型钛合金的显微组织 三、钛合金的分类 α+β钛合金具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工。 α+β钛合金通过固溶处理及时效进行强化，但由于在较高温度使用时，固溶处理并时效后的组织不如退火后的组织稳定。因此在航空工业中，这类合金多在退火状态下使用。 三、钛合金的分类 α+β型钛合金压气机叶片 α+β型钛合金中的典型代表是TC4合金。该合金是国际上一种通用型钛合金，其用量占钛合金总消耗量50％左右。其室温下抗拉强度为800～1100MPa，也有足够的塑性，且在400℃以下组织稳定，热强度较高。 钛合金在航空、航天、航海、化工等工业部门得到日益广泛的应用。钛合金作为喷气发动机的叶片，可以承受更高的温度。提高飞机发动机的推动效率。 四、钛合金的应用 钛合金具有优异的力学性能，是一种上非常良好的结构材料。 如波音777飞机的材料中，钛合金约占11％， 美国F-22战斗机的机体结构材料，钛合金用量约占结构重量的41％。主要用于制造机身、机翼、蒙皮和承力构件。 前苏联制造的“台风号”核潜艇，就是以钛合金为外壳的核潜艇。 四、钛合金的应用 钛合金的耐腐蚀性能好，可作为化工管道、冷凝器、阀门等。 四、钛合金的应用 同时它的低温性能好，可以用作液氢液氧的管路和卫星的结构件。同时钛合金还能用作船舶螺旋桨，运动器材等。 四、钛合金的应用 钛合金的生物相容性很好，在人工关节、假肢、假牙等生物材料领域应用广泛。 四、钛合金的应用