金屬材料學(xué)第10章 鈦合金

1、第第1010章章 鈦合金鈦合金 Ti從實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)至今才從實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)至今才50多年，由于其密度小、多年，由于其密度小、比強(qiáng)度高、耐腐蝕等一系列優(yōu)異特性，發(fā)展非?？?，比強(qiáng)度高、耐腐蝕等一系列優(yōu)異特性，發(fā)展非常快，短時(shí)間內(nèi)已顯示出了它強(qiáng)大的生命力，成了航空航短時(shí)間內(nèi)已顯示出了它強(qiáng)大的生命力，成了航空航天工業(yè)、能源工業(yè)、海上運(yùn)輸業(yè)、化學(xué)工業(yè)以及醫(yī)天工業(yè)、能源工業(yè)、海上運(yùn)輸業(yè)、化學(xué)工業(yè)以及醫(yī)療保健等方面不可缺少的材料。療保健等方面不可缺少的材料。 Ti不是稀有金屬，在含量最豐富的結(jié)構(gòu)金屬中排不是稀有金屬，在含量最豐富的結(jié)構(gòu)金屬中排第第4位，僅次于位，僅次于Al、Fe、Mg. 但高含但高含Ti量的礦石

2、很少量的礦石很少發(fā)現(xiàn)，從未發(fā)現(xiàn)過純鈦。由于制取純鈦的難度很大，發(fā)現(xiàn)，從未發(fā)現(xiàn)過純鈦。由于制取純鈦的難度很大，只能分批、間歇式地生產(chǎn)，所以鈦價(jià)格極高。只能分批、間歇式地生產(chǎn)，所以鈦價(jià)格極高。一、一、 鈦的基本性質(zhì)與合金化鈦的基本性質(zhì)與合金化比強(qiáng)度高比強(qiáng)度高。=4.51g/cm3，可保持到，可保持到550600耐蝕性好耐蝕性好。形成保護(hù)膜。形成保護(hù)膜, 耐海水腐蝕性是最好的耐海水腐蝕性是最好的低溫性能好低溫性能好。在。在77K下仍有良好的力學(xué)性能下仍有良好的力學(xué)性能導(dǎo)熱系數(shù)低。比鐵低導(dǎo)熱系數(shù)低。比鐵低4.5倍，易產(chǎn)生熱應(yīng)力倍，易產(chǎn)生熱應(yīng)力鈦鈦的的基基本本性性質(zhì)質(zhì)0.295nm0.468nmc-Ti

3、hcpE=100120GPa0.332nmbcc-TiE=6080GPa -Ti和和 -Ti的晶體結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu) 882 C只有在只有在300以下，碳纖維增強(qiáng)塑料的比強(qiáng)度才高以下，碳纖維增強(qiáng)塑料的比強(qiáng)度才高于鈦合金。在高溫下鈦合金的比強(qiáng)度特別優(yōu)異。于鈦合金。在高溫下鈦合金的比強(qiáng)度特別優(yōu)異。幾種結(jié)構(gòu)材料與鈦合金及鈦鋁化合物的比強(qiáng)度幾種結(jié)構(gòu)材料與鈦合金及鈦鋁化合物的比強(qiáng)度-使用溫度關(guān)系比較使用溫度關(guān)系比較 根據(jù)合金元素對(duì)根據(jù)合金元素對(duì)轉(zhuǎn)變溫度的影響，鈦的合金轉(zhuǎn)變溫度的影響，鈦的合金化元素分為：化元素分為：相穩(wěn)定化元素、相穩(wěn)定化元素、 相穩(wěn)定化元素、相穩(wěn)定化元素、中性元素。中性元素。相穩(wěn)定化元素相穩(wěn)

4、定化元素：使：使相區(qū)擴(kuò)展到高的溫度，如相區(qū)擴(kuò)展到高的溫度，如Al相穩(wěn)定化元素相穩(wěn)定化元素：使：使相區(qū)擴(kuò)展到較低的溫度，相區(qū)擴(kuò)展到較低的溫度，如如Mo、V、Cr、Mn中性元素中性元素：對(duì)：對(duì)轉(zhuǎn)變溫度沒有影響，如轉(zhuǎn)變溫度沒有影響，如Sn、Zr(鋯鋯)、Hf(鉿鉿)合金合金元素元素對(duì)合對(duì)合金相金相的影的影響響主要合金元素有主要合金元素有A1、Zr、V 、Mo、Sn、Mn、Cr等。等。合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%） （a）Ti-Al （b）Ti-V(Mo等等) （c）Ti-Mn(CrCuSi等等) （d）Ti-Zr中性型中性型 穩(wěn)定穩(wěn)定型型 穩(wěn)定穩(wěn)定型型鈦與常見合金元素的典型相圖鈦與常見

5、合金元素的典型相圖同晶型同晶型共析型共析型 強(qiáng)化后強(qiáng)度可由強(qiáng)化后強(qiáng)度可由450MPa增到增到10001200MPa，再，再經(jīng)后續(xù)時(shí)效處理強(qiáng)度可達(dá)經(jīng)后續(xù)時(shí)效處理強(qiáng)度可達(dá)12001500MPa。合金元合金元素對(duì)力素對(duì)力學(xué)性能學(xué)性能的影響的影響(1) 固溶強(qiáng)化：通過提高濃度來提高性能。固溶強(qiáng)化：通過提高濃度來提高性能。(2) 彌散強(qiáng)化：通過彌散強(qiáng)化：通過淬火淬火+時(shí)效時(shí)效獲得高彌散的獲得高彌散的+ 或金屬間化合物來達(dá)到強(qiáng)化的目的?；蚪饘匍g化合物來達(dá)到強(qiáng)化的目的。二二、 鈦合金的相變特點(diǎn)鈦合金的相變特點(diǎn) 1）新相和母相有嚴(yán)格的取向關(guān)系，緩慢冷卻過程中，）新相和母相有嚴(yán)格的取向關(guān)系，緩慢冷卻過程中， 相

6、總相總是以片狀或針狀有規(guī)則析出，形成是以片狀或針狀有規(guī)則析出，形成魏氏組織魏氏組織。因組織有強(qiáng)。因組織有強(qiáng)烈的遺傳性，不能通過同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變細(xì)化晶粒。烈的遺傳性，不能通過同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變細(xì)化晶粒。2）快速冷卻時(shí)，快速冷卻時(shí)，由于由于相析出相析出 相的過程來不及進(jìn)行，原始相的過程來不及進(jìn)行，原始相的成分未發(fā)生變化，但晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生了無擴(kuò)散型的馬氏相的成分未發(fā)生變化，但晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生了無擴(kuò)散型的馬氏體相變，體相變，形成形成板條或針狀板條或針狀馬氏體馬氏體。1、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變及特點(diǎn)、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變及特點(diǎn)3）相中原子擴(kuò)散系數(shù)大，相中原子擴(kuò)散系數(shù)大，相區(qū)加熱易形成粗大晶粒相區(qū)加熱易形成粗大晶粒。自區(qū)緩冷組織（魏氏組織

7、）和快冷組織（馬氏體）區(qū)緩冷組織（魏氏組織）和快冷組織（馬氏體）2、共析轉(zhuǎn)變：、共析轉(zhuǎn)變： +TixMyl 相相的的共析組織為片層狀（類似于共析組織為片層狀（類似于珠光體）。珠光體）。l 根據(jù)共析反應(yīng)的速度分為活性共析根據(jù)共析反應(yīng)的速度分為活性共析元素（反應(yīng)速度快元素（反應(yīng)速度快，如，如Cu、Si，一般冷卻條件下室溫得不到一般冷卻條件下室溫得不到相相）和非活性共析元素（反應(yīng)速度極慢和非活性共析元素（反應(yīng)速度極慢，如如Fe、Cr、Mn，通常冷卻條件下，通常冷卻條件下 相來不及分解相來不及分解）。）。l 共析反應(yīng)析出第二相共析反應(yīng)析出第二相脆性金屬間脆性金屬間化合物化合物TixMy，降低合金塑性和

8、韌降低合金塑性和韌性。性?；颈靖鸥拍钅?相相(bcc) 六方馬氏體六方馬氏體(hcp)； 斜方馬氏體。斜方馬氏體。tc：當(dāng)：當(dāng)T淬淬到一定溫度，到一定溫度，相濃度相濃度到到Ck時(shí)，淬火到時(shí)，淬火到室溫室溫相也不發(fā)生相也不發(fā)生M轉(zhuǎn)變的臨界淬火溫度。轉(zhuǎn)變的臨界淬火溫度。Ck和和tc是非常重要的兩個(gè)參數(shù)。是非常重要的兩個(gè)參數(shù)。Ck： Ms室溫時(shí)室溫時(shí)相不發(fā)生相不發(fā)生M轉(zhuǎn)變的合金濃度轉(zhuǎn)變的合金濃度3、淬火馬氏體轉(zhuǎn)變、淬火馬氏體轉(zhuǎn)變合金元素濃度合金元素濃度，Ms ，當(dāng)，當(dāng)Ms低于室溫，低于室溫， 被凍被凍結(jié)，形成結(jié)，形成r，成為，成為鈦合金。鈦合金。 穩(wěn)定型穩(wěn)定型合金元素濃度與合金元素濃度與Ms的關(guān)

9、系的關(guān)系TcCk4、相的形成相的形成 穩(wěn)定型鈦合金的成分位于臨界濃度穩(wěn)定型鈦合金的成分位于臨界濃度Ck附近時(shí)，淬火時(shí)附近時(shí)，淬火時(shí)除形成除形成或或r外，還能形成淬火外，還能形成淬火相，用相，用q表示。表示。特特點(diǎn)點(diǎn)性性質(zhì)質(zhì) q是六方晶格，與是六方晶格，與相有共格關(guān)系。相有共格關(guān)系。相形狀相形狀與與Me原子半徑原子半徑r有關(guān)，有關(guān)，r與鈦相差較小的合金，與鈦相差較小的合金，相是橢圓形，相是橢圓形，r相差較大時(shí)為立方體形相差較大時(shí)為立方體形 相硬而脆，雖相硬而脆，雖強(qiáng)度、硬度和彈性模量，但強(qiáng)度、硬度和彈性模量，但塑性急劇塑性急劇。一般情況下。一般情況下,相是有害組織，在熱相是有害組織，在熱處理時(shí)都

10、要避開它的形成區(qū)間。加處理時(shí)都要避開它的形成區(qū)間。加Al能抑制能抑制相相的形成的形成 大多數(shù)工業(yè)用鈦合金都含有大多數(shù)工業(yè)用鈦合金都含有A15 5、亞穩(wěn)定相的分解、亞穩(wěn)定相的分解淬火形成的淬火形成的、和和r相都是不穩(wěn)定的，相都是不穩(wěn)定的，時(shí)效加熱時(shí)將分解時(shí)效加熱時(shí)將分解最終產(chǎn)物為彌散分布最終產(chǎn)物為彌散分布的平衡的平衡+相（相（共析共析型 的 分 解 產(chǎn) 物 是型 的 分 解 產(chǎn) 物 是+TixMy化合物）化合物） 彌散強(qiáng)化彌散強(qiáng)化各種亞各種亞穩(wěn)相分穩(wěn)相分解過程解過程（1）過冷）過冷r相分解相分解 r+x+e(平衡平衡) 或或 ra(回火回火)+xa+x+e(平衡平衡)（2）馬氏體分解）馬氏體分解

11、,鈦合金鈦合金、在在300400發(fā)生快速分解，在發(fā)生快速分解，在400500回火時(shí)回火時(shí)彌散度高的彌散度高的+相混合物。相混合物。（3）相的分解相的分解. 三、鈦合金的熱處理三、鈦合金的熱處理 鈦合金的熱處理工藝主要是退火、固溶處理和鈦合金的熱處理工藝主要是退火、固溶處理和時(shí)效處理。時(shí)效處理。p退火退火 包括去應(yīng)力退火、預(yù)防白點(diǎn)退火、完全退火和等溫退火，包括去應(yīng)力退火、預(yù)防白點(diǎn)退火、完全退火和等溫退火，目的：消除應(yīng)力，除氫，提高組織均勻和穩(wěn)定性等目的：消除應(yīng)力，除氫，提高組織均勻和穩(wěn)定性等p淬火淬火(固溶固溶)+時(shí)效時(shí)效是鈦合金熱處理強(qiáng)化的主要方式，主要用于是鈦合金熱處理強(qiáng)化的主要方式，主要用

12、于+ +型鈦合金型鈦合金和和型鈦合金。型鈦合金。鈦合金的強(qiáng)化熱處理與鋼和鋁的異同點(diǎn)：鈦合金的強(qiáng)化熱處理與鋼和鋁的異同點(diǎn)：1）鋼淬火得到的馬氏體硬度高（間隙型），強(qiáng)化效果大，）鋼淬火得到的馬氏體硬度高（間隙型），強(qiáng)化效果大，回火是為了降低馬氏體硬度，提高韌性。回火是為了降低馬氏體硬度，提高韌性。鈦淬火得到的馬鈦淬火得到的馬氏體硬度不高（置換型），強(qiáng)化效果不顯著氏體硬度不高（置換型），強(qiáng)化效果不顯著，回火使馬氏，回火使馬氏體分解產(chǎn)生彌散強(qiáng)化。體分解產(chǎn)生彌散強(qiáng)化。2）成分一定的成分一定的+型鈦合金由于淬火溫度的不同，有兩種強(qiáng)型鈦合金由于淬火溫度的不同，有兩種強(qiáng)化機(jī)制：化機(jī)制：u高溫淬火時(shí)（高于高溫淬

13、火時(shí)（高于 相變溫度），相變溫度）， 相中所含穩(wěn)定元素相中所含穩(wěn)定元素 小小于于Ck，淬火轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，淬火轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，時(shí)效時(shí)馬氏體分解時(shí)效時(shí)馬氏體分解為彌散相為彌散相使合金強(qiáng)化。使合金強(qiáng)化。u低溫淬火時(shí)，低溫淬火時(shí)， 相中所含穩(wěn)定元素相中所含穩(wěn)定元素 大于大于Ck ，淬火得到，淬火得到r，時(shí)效時(shí)時(shí)效時(shí)r分解分解為彌散相使合金強(qiáng)化。為彌散相使合金強(qiáng)化。影響淬火時(shí)效熱處理強(qiáng)化效果的主要因素：影響淬火時(shí)效熱處理強(qiáng)化效果的主要因素：合金成分、熱處理工藝、原始組織合金成分、熱處理工藝、原始組織1）合金成分的影響）合金成分的影響u 一般情況下，淬火所得亞穩(wěn)相的時(shí)效強(qiáng)化效一般情況下，淬火所得亞穩(wěn)相的時(shí)效

14、強(qiáng)化效果由強(qiáng)到弱的次序：亞穩(wěn)果由強(qiáng)到弱的次序：亞穩(wěn)， ”， 。u 同一合金系，同一合金系，元素元素，淬火后亞穩(wěn)，淬火后亞穩(wěn)量量 ，時(shí)，時(shí)效強(qiáng)化效強(qiáng)化 。 元素含量元素含量=Ck時(shí)，強(qiáng)化效果最大。時(shí)，強(qiáng)化效果最大。 元素繼續(xù)元素繼續(xù) ， 穩(wěn)定性增大，時(shí)效分解程度穩(wěn)定性增大，時(shí)效分解程度下降，析出下降，析出數(shù)量減少，強(qiáng)化效果數(shù)量減少，強(qiáng)化效果 。u 多種元素的同時(shí)加入強(qiáng)化效果大。合金中除多種元素的同時(shí)加入強(qiáng)化效果大。合金中除穩(wěn)定元素加入產(chǎn)生的熱處理強(qiáng)化外，還有穩(wěn)定元素加入產(chǎn)生的熱處理強(qiáng)化外，還有穩(wěn)定元素和中性元素對(duì)穩(wěn)定元素和中性元素對(duì)的固溶強(qiáng)化。的固溶強(qiáng)化。2）熱處理溫度的影響熱處理溫度的影響u淬

15、火溫度淬火溫度，時(shí)效強(qiáng)化效果，時(shí)效強(qiáng)化效果 。但高于臨界點(diǎn)。但高于臨界點(diǎn)T，由于晶粒過分粗大，由于晶粒過分粗大，導(dǎo)致脆性。因此除導(dǎo)致脆性。因此除鈦合金外，均采用兩相區(qū)加熱。鈦合金外，均采用兩相區(qū)加熱。按退火組織可以分為按退火組織可以分為:分分類類 鈦合金鈦合金,以以TA表示；表示； 鈦合金鈦合金,以以TB表示；表示； +鈦合金鈦合金， 以以TC表示表示. 符號(hào)后面的數(shù)字表示順序號(hào)。符號(hào)后面的數(shù)字表示順序號(hào)。四、常用鈦合金四、常用鈦合金 型型 （ + ）型）型 型型各各類類合合金金特特點(diǎn)點(diǎn) 鈦合金高溫性能好，組織穩(wěn)定，焊接性好，鈦合金高溫性能好，組織穩(wěn)定，焊接性好，是常用是常用耐熱耐熱鈦合金，但

16、常溫強(qiáng)度低，鈦合金，但常溫強(qiáng)度低，塑性不高塑性不高 +鈦合金可熱處理強(qiáng)化，鈦合金可熱處理強(qiáng)化，常溫強(qiáng)度常溫強(qiáng)度高，中溫高，中溫的耐熱性也不錯(cuò)，但的耐熱性也不錯(cuò)，但組織不夠穩(wěn)定，焊接性差組織不夠穩(wěn)定，焊接性差 合金塑性加工性好，合金濃度適當(dāng)時(shí)，通過合金塑性加工性好，合金濃度適當(dāng)時(shí)，通過熱處理可獲得高的常溫力學(xué)性能，是發(fā)展熱處理可獲得高的常溫力學(xué)性能，是發(fā)展高強(qiáng)度鈦高強(qiáng)度鈦合金合金的基礎(chǔ)，但組織不夠穩(wěn)定，的基礎(chǔ)，但組織不夠穩(wěn)定，冶煉工藝復(fù)雜冶煉工藝復(fù)雜 應(yīng)用程度應(yīng)用程度: +合金合金 合金合金 鈦合金鈦合金 1、鈦合金鈦合金主要主要Me是是Al和和Sn，固溶強(qiáng)化，固溶強(qiáng)化:+1%Me，強(qiáng)度，強(qiáng)度3

17、570MPaAl作作用用特特點(diǎn)點(diǎn) A1在在相中固溶度很大相中固溶度很大,耐熱性耐熱性(500)但但Al6后后與與共格的有序相共格的有序相2（Ti3Al）2是硬而脆中間相，對(duì)合金塑韌性不利。是硬而脆中間相，對(duì)合金塑韌性不利。 Al大于大于25%后，則出現(xiàn)后，則出現(xiàn)相（相（TiAl）應(yīng)應(yīng)用用特特點(diǎn)點(diǎn) 一般工業(yè)用鈦合金一般工業(yè)用鈦合金Al含量很少超過含量很少超過6。 鈦合金使用溫度鈦合金使用溫度500。 鈦合金不能熱處理強(qiáng)化。退火或熱軋態(tài)鈦合金不能熱處理強(qiáng)化。退火或熱軋態(tài)下使用。下使用。TA4TA6是是Ti-Al系二元合金。系二元合金。TA7（Ti-Al-Sn系）是我國應(yīng)用最多的一種。系）是我國應(yīng)用

18、最多的一種。 TA7ELI（ELI表表示超低間隙）具有示超低間隙）具有良好的低溫強(qiáng)度和良好的低溫強(qiáng)度和韌度韌度，其在超低溫，其在超低溫下的比強(qiáng)度約為鋁下的比強(qiáng)度約為鋁合金和不銹鋼的合金和不銹鋼的2倍倍 典型用途：儲(chǔ)存典型用途：儲(chǔ)存液態(tài)氫液態(tài)氫(-253)容器。容器。已成為空間飛行器已成為空間飛行器儲(chǔ)存燃料的標(biāo)準(zhǔn)材儲(chǔ)存燃料的標(biāo)準(zhǔn)材料。料。2、+鈦合金鈦合金 合合金金化化特特點(diǎn)點(diǎn) 含含46%的的穩(wěn)定元素穩(wěn)定元素和和都有較多量。都有較多量。+元素元素和和同時(shí)強(qiáng)化。同時(shí)強(qiáng)化。 +合金性能主要由合金性能主要由相元素來決定。相元素來決定。 相元素主要是鋁相元素主要是鋁， 67%以免生成以免生成2而而韌性。

19、另補(bǔ)加少量韌性。另補(bǔ)加少量中性元素中性元素Sn和和Zr。 元素選擇較復(fù)雜。元素選擇較復(fù)雜。+Mo和和V等，再適當(dāng)?shù)龋龠m當(dāng)+少量少量Mn和和Cr或微量或微量Si。 性性能能特特點(diǎn)點(diǎn) +鈦合金力學(xué)性能變化范圍較寬，可適應(yīng)鈦合金力學(xué)性能變化范圍較寬，可適應(yīng)各種用途，約占航空工業(yè)鈦合金的各種用途，約占航空工業(yè)鈦合金的70以上。以上。l + 型鈦合金共有九個(gè)牌號(hào)，其中以型鈦合金共有九個(gè)牌號(hào)，其中以TC4(Ti-6Al-4V)應(yīng)用應(yīng)用最廣、用量最大。經(jīng)過熱軋，淬火最廣、用量最大。經(jīng)過熱軋，淬火+時(shí)效處理后，其組織時(shí)效處理后，其組織為：等軸初生為：等軸初生 +含有針狀含有針狀 的的 轉(zhuǎn)變基體轉(zhuǎn)變基體。TC

20、4淬火淬火+時(shí)效金相組織時(shí)效金相組織500XTC4淬火淬火+時(shí)效電鏡組織時(shí)效電鏡組織5000Xl + 型鈦合金主要用于制造型鈦合金主要用于制造400以下工作的飛機(jī)壓氣機(jī)以下工作的飛機(jī)壓氣機(jī)葉片、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼、火箭和導(dǎo)彈的液氫燃料箱部件及葉片、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼、火箭和導(dǎo)彈的液氫燃料箱部件及艦船耐壓殼體等艦船耐壓殼體等. 飛機(jī)壓氣機(jī)葉片飛機(jī)壓氣機(jī)葉片3、鈦合金鈦合金 鈦合金是發(fā)展鈦合金是發(fā)展高強(qiáng)度鈦合金高強(qiáng)度鈦合金潛力最大的合金潛力最大的合金。熱處熱處理理特點(diǎn)特點(diǎn) 合金化特點(diǎn)：加入大量合金化特點(diǎn)：加入大量穩(wěn)定元素穩(wěn)定元素Mo、Cr、V。 熱處理特點(diǎn)：室溫為單相熱處理特點(diǎn)：室溫為單相組織，經(jīng)時(shí)效可組

21、織，經(jīng)時(shí)效可強(qiáng)度。淬火態(tài)下能冷成型強(qiáng)度。淬火態(tài)下能冷成型進(jìn)行時(shí)效處理強(qiáng)化。進(jìn)行時(shí)效處理強(qiáng)化。性能性能特點(diǎn)特點(diǎn)與應(yīng)與應(yīng)用用 強(qiáng)韌性優(yōu)于強(qiáng)韌性優(yōu)于+合金，具有良好的焊接性和壓合金，具有良好的焊接性和壓力加工性。缺點(diǎn)是力加工性。缺點(diǎn)是元素濃度高，密度元素濃度高，密度，易偏，易偏析，冶煉工藝復(fù)雜，性能波動(dòng)大。析，冶煉工藝復(fù)雜，性能波動(dòng)大。相元素多是相元素多是稀有金屬，價(jià)格稀有金屬，價(jià)格， 200使用，應(yīng)用受限制。使用，應(yīng)用受限制。 目前應(yīng)用僅目前應(yīng)用僅TB2 ，主要用于制造各種整體熱處主要用于制造各種整體熱處理的沖壓件和焊接件；如輪盤、軸類等重載荷理的沖壓件和焊接件；如輪盤、軸類等重載荷旋轉(zhuǎn)件，以及飛

22、機(jī)的構(gòu)件等。旋轉(zhuǎn)件，以及飛機(jī)的構(gòu)件等。五、鈦及鈦合金的發(fā)展與應(yīng)用五、鈦及鈦合金的發(fā)展與應(yīng)用 1、鈦合金生產(chǎn)工藝、鈦合金生產(chǎn)工藝 鈦化學(xué)性質(zhì)活潑，在液態(tài)下易與鈦化學(xué)性質(zhì)活潑，在液態(tài)下易與O、N、H、C反應(yīng)，因此反應(yīng)，因此鈦合金熔煉必須在高的真空度或惰性氣體（鈦合金熔煉必須在高的真空度或惰性氣體（Ar或或Ne）保護(hù)下）保護(hù)下進(jìn)行。冶煉技術(shù)：進(jìn)行。冶煉技術(shù)：真空冶煉，電子束重熔技術(shù)真空冶煉，電子束重熔技術(shù)等等 2、鈦合金的新發(fā)展、鈦合金的新發(fā)展 宇航工業(yè)宇航工業(yè) ：新型高溫鈦合金：新型高溫鈦合金AlloyC（Ti-35V-15Cr），使），使用溫度高達(dá)用溫度高達(dá)650 ，用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管；，用

23、于制造發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管； 船舶工業(yè)船舶工業(yè) ：深海潛水調(diào)查船的耐壓殼體。：深海潛水調(diào)查船的耐壓殼體。 民品工業(yè)民品工業(yè) ：網(wǎng)球球拍、高爾夫球頭：網(wǎng)球球拍、高爾夫球頭 ； 汽車工業(yè)汽車工業(yè) ：進(jìn)、排氣閥，目前僅用于賽車和運(yùn)動(dòng)汽車；：進(jìn)、排氣閥，目前僅用于賽車和運(yùn)動(dòng)汽車； 化學(xué)工業(yè)化學(xué)工業(yè) ：反應(yīng)器、熱交換器、吸收塔、冷卻器等；：反應(yīng)器、熱交換器、吸收塔、冷卻器等； 醫(yī)療領(lǐng)域醫(yī)療領(lǐng)域 ：骨骼整補(bǔ)等嵌入材料：骨骼整補(bǔ)等嵌入材料 。真空懸浮感應(yīng)熔煉爐（水冷銅坩堝）真空懸浮感應(yīng)熔煉爐（水冷銅坩堝）優(yōu)勢(shì)：優(yōu)勢(shì)：v減重（替代鋼和鎳基超合金）減重（替代鋼和鎳基超合金）v使用溫度高（替代鋁合金、鋼和鎳基超合金）使

24、用溫度高（替代鋁合金、鋼和鎳基超合金）v抗蝕性強(qiáng)（替代鋁合金和低合金鋼）抗蝕性強(qiáng)（替代鋁合金和低合金鋼）美國軍用飛機(jī)上各種材料用量占機(jī)體結(jié)構(gòu)總量的百分比美國軍用飛機(jī)上各種材料用量占機(jī)體結(jié)構(gòu)總量的百分比機(jī)型機(jī)型F-16YF-17 F/A-18A/BF/A-18C/DF/A-18E/FF/A-22F-35B-1B-2X-45A X-45B復(fù)合復(fù)合材料材料389.51023243629385090鈦合金鈦合金2712131541272126鋁合金鋁合金8373505029154119鋼鋼510151614596應(yīng)用舉例：飛機(jī)應(yīng)用舉例：飛機(jī)體育休閑器械體育休閑器械高爾夫球桿頭材料要求：高爾夫球桿頭材料

25、要求：比重輕，強(qiáng)度、彈性模量、比重輕，強(qiáng)度、彈性模量、韌性、耐蝕性越高越好韌性、耐蝕性越高越好重不足重不足1.5kg的的Ti-6Al-4V車架車架醫(yī)學(xué)應(yīng)用醫(yī)學(xué)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：優(yōu)勢(shì)：v質(zhì)輕。質(zhì)輕。v彈性模量低。彈性模量低。能夠減少骨頭對(duì)植入物的應(yīng)力屏蔽效應(yīng)。能夠減少骨頭對(duì)植入物的應(yīng)力屏蔽效應(yīng)。v無毒性。純鈦與鈦合金植入物很少與周圍組織反應(yīng)。無毒性。純鈦與鈦合金植入物很少與周圍組織反應(yīng)。v無磁性。不受電磁場(chǎng)和雷雨天氣的影響，這有利于人體安全。無磁性。不受電磁場(chǎng)和雷雨天氣的影響，這有利于人體安全。v抗腐蝕性。在人體血液環(huán)境中具有優(yōu)異的耐腐蝕性，不會(huì)發(fā)生抗腐蝕性。在人體血液環(huán)境中具有優(yōu)異的耐腐蝕性，不會(huì)發(fā)生過敏反應(yīng)。過敏反應(yīng)。 用途：顱骨修補(bǔ)片、人工骨、關(guān)節(jié)、種植牙、心臟瓣膜支架、用途：顱骨修補(bǔ)片、人工骨、關(guān)節(jié)、種植牙、心臟瓣膜支架、人工心臟部件和腦止血夾、頜骨修補(bǔ)、人工假肢、手術(shù)器械等。人工心臟部件和腦止血夾、頜骨修補(bǔ)、人工假肢、手術(shù)器械等。 世界上每年有近千噸醫(yī)用型鈦及鈦合金材料用于制造人體植入世界上每年有近千噸醫(yī)用型鈦及鈦合金材料用于制造人體植入物，其中物，其中80%是是Ti-6Al-4V鈦合金。鈦合金。生物醫(yī)用鈦合金國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀生物醫(yī)用鈦合金國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀l