钛金属的特性_范文大全

钛金属的特性

【范文精选】钛金属的特性

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【专家解析】钛金属的特性

【优秀范文】钛金属的特性

问题一:钛金的好处和缺点

1947年,人们才开始在工厂里冶炼钛。当年,产量只有2吨。1955年产量激增到2万吨。1972年,年产量达到了 20万吨。钛的硬度与钢铁差不多,而它的重量几乎只有同体积的钢铁的一半,钛虽然稍稍比铝重一点,它的硬度却比铝大2倍。现在,在宇宙火箭和导弹中,就大量用钛代替钢铁。据统计, 目前世界上每年用于宇宙航行的钛,已达一唬吨以上。极细的钛粉,还是火箭的好燃料,所以钛被誉为宇宙金属,空间金属。

钛的耐热性很好,熔点高达1725℃。在常温下,钛可以安然无恙地躺在各种强酸强碱的溶液中。就连最凶猛的酸——王水,也不能腐蚀它。钛不怕海水,有人曾把一块钛沉到海底,五年以后取上来一看,上面粘了许多小动物与海底植物,却一点也没有生锈,依旧亮闪闪的。

现在,人们开始用钛来制造潜艇一——钛潜艇。由于钛非常结实,能承受很高的压力,这种潜艇可以在深达4500米的深海中航行。

钛耐腐蚀,所以在化学工业上常常要用到它。过去,化学反应器中装热硝酸的部件都用不锈钢。不锈钢也怕那强烈的腐蚀剂——热硝酸,每隔半年,这种部件就要统统换掉。现在,用钛来制造这些部件,虽然成本比不锈钢部件贵一些,但是它可以连续不断地使用五年,计算起来反而合算得多。

在电化学中,钛是单向阀型金属,电位很负,通常无法用钛作为阳极进行分解。

钛的最大缺点是难于提炼。主要是因为钛在高温下化合能力极强,可以与氧、碳、氮以及其他许多元素化合。因此,不论在冶炼或者铸造的时候,人们都小心地防止这些元素“侵袭”钛。在冶炼钛的时候,空气与水当然是严格禁止接近的,甚至连冶金上常用的氧化铝坩埚也禁止使用,因为钛会从氧化铝里夺取氧。现在,人们利用镁与四氯化钛在惰性气体——氦气或氩气中相作用,来提炼钛。

人们利用钛在高温下化合能力极强的特点,在炼钢的时候,氮很容易溶解在钢水里, 当钢锭冷却的时候,钢锭中就形成气泡,影响钢的质量。所以炼钢工人往钢水里加进金属钛,使它与氮化合,变成炉渣一—氮化钛,浮在钢水表面,这样钢锭就比较纯净了。

当超音速飞机飞行时,它的机翼的温度可以达到500℃。如用比较耐热的铝合金制造机翼,一到二三百度也会吃不消,必须有一种又轻、又韧、又耐高温的材料来代替铝合金乙钛恰好能够满足这些要求。钛还能经得住零下一百多度的考验,在这种低温下,钛仍旧有很好的韧性而不发脆。

利用钛和锆对空气的强大吸收力,可以除去空气,造成真空。比方,利用钛制成的真空泵,可以把空气抽到只剩下十万万万分之一。

钛的氧化物——二氧化钛,是雪白的粉末,是最好的白色颜料,俗称钛白。以前,人们开采钛矿,主要目的便是为了获得二氧化钛。钛白的粘附力强,不易起化学变化,永远是雪白的。特别可贵的是钛白无毒。它的熔点很高,被用来制造耐火玻璃,釉料,珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。

二氧化钛是世界上最白的东西, 1克二氧化钛可以把 450多平方厘米的面积涂得雪白。它比常用的白颜料一—锌钡白还要白5倍,因此是调制白油漆的最好颜料。世界上用作颜料的二氧化钛,一年多到几十万吨。二氧化钛可以加在纸里,使纸变白并且不透明,效果比其他物质大10倍,因此,钞票纸和美术品用纸就要加二氧化钛。此外,为了使塑料的颜色变浅,使人造丝光泽柔和,有时也要添加二氧化钛。在橡胶工业上,二氧化钛还被用作为白色橡胶的填料。

四氯化钛是种有趣的液体,它有股刺鼻的气味,在湿空气中便会大冒白烟——它水解了,变成白色的二氧化钛的水凝胶。在军事上,人们便利用四氯化钛的这股怪脾气,作为人造烟雾剂。特别是在海洋上,水气多,一放四氯化钛,浓烟就象一道白色......余下全文>>

问题二:钛金属有什么特点

强度高,重量轻,属于高档金属常主要用于航空器配件制造。

要用简单方法鉴别,这个比较难,没有仪器和设备手段,要准确鉴别是无法办到的。

问题三:钛金的特点

1、钛金具有稳定的化学性质和极佳的生物相容性,在人体内,能抵抗分泌物的腐蚀且无毒,对任何杀菌方法都适应。因为钛金的耐腐蚀性、稳定性高,物质和它接触的时候,不会产生化学反应。它是唯一对人类植物神经和味觉没有任何影响,并且绝对不会造成过敏的金属。钛金在医学上有着独特的用途。在骨头损伤处,用钛片和钛螺丝钉固定好,过几个月,骨头就会长在钛片上和螺丝钉的螺纹里。新的肌肉就包在钛片上,可长期存在人体内没有排斥,所以人们称之为“亲生物金属”,佩戴在身上就和自己的皮肤接触一样,对金属过敏的朋友们有福了。2、钛金如同它的名字一样是一种具有英雄气概的金属,银亮,轻盈,坚牢。对大部分化学介质都有极好的耐腐蚀性能,在化学上,大名鼎鼎的强腐蚀剂“王水”能够吞噬白银、黄金,以至把号称“不锈”的不锈钢侵蚀,变得锈迹斑驳,面目全非。然而,“王水”对钛金却无可奈何。在“王水”中浸泡了几年的钛金,依旧锃亮,光彩照人!在253℃~500℃这样宽的温度范围内都能保持高强度。所以,钛金材质制作出来的金属制品不会变形,不会褪色,很容易保养,只需要用棉布轻轻一擦,就会回复光泽,而且使用时间越长色泽更好。3、纯钛无磁性、耐高温和导热性极低,而且纯钛在X光下为半阻射状态,而且在MRI检查时不会产生金属伪影。4、纯钛材料的重量较轻,在同等体积时,只有铁的60%;铜的50%;银的40%;金的25%。5、钛金在人体中分布广泛,正常人体中的含量为每70kg体重不超过15mg,其作用尚不清楚。但钛金能刺激吞噬细胞,使免疫力增强这一作用已被证实。在医药和体育运动领域中被广泛使用。钛能刺激吞噬细胞,并且钛具有通过细胞电离调节身体天然电流的能力,对人体会产生有益的生理作用且其化学性稳定,不会发生经时性的变化或变质,有益人体身心健康。因此使用钛制品可以达到精神松弛、肌肉放松、运动机能提高的效果,并且刺激血液流动,增加的血液流动帮助您的身体更好地清除血流中由疼痛产生的作用物和疲劳因子,有效地控制身体内的电流紊乱。对粘液囊炎,坐骨神经痛、头痛这些类型的关节炎和经前综合症的短暂痛疼缓解具有明显作用,通过调节身体电流来缓解肌肉的痛疼与僵硬,改善血液循环。6、钛金因为其强度高、金属弹性大,延展性差,所以加工技术要求很高,用普通设备很难浇铸成型,用普通工具又很难将它焊接起来,并且用普通的设备无法改变其形状,在复杂加工中很非常容易断裂,所以很难形成生产规模。因此,在国内外首饰市场很难见真正纯钛首饰的踪影。由于钛金的以上特性,它特有的银灰色调不论是高抛光、丝光、亚光都有很好的表现,是和贵金属铂、金并列最合适体现首饰精髓的金属,在国外现代首饰设计中已经开始使用,是国际上很独特新颖的首饰用材。因为其独特的金属特性,健康的金属性能,非常好的首饰寓意,备受年轻白领、时尚达人的推崇。钛金首饰在西方国家很流行,对中国人来说是个新生事物。但中国的钛金的生产薄弱,国外价格又很高,让人望而却步。国内只有极少数厂家能做真正钛金首饰的生产加工。钛金首饰可以通过技术手段自主着色,不需要进行镀金,也可以镶嵌宝石,其中爪镶宝石工艺要求极高,国内外只有极个别生产厂家能做到,这些对钛金来说都是高难度的技术突破,这些技术突破在国内首屈一指,在国外也难找几家。

问题四:钛合金有什么优点?

以钛为基加入其他合金元素组成的合金称作钛合金。钛合金具有密度低、比强度高、抗腐蚀性能好、工艺性能好等优点,是较为理想的航天工程结构材料。

研究范围:

钛合金可分为结构钛合金和耐热钛合金,或α型钛合金、β型钛合金和α+β型钛合金。研究范围还包括钛合金的成形技术、粉末冶金技术、快速凝固技术、钛合金的军用和民用等。

应用:

钛合金是一种新型结构材料,它具有优异的综合性能,如密度小(~4.5g cm-3),比强度和比断裂韧性高,疲劳强度和抗裂纹扩展能力好,低温韧性良好,抗蚀性能优异,某些钛合金的最高工作温度为550??C,预期可达700??C。因此它在航空、航天、化工、造船等工业部门获得日益广泛的应用,发展迅猛。轻合金、钢等的(σ0.2/密度)与温度的关系,钛合金的比强高于其他轻金属、钢和镍合金,并且这一优势可以保持到500??C左右,因此某些钛合金适于制造燃气轮机部件。钛产量中约80%用于航空和宇航工业。例如美国的B-1轰炸机的机体结构材料中,钛合金约占21%,主要用于制造机身、机翼、蒙皮和承力构件。F-15战斗机的机体结构材料,钛合金用量达7000kg ,约占结构重量的34%。波音757客机的结构件,钛合金约占5%,用量达3640 kg。麦克唐纳 道格拉斯(Mc-Donnell-Dounlas)公司生产的DC10飞机,钛合金用量达5500kg,占结构重量的10%以上。在化学和一般工程领域的钛用量:美国约占其产量的15%,欧洲约占40%。由于钛及其合金的优异抗蚀性能,良好的力学性能,以及合格的组织相容性,使它用于制作假体装置等生物材料。

特点:

钛金属的密度较小,为4.5g/cm3,仅为铁的60%,通常与铝、镁等被称为轻金属,其相应的钛合金、铝合金、镁合金则称为轻合金。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性,相继对钛合金材料进行研究开发,并且得到了实际应用。 钛是二十世纪五十年代发展起来的一种重要的结构金属,钛合金因具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高、易焊接等特点而被广泛用于各个领域,尤其是强度高、易焊接性能有利于高尔夫杆头的制造。

第一个实用的钛合金是1954年美国研制成功的Ti-6Al(铝)-4V(矾)合金。Ti-6Al-4V合金在耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性方面均达到较好水平。Ti-6Al-4V合金使用量已占全部钛合金的75~85%。许多其它合金可以看作是Ti-6Al-4V合金的改型。 目前,世界上已研制出的钛合金有数百种,最著名的合金有二十至三十种,例如,有Ti-6Al-4V、Ti-5Al-2.5Sn、Ti-2Al-2.5Zr、Ti-32Mo、Ti-Mo-Ni、Ti-Pd、Ti-811、Ti-6242、Ti-1023、Ti-10-5-3、Ti-1100、BT9、BT20、IMI829、IMI834等;用于球杆制造的有10-2-3,SP700,15-3-3-3(通常所说的β钛),22-4,DAT51。

钛合金可以分为α、α+β、β型合金及钛铝金属间化合物(TixAl,此处x=1或3)四类。下表列出了四类典型钛合金及特点。

类别

典型合金

特点

α

Ti-5Al-2.5Sn

Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo

强韧性一般,焊接性能好

抗氧化强,蠕变强度较高

较少应用在高尔夫球刊刊头制造上

α+β

Ti-6Al-4V

Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo

强韧性中上,可热化处理强,可焊 ......余下全文>>

问题五:钛合金的特性

强度高,钛合金的密度一般在4.51g/cm3左右,仅为钢的60%,纯钛的强度才接近普通钢的强度,一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料,可制出单位强度高、刚性好、质轻的零、部件。目前飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。热强度高,使用温度比铝合金高几百度,在中等温度下仍能保持所要求的强度,可在450~500℃的温度下长期工作这两类钛合金在150℃~500℃范围内仍有很高的比强度,而铝合金在150℃时比强度明显下降。钛合金的工作温度可达500℃,铝合金则在200℃以下。 抗蚀性好,钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作,其抗蚀性远优于不锈钢;对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强;对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。 低温性能好,钛合金在低温和超低温下,仍能保持其力学性能。低温性能好,间隙元素极低的钛合金,如TA7,在-253℃下还能保持一定的塑性。因此,钛合金也是一种重要的低温结构材料。 化学活性大,钛的化学活性大,与大气中O、N、H、CO、CO2、水蒸气、氨气等产生强烈的化学反应。含碳量大于0.2%时,会在钛合金中形成硬质TiC;温度较高时,与N作用也会形成TiN 硬质表层;在600℃以上时,钛吸收氧形成硬度很高的硬化层;氢含量上升,也会形成脆化层。吸收气体而产生的硬脆表层深度可达0.1~0.15 mm,硬化程度为20%~30%。钛的化学亲和性也大,易与摩擦表面产生粘附现象。 导热系数小、弹性模量小,钛的导热系数λ=15.24W/(m.K)约为镍的1/4,铁的1/5,铝的1/14,而各种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降50%。钛合金的弹性模量约为钢的1/2,故其刚性差、易变形,不宜制作细长杆和薄壁件,切削时加工表面的回弹量很大,约为不锈钢的2~3倍,造成刀具后刀面的胆烈摩擦、粘附、粘结磨损。

问题六:钛合金的种类和特性?

钛加入合金元素后可改善加工性能和力学性能,常加的合金元素有Al、V、Mn、Cr、Mo等,按照成分和在室温时的组织不同,钛和钛合金可分为:1.工业纯钛 按其纯度可分为TA1、TA2、TA3等牌号,其中TA1的杂质最少,少量杂质将使强度增高、塑性降低,故TA1的强度最低(σb为300~500MPa)、塑性最好(δ为30%)。2.α钛合金 钛中加入了Al、Sn等元素,牌号为TA6、TA7,有良好的高温强度和抗氧化性。α钛合金有良好的焊接性。3.β钛合金 钛中加入了Mn、V、Mo、Cr等元素,牌号为TB1、TB2。热处理后强度较高(TB1的σb为700MPa),塑性也较好,而且具有良好的加工性,但耐热性稍差,体积质量大、成本高。β钛合金的焊接性不良。4.α+β钛合金 钛中加入了Al、Se、Mo、Mn、Cr等元素,牌号为TC1、TC2。可通过热处理如化,加工性能良好,但高温强度低于α钛合金。α+β钛合金焊接性很差,很少用于焊接结构。如果要详细的: zhidao.baidu.com/question/23949074.html 这个希望对你有帮助!

问题七:钛合金有什么特点?

钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属,钛合金因具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多国家都认识到锨合金材料的重要性,相继对其进行研究开发,并得到了实际应用。

第一个实用的钛合金是1954年美国研制成功的Ti-6Al-4V合金,由于它的耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好,而成为钛合金工业中的王牌合金,该合金使用量已占全部钛合金的75%~85%。其他许多钛合金都可以看做是Ti-6Al-4V合金的改型。

20世纪50~60年代,主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金,70年代开发出一批耐蚀钛合金,80年代以来,耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。耐热钛合金的使用温度已从50年代的400℃提高到90年代的600~650℃。A2(Ti3Al)和r(TiAl)基合金的出现,使钛在发动机的使用部位正由发动机的冷端(风扇和压气机)向发动机的热端(涡轮)方向推进。结构钛合金向高强、高塑、高强高韧、高模量和高损伤容限方向发展。

另外,20世纪70年代以来,还出现了Ti-Ni、Ti-Ni-Fe、Ti-Ni-Nb等形状记忆合金,并在工程上获得日益广泛的应用。

目前,世界上已研制出的钛合金有数百种,最著名的合金有20~30种,如Ti-6Al-4V、Ti-5Al-2.5Sn、Ti-2Al-2.5Zr、Ti-32Mo、Ti-Mo-Ni、Ti-Pd、SP-700、Ti-6242、Ti-1023、Ti-10-5-3、Ti-1023、BT9、BT20、IMI829、IMI834等[2,4]。

钛合金可以分为α、α+β、β型合金及钛铝金属间化合物(TixAl,此处x=1)四类。

2. 钛合金的新进展

近年来,各国正在开发低成本和高性能的新型钛合金,努力使钛合金进入具有巨大市场潜力的民用工业领域阳。国内外钛合金材料的研究新进展主要体现在以下几方面。

(1)高温钛合金。

世界上第一个研制成功的高温钛合金是Ti-6Al-4V,使用温度为300-350℃。随后相继研制出使用温度达400℃的IMI550、BT3-1等合金,以及使用温度为450~500℃的IMI679、IMI685、Ti-6246、Ti-6242等合金。目前已成功地应用在军用和民用飞机发动机中的新型高温钛合金有.英国的IMI829、IMI834合金;美国的Ti-1100合金;俄罗斯的BT18Y、BT36合金等。表7为部分国家新型高温钛合金的最高使用温度[26]。

近几年国外把采用快速凝固/粉末冶金技术、纤维或颗粒增强复合材料研制钛合金作为高温钛合金的发展方向,使钛合金的使用温度可提高到650℃以上[1,27,29,31]。美国麦道公司采用快速凝固/粉末冶金技术戚功地研制出一种高纯度、高致密性钛合金,在760℃下其强度相当于目前室温下使用的钛合金强度[26]。

(2)钛铝化合物为基的钛合金。

与一般钛合金相比,钛铝化合物为基钠Ti3Al(α2)和TiAl(γ)金属间化合物的最大优点是高温性能好(最高使用温度分别为816和982℃)、抗氧化能力强、抗蠕变性能好和重量轻(密度仅为镍基高温合金的1/2),这些优点使其成为未来航空发动机及飞机结构件最具竞争力的材料[26]。

目前,已有两个Ti3Al为基的钛合金Ti-21Nb-14Al和Ti-24Al-14Nb-#v-0.5Mo在美国开始批量生产。其他近年来发展的Ti3Al为基的钛合金有Ti-24Al-11Nb、Ti25Al-17Nb......余下全文>>

问题八:什么是钛合金?性能如何?

钛合金是以钛为基加入其他元素组成的合金。钛有两种同质异晶体:882℃以下为密排六方结构α钛,882℃以上为体心立方的β钛。合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类:①稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素,它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。②稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素,又可分同晶型和共析型二种。前者有钼、铌、钒等;后者有铬、锰、铜、铁、硅等。③对相变温度影响不大的元素为中性元素,有锆、锡等。

氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。氧和氮在α相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,但却使塑性下降。通常规定钛中氧和氮的含量分别在0.15~0.2%和0.04~0.05%以下。氢在α相中溶解度很小,钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物,使合金变脆。通常钛合金中氢含量控制在 0.015%以下。氢在钛中的溶解是可逆的,可以用真空退火除去。

钛合金的分类

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钛是同素异构体,熔点为1720℃,在低于882℃时呈密排六方晶格结构,称为α钛;在882℃以上呈体心立方品格结构,称为β钛。利用钛的上述两种结构的不同特点,添加适当的合金元素,使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金(itanium alloys)。室温下,钛合金有三种基体组织,钛合金也就分为以下三类:α合金,(α+β)合金和β合金。中国分别以TA、TC、TB表示。

α钛合金

它是α相固溶体组成的单相合金,不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下,均是α相,组织稳定,耐磨性高于纯钛,抗氧化能力强。在500℃~600℃的温度下,仍保持其强度和抗蠕变性能,但不能进行热处理强化,室温强度不高。

β钛合金

它是β相固溶体组成的单相合金,未热处理即具有较高的强度,淬火、时效后合金得到进一步强化,室温强度可达1372~1666 MPa;但热稳定性较差,不宜在高温下使用。

α+β钛合金

它是双相合金,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,能进行淬火、时效使合金强化。热处理后的强度约比退火状态提高50%~100%;高温强度高,可在400℃~500℃的温度下长期工作,其热稳定性次于α钛合金。

三种钛合金中最常用的是α钛合金和α+β钛合金;α钛合金的切削加工性最好,α+p钛合金次之,β钛合金最差。α钛合金代号为TA,β钛合金代号为TB,α+β钛合金代号为TC。

钛合金按用途可分为耐热合金、高强合金、耐蚀合金(钛-钼,钛-钯合金等)、低温合金以及特殊功能合金(钛-铁贮氢材料和钛-镍记忆合金)等。典型合金的成分和性能见表。

热处理 钛合金通过调整热处理工艺可以获得不同的相组成和组织。一般认为细小等轴组织具有较好的塑性、热稳定性和疲劳强度;针状组织具有较高的持久强度、蠕变强度和断裂韧性;等轴和针状混合组织具有较好的综合性能。

钛合金的性能

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钛是一种新型金属,钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关,最纯的碘化钛杂质含量不超过0.1%,但其强度低、塑性高。99.5%工业纯钛的性能为:密度ρ=4.5g/cm3,熔点为1800℃,导热系数λ=15.24W/(m.K),抗拉强度σb=539MPa,伸长率δ=25%,断面收缩率ψ=25%,弹性模量E=1.078×105MPa,硬度HB195。

(1)比强度高

钛合金的密度一般在4.5g/cm3左右,仅为钢的60%,纯钛的强度接近普通钢的强度,一些高......余下全文>>

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