鈦合金具有強(qiáng)度高而密度又小,機(jī)械性能好,韌性和抗蝕性能很好。另外,鈦合金的工藝性能差,切削加工困難,在熱加工中,非常容易吸收氫氧氮碳等雜質(zhì)。還有抗磨性差,生產(chǎn)工藝復(fù)雜。
航空工業(yè)發(fā)展的需要,使鈦工業(yè)以平均每年約8%的增長速度發(fā)展。目前世界鈦合金加工材年產(chǎn)量已達(dá)4萬余噸,鈦合金牌號近30種。使用最廣泛的鈦合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工業(yè)純鈦(TA1、TA2和TA3)。
鈦合金主要用于制作發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)部件,其次為火箭、導(dǎo)彈和高速的結(jié)構(gòu)件。60年代中期,鈦及其合金已在一般工業(yè)中應(yīng)用,用于制作電解工業(yè)的電極,發(fā)電站的冷凝器,石油精煉和海水淡化的加熱器以及環(huán)境污染控制裝置等。鈦及其合金已成為一種耐蝕結(jié)構(gòu)材料。此外還用于生產(chǎn)貯氫材料和形狀記憶合金等。
鈦有許多明顯優(yōu)越的特性:密度小(4.5kg/m3)、熔點高(1660℃)、耐腐蝕性強(qiáng)、比強(qiáng)度高、塑性好,還可以過合金化及熱處理的辦法制造出熱處理規(guī)范 Heat treatment standard高的各種合金,是較為理想的航天工程結(jié)構(gòu)材料
鈦合金與其他金屬材料相比,有下列優(yōu)點:①比強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度/密度)高,抗拉強(qiáng)度可達(dá)100~140kgf/mm2,而密度僅為鋼的60%。
②中溫強(qiáng)度好,使用溫度比鋁合金高幾百度,在中等溫度下仍能保持所要求的強(qiáng)度,可在450~500℃的溫度下長期工作。
③耐蝕性好,在大氣中鈦表面立即形成一層均勻致密的氧化膜,有抵抗多種介質(zhì)侵蝕的能力。通常鈦在氧化性和中性介質(zhì)中具有良好的耐蝕性,在海水中的耐蝕性能更為優(yōu)異。但在還原性介質(zhì),如鹽酸等溶液中,鈦的耐蝕性能較差。
④低溫性能好,間隙元素極低的鈦合金,如TA7,在-253℃下還能保持一定的塑性。⑤彈性模量低,熱導(dǎo)率小,無鐵磁性