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钛呈银白色,是有色金属,熔点为1668℃,同素异构体,在低于882℃时呈密排六方晶格结构,称为α钛;在882℃以上呈体心立方晶格结构,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(titanium alloys)。室温下,钛合金有三种基体组织,钛合金分为三类: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%~;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。
钛及钛合金管性能特点:
折叠热强度高
使用温度比铝合金高几,中等温度下仍保持所要求强度,可在450~500℃温度下长期工作,这两类钛合金在150℃~500℃范围内,仍有很高比强度,而铝合金在150℃时比强度明显下降。钛合金工作温度达500℃,铝合金在200℃以下。
折叠抗蚀性好
钛合金在潮湿大气和海水介质中工作,抗蚀性优于不锈钢;对点蚀、酸蚀、应力腐蚀抵抗力特别强;对碱、氯化物、氯的有机物品等有优良的抗腐蚀能力。但钛对有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。折叠低温性能好
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低温结构材料。折叠化学活性大
钛的化学活性大,与大气中O、N、H、CO、CO、水蒸气、氨气等产生强烈化学反应。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。吸收气体而产生硬脆表层深度可达0.1~0.15 mm,硬化程度为20%~30%。钛化学亲和性也大,易与摩擦表面产生粘附现象。
钛合金导热系数小、弹性模量小
钛导热系数λ=15.24W/(m.K)约为镍的1/4,铁的1/5,铝的1/14,而各种钛合金导热系数比钛导热系数约下降50%。钛合金弹性模量约为钢的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2~3倍,造成刀具后刀面的剧烈摩擦、粘附、粘结磨损。
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