鈦合金：

是以鈦為基加入適量其他合金元素組成的合金。耐海水腐蝕性?xún)?yōu)異。

鈦是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的一種重要的結(jié)構(gòu)金屬，鈦合金因具有強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點(diǎn)而被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域。世界上許多國(guó)家都認(rèn)識(shí)到鈦合金材料的重要性，相繼對(duì)其進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，并得到了實(shí)際應(yīng)用。20世紀(jì)50～60年代，主要是發(fā)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)用的高溫鈦合金和機(jī)體用的結(jié)構(gòu)鈦合金，70年代開(kāi)發(fā)出一批耐蝕鈦合金，80年代以來(lái)，耐蝕鈦合金和高強(qiáng)鈦合金得到進(jìn)一步發(fā)展。鈦合金主要用于制作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)部件，其次為火箭、導(dǎo)彈和高速飛機(jī)的結(jié)構(gòu)件。

鈦合金是以鈦為基礎(chǔ)加入其他元素組成的合金。鈦有兩種同質(zhì)異晶體：882℃以下為密排六方結(jié)構(gòu)α鈦，882℃以上為體心立方的β鈦。鈦合金材料乃為提高航空機(jī)具飛行性能而開(kāi)發(fā)的高性能材料，隨著工業(yè)技術(shù)及科技的進(jìn)步及人們消費(fèi)能力的提升，其應(yīng)用領(lǐng)域也由早期的航太工業(yè)逐漸擴(kuò)展至其他領(lǐng)域，諸如船艇、汽車(chē)、運(yùn)動(dòng)休閑器材及生醫(yī)器材等行業(yè)，與人類(lèi)的關(guān)系越來(lái)越密切；隨著鈦合金應(yīng)用普及化之后所必須面臨的問(wèn)題，則是如何克服鈦合金各種加工技術(shù)的難題。 

京都鈦及鈦合金的合金理論及分類(lèi)： 
鈦金屬可分為純鈦、α合金、α＋β合金及β合金四大類(lèi)。純鈦在常溫為HCP(Hexagonal Close-Packed)晶格結(jié)構(gòu)(α相)，在885℃左右變態(tài)成體心立方BCC(Body-Centered Cubic)結(jié)構(gòu)(β相)，此溫度稱(chēng)為β變態(tài)點(diǎn)。在純鈦中添加不同合金元素及不同添加量會(huì)改變β變態(tài)點(diǎn)位置，造成α＋β兩相區(qū)的出現(xiàn)。 
經(jīng)合金添加后之鈦合金，在常溫為單一α相者稱(chēng)α合金，在常溫為α＋β相者稱(chēng)為α＋β合金，在常溫為β相者為稱(chēng)為β合金。 
(1) α 合金 
α合金為α相安定元素及中性元素固溶于α相中所形成的單相合金，以Ti-5Al-2.5Sn最具代表性，此類(lèi)合金高、低溫性能安定，延性及耐潛變性均佳。 
(2) α＋β 合金 
α＋β合金中，α及β相的含量受α安定元素及β安定元素的影響極大，在性能上亦有顯著不同。 β相含量少則合金行為類(lèi)似α合金，反之α相含量少則合金行為類(lèi)似β合金。 α＋β合金中最具代表性的是Ti-6Al-4V。 β相含量較多者有Ti-6Al-6V-2Sn及Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo等。 Ti-6Al-4V之用量占所有鈦合金用量的70％左右。 
(3) β 合金 
β合金在常溫下為準(zhǔn)安定的體心立方堆積(BCC)結(jié)構(gòu)，為單一β相合金。此類(lèi)合金之冷間加工性較α＋β合金為佳，時(shí)效硬化處理后抗拉強(qiáng)度可達(dá)150kgf/mm2，降伏強(qiáng)度可達(dá)140 kgf/mm2。具代表性的此類(lèi)合金有Ti-15V-3Cr-3Su-3Al、Ti-10V-2Fe-3Al及Ti-13V-11Cr-3Al等。 
   鈦及鈦合金的應(yīng)用： 
早期鈦合金之開(kāi)發(fā)主要是用于飛機(jī)零組件上，現(xiàn)今則因工業(yè)科技的進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)能力的提升，鈦及鈦合金的應(yīng)用除了仍延續(xù)早期的航太、國(guó)防、石化、電廠工業(yè)之外更擴(kuò)及汽機(jī)車(chē)、自行車(chē)工業(yè)、醫(yī)療器材零組件、運(yùn)動(dòng)休閑用品及建筑景觀等行業(yè)。

京都金屬產(chǎn)鈦合金管是利用鈦合金制作的管子，鈦合金按組織可分三類(lèi)。(1鈦中加入鋁和錫元素。2鈦中加入鋁鉻鉬釩等合金元素。3鈦中加入鋁和釩等元素。)它們具有較高的力學(xué)性能、優(yōu)良的沖壓性能，并可進(jìn)行各種形式的焊接，焊接接頭強(qiáng)度可達(dá)基體金屬?gòu)?qiáng)度的90%，且切削加工性能良好。鈦管對(duì)氯化物、硫化物和氨具有較高的耐蝕性能。鈦在海水中的耐蝕性比鋁合金、不銹鋼、鎳基合金還高。鈦耐水沖擊性能也較強(qiáng)。

鈦合金主要用于制作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)部件，其次為火箭、導(dǎo)彈和高速飛機(jī)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。

中國(guó)于1956年開(kāi)始鈦和鈦合金研究；60年代中期開(kāi)始鈦材的工業(yè)化生產(chǎn)并研制成TB2合金。

鈦合金與其他金屬材料相比,有下列優(yōu)點(diǎn):

①比強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度/密度)高(見(jiàn)圖),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(zhǎng)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、濕氯氣和氯化物溶液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(wú)鐵磁性。

6.硬度高。

7.沖壓性差,熱塑性良好。

熱處理 鈦合金通過(guò)調(diào)整熱處理工藝可以獲得不同的相組成和組織。一般認(rèn)為細(xì)小等軸組織具有較好的塑性、熱穩(wěn)定性和疲勞強(qiáng)度；針狀組織具有較高的持久強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度和斷裂韌性；等軸和針狀混合組織具有較好的綜合性能。

常用的熱處理方法有退火、固溶和時(shí)效處理。退火是為了消除內(nèi)應(yīng)力、提高塑性和組織穩(wěn)定性，以獲得較好的綜合性能。通常α合金和(α+β)合金退火溫度選在(α+β)—→β相轉(zhuǎn)變點(diǎn)以下120～200℃；固溶和時(shí)效處理是從高溫區(qū)快冷,以得到馬氏體α′相和亞穩(wěn)定的β相,然后在中溫區(qū)保溫使這些亞穩(wěn)定相分解，得到α相或化合物等細(xì)小彌散的第二相質(zhì)點(diǎn)，達(dá)到使合金強(qiáng)化的目的。通常(α+β)合金的淬火在(α+β)—→β相轉(zhuǎn)變點(diǎn)以下40～100℃進(jìn)行，亞穩(wěn)定β 合金淬火在(α+β)—→β相轉(zhuǎn)變點(diǎn)以上40～80℃進(jìn)行。時(shí)效處理溫度一般為450～550℃。此外,為了滿(mǎn)足工件的特殊要求，工業(yè)上還采用雙重退火、等溫退火、β熱處理、形變熱處理等金屬熱處理工藝。