钛与钛合金应用篇
在前三篇当中，我们讨论了钛与钛合金的基本情况以及加工工艺。研究材料和工艺的最终目的，都是为了应用。这第四篇，就是应用篇。此篇中的绝大多数技术概念，前文已有详述。再次强调，文中涉及的所有国内外案例和数据，都来自互联网报道和公开出版物。欢迎大家的批评指正。
第一部分、工业纯钛的应用：
第一篇提到过，工业纯钛按照国标分为TA1-TA4不同牌号，加工成板、管、棒、丝、带等各种半成品。工业上比较常用的纯钛是TA3，因为它的耐腐蚀性和综合力学性能比较适中，抗腐蚀能力比常用的不锈钢强15倍，使用寿命长10倍。因此广泛用于石油化工设备、滨海发电装置、海水淡化装置和舰艇零部件。如果需要高强度和耐磨性，就需要采用TA4。而对成形性要求高时，就需要采用TA1或者TA2。工业纯钛对核辐射的耐受比不锈钢要高的多，长期使用也不会变脆，因此还可以用于核反应堆的零件。这是钛的工业应用。
钛完全无毒，具有良好的生物相容性，可以与骨组织紧密牢固的结合，是理想的生物材料，因此在医疗领域大显身手。高尔夫球杆和网球拍的外框、自行车的骨架也会用到金属钛。近年来，眼镜、珠宝行业，用钛量（主要是纯钛,也有部分钛合金）也在急剧上升。这是钛的生活应用。
纯钛应用，在钛工业中占到的比例不到10%。90%以上，都用在了形形色色的钛合金上，我们就来细细一品：
第二部分、钛合金的应用：
中国钛合金的应用领域，主要集中在石油、化工等工业领域，并逐步向航空航天、海洋化工和日常生活扩展。
根据《轻合金丛书》等介绍，我们可以对近年来中国钛合金的应用发展管窥一斑。
表1：部分钛合金在中国的应用
和碳纤维复合材料一样，本文对钛合金重点关注的，仍然是航空航天领域的应用。下面我们就来聊聊这方面的情况。
一航空领域
重点看两个领域：
1 高温及阻燃钛合金（用于航空发动机）
2 承力及强韧钛合金（用于飞机结构）。
其实，这二者有很多交叉如发动机支撑结构件，既是耐温合金也是承力合金。咱们试着分别讨论。
1 航发用高温钛合金
表2：发动机钛合金用量
*（兵器迷推测为WS-10）
数据说话。进步，那是看得见的；差距，那是明摆着的。
结合中国的应用情况，我们重点介绍几种钛合金牌号如下：
TC4：
即钛铝钒合金Ti-6Al-4V及其各种发展型号，中国国标牌号TC-4，属于α+β合金。这是一个大家族，既有结构合金，也有耐温合金。自美国1954年作为结构合金采用以来，占美国钛合金消费量的60%（其他有25%为耐蚀合金，15%为其他结构合金）。TC-4应用历史悠久，性能数据最全、用量最大，在全球钛合金中占有最重要的基础地位。
国内应用：
在中国，TC4同样是钛合金应用的基础。而它的奠基人，乃至整个中国航发耐温钛合金的奠基人，就是中国钛合金领域当仁不让的大腕，航空报国金奖的得主——曹春晓院士。
图1：曹春晓院士
根据中国航空报、航空材料学报报道：
1964年底，航材院钛合金研究室的领导和专业组长曹春晓采用TC4取代钢制成涡喷6发动机的压气机转子叶片和盘。1966年，试车达到244小时，圆满达标。
1969年制成装有TC4叶片和盘件的两台涡喷6A型发动机安装在同一架飞机上，完成了我国第一架有发动机用钛合金盘、叶片的飞机试飞任务。
1970年开始，涡喷6B型发动机在制造中选用TC4，并进行了小批量生产。之后，五六种航空发动机先后应用了TC4合金压气机叶片、盘。
结构件方面：21世纪初，航天材料及工艺研究所进行粉末TC4 合金骨架(如下图)的研制，并提供了小批量的试验件进行全面的试验
图2 TC4 合金骨架( 图1)
TC4工作温度在400℃以下，既是我国结构用钛合金四大牌号（TC1，TC4，T A7M，BT20）之一，又是航空发动机风扇叶片和压气机第1、2级叶片的两种基础钛合金应用牌号(TC4和TC6)之一。TC4占有非常重要的钛合金基础应用地
位。仅仅从TC4的价格是整个钛合金市场的基准，其重要性就可见一斑。其应用成就获得1978年全国科学大会奖。官方评论是：“TC4合金产品的组织性能达到了国际及美国宇航材料标准，它的研究成功为我国钛工业的发展和在航空工业中的应用奠定了基础，起到了开路先锋的作用。”
TC11
继TC4之后，曹春晓再接再厉，开发具有“四高二低”（高温、高强度、高韧性、高刚性、低密度、低裂纹扩展速率）特性的TC11钛合金，即Ti-6.5Al-3. 5Mo-1.5Zr-0.3Si。自研发成功至今，TC11大批量地应用于涡喷13发动机，推广应用到昆仑、涡扇9、涡扇10等发动机。
1979年，曹春晓主持TC11合金用于涡喷13第三至第八级压气机盘、转子叶片和第一至第七级静子叶片。TC11钛合金同时还用于歼7减速伞舱梁。
1980年代，将歼8-2的涡喷13A发动机2到7级压气机的钢机匣改为TC11铸钛机匣，使发动机的重量减轻了12.9千克。
1990年代，TC11 钛合金用于涡喷13FI发动机用1-7级转子叶片、盘及静子叶片，WP13FI 第 1 级转子叶片由24 片改为19 片，其第 3 级静子内环采用钛合金整体精铸及热等静压式工艺。
2000年代，中推核心机的七级轴流式高压压气机带进口导流叶片，前两级盘为TC11钛合金制造
2006年，中国航空报报道，“太行”发动机前机匣攻关团队，攻克了阻碍近1 0年之久的前机匣加工生产“瓶颈”，结束了大型复杂零件多轴联动数控编程依赖
对外合作的历史，提高了前机匣的加工效率和质量，节省了大量的科研经费，圆满完成了攻关任务，填补了行业内TC11钛合金机匣类高效数控加工的空白。20 05年11月，该项目的工艺、数控编程技术通过了部级鉴定。
TC11是我国航空发动机工作温度500℃左右的高温钛合金三大牌号（TC11、TA15和TA7）之一合金，而且是我国目前航空发动机上用量最大的钛合金，也是我国军用工业中用量最大的一种钛合金，同时又是最重要的承力结构合金之一。其成果获1987年度国家科技进步一等奖，官方评论是：“TC11合金，为两种新型歼击机（歼7和歼8）首飞立下了汗马功劳”
Ti55
曹春晓主持研制的钛合金Ti55, Ti-5Al-4Sn-2Zr-1Mo, 工作温度550℃，是我国独创的含稀土元素钕的高温钛合金，该合金在某新型航空发动机压气机盘、叶片和鼓筒上成功应用。该项目为国防科工委“八五”重点预研项目，突破了八大关键技术，于1998年获国家科技进步二等奖。官方评价为“在率先应用含钕新型钛合金以及急冷式β模锻、三重式α+β热处理等关键技术方面具有创新性，标志着我国高温钛合金的应用达到了新水平”。Ti55与Ti633G,Ti53311S一起，成为我国550℃环境应用的三大耐温钛合金之一。
Ti60/Ti600
中国工作温度600℃耐温钛合金牌号。前者由金属所研制，在Ti55加入1%的铌Nb构成，后者是西北有色院含微量稀土元素Y的合金，在600-650℃有较好性能，抗蠕变性能尤其突出，甚至超过了国外的IMI834。
TD2
TD2属于金属间化物合金，工作温度为650-700℃。再次由曹春晓主持，研发TD2合金用于涡喷13发动机涡轮导风板和二级涡轮结合环，取代GH4033镍基高温合金。1996年评审验收的一台装有Ti3Al合金（TD2）零件的航空发动机首次试车成功，这是我国金属间化合物结构材料进行试车的首例，也是国际上T i3Al基合金转子零件进入航空发动机试车阶段的首例。该成就获1999年度国家科技进步二等奖。官方评价为：“TD2合金工艺及性能稳定，拉伸强度、塑性、断裂韧性、冲击韧性等关键性能优于美国同类合金（超α2合金），在均匀化熔铸工艺等实用化关键技术、性能系统研究以及Ti3Al基合金转子零件率先地面台架试车等方面居国际领先地位。”
TD3(TiAl24Nb15Mo1.5)
与TD2合金相比，TD3具有更好的抗氧化性、断裂韧性、塑性和高温持久性能。近年来，曹春晓与课题组同志一起已用Ti3Al试制了气体涡轮的燃烧器旋流器、压缩机外壳、支撑环、燃烧器，涡轮导风板。并在生产条件下研制出我国迄今为止最大的Ti3Al合金锻件（重70千克，外径770毫米）。在2000年年底的验收中被国防科工委专家组评为A级。
TD4(TiAl24Nb13Mo1.5Si0.5)
进入21世纪，年逾古稀的曹春晓院士，还在积极研究可在750-850℃下长期工作的金属间化物TiAl合金TD4，已取得重要进展，即将进入应用研究阶段。
什么叫高山仰止？什么叫海阔天空？师昌绪、曹春晓、谭树森这样的大师，在兵器迷看来，就是山，就是海，就是星座。
Ti679
2008年，Ti679钛合金课题组在840℃、870℃、900℃、940℃和980℃五个锻造温度区间进行试验，试验结果发现：该合金的力学性能，随着锻造温度的升高，呈现出“低高低”的变化规律，而940℃临近相变点(α+β到β相变点为953℃)锻造的室温、高温拉伸和蠕变性能最好，用于改进秦岭发动机的大型整体叶盘和阻燃钛合金机匣。
TC17
TC17(Ti-5Al-2Zr-4Mo-4Cr)用于飞机发动机整体叶盘、紧固件、导向装置。宝山钢铁股份有限公司特殊钢分公司特殊钢技术中心，采用等温锻造工艺成功地试制出钛合金精密锻件——直径为500mm的BT25高压压气机盘及TC17钛合金整体叶盘
钛合金整体叶盘，呵呵，看到这样的词，兵器迷的眼睛都放光啊。
Ti2AlNb/T633G/Ti650
都是铌钛铝合金，耐高温，用于航空发动机。网载：北京科技大学新金属材料国家重点实验室称，经过20年的研究，具有我国独立知识产权的新一代航空航天用发动机材料，高温高性能高铌钛铝合金材料步入产业化阶段，这一技术将使我国航空航天发动机材料居世界领先水平。
新型铌钛铝合金的主要用途之一，就是12-15推重比的新一代高推。曹春晓领军的耐温强韧钛合金团队、师昌绪领衔的高温镍基合金团队，为这项中国高端合金的最顶级应用，打造了光彩夺目的试金石。而“步入产业化阶段”的报道，更加令人欣喜，也更加令人关注——我们多少牌号的钛合金，年复一年的躺在实验室的样品柜里，至今无法实现产业化应用啊。
二、承力结构钛合金和其他用途钛合金
从欧美的情况来看，钛合金与碳纤维复合材料在战斗机结构重量的占比在稳步增加，而铝合金和钢铁的比例在稳步下降。中国虽然有较大的差距，但发展趋势亦大体如此。
表3：战斗机钛合金用量
*（兵器迷推测为歼-10）
有一点需要注意：有的新闻报道中，并未明确飞机承力结构中钛材的用量是钛件重量还是钛材重量，这是有很大区别的。一般形成1公斤结构钛件，需要切削钛材10公斤以上。比如美国B1B每架需要90.4吨钛材，但最后形成的钛结构
件远不到10吨。（近净成形工艺的残料率会大幅度降低，不过大规模采用是以后的事）
从上表中，我们可以看到中国钛合金的应用差距。虽然没有更新机型的数据，但从上一篇工艺篇的情况看，中国的新一代战机，特别是四代机大量采用钛合金主承力结构，因此钛合金应用比例无疑会大幅度增加。能否达到F22的水平尚无定论，但超过超级大黄蜂还是有基础的。
TC4/TC11
前面说过，这两者是航发耐温合金，也是极其重要的结构钛合金，不赘述。TC21
据钛工业进展报道，由中航工业北京航空材料研究院研究员朱知寿主持研制的高强韧损伤容限型钛合金，目前具有Φ300 mm以下大棒材具备稳定批量供应的条件。其综合力学性能比美F-22飞机应用的Ti-6-22-22S（美）和苏-27系列飞机广泛应用的BT20（俄）钛合金更加优异，特别是具有非常优异的电子束焊接性能适合于制造飞机大型整体框梁类重要承力构件。满足了飞机关键承力部件的设计要求，实现了在5个机种上的装机领先应用，提升了我国飞机钛合金用量及应用水平。
TC4-DT
2011年，依然是中航朱知寿研究员，创建了TC4-DT中等强度高损伤容限型钛合金,已经开始大量应用于我国新一代飞机，满足了飞机大减重、长寿命和安全可靠性设计与使用要求。TC4-DT钛合金是我国结合纯净化熔炼技术和新型
的β热处理工艺技术而研发的新型中强度高损伤容限型钛合金，该合金具有很高的韧性、低的疲劳裂纹扩展速率、优异的焊接性能、优良的工艺性能和较低的成本等综合性能，特别适合制造飞机大型整体框梁类重要承力构件。目前，TC4-DT钛合金Φ300 mm以下大棒材具备批量供应的能力。
TA7
该合金热塑性、稳定性、焊接性都很好，耐热温度为400℃，多用于飞机蒙皮，是我国应用最广的α钛合金。
TB-8/TiB19/TiB20
TB-8, 九五期间研制的超高强钛合金，抗拉强度1250MPa, 成功研制了195 mm大规格棒材和板材、丝材，试制了发动机导风罩，并试飞成功。与TiB-19/ TiB20一起，成为中国结构用钛合金的典型牌号。
Ti18/Ti17/Ti10-2-3
Ti18是北京院仿制俄罗斯的高强度钛合金，Ti17和Ti10-2-3是仿制美国的高强度钛合金
中国还有TC15钛合金用于飞机骨架，TiSn5Zr1Mo钛合金用于起落架、飞机承重架、紧固件。
中国承力结构钛合金的应用，随着3D打印技术的突破，大型钛合金构件的生产，在一定程度上绕开了焊、锻、铸等传统工艺的慢板，快速突进，而在21世纪大放异彩。单件重量逾50~200 kg的结构钛件已经应用于多种机型的主承力结构。如中国航空网报道：歼15飞机起落架的关键钛部件，已经受2000多个起
落，进入批产——主承力结构件批产，相当给力啊。再如C919的主风挡窗框，某型大运的中央翼梁（超过5米）。
图3：西北工业大学3D打印5米飞机承力梁
飞机承力构件和航空发动机，分别代表着结构钛合金和高温钛合金的典型应用场景。如果一个国家能在这两个方面获得突破，则钛合金的整体水平一定不俗。咱们套用一句老话——“两手都要抓，两手都要硬！”
航天领域
网载：目前我国用于卫星的高强钛合金主要是TB2合金( Ti5583)，Ti-A6V 用于飞船主用材料，Ti1M1315用于火箭机盘、导弹基座构件，Ti1M1550用于导弹动力叶片套。
卫星：2007年，嫦娥一号卫星的空间相机的基座、框架,某侦察卫星的摄像系统框架、镜身、中框、联接件、镜筒、底框、支架均采用钛合金精铸件。2013年中国第一台大型全钛紫外太空望远镜也已经制造并实验完毕。
飞船：“921”载人航天工程神舟系列飞船的相关部件,如由沈阳铸造研究所为神舟系列飞船研制的分离密封板、支架等20 余种钛合金精铸件。
火箭和导弹：钛精铸件用于5 个系统(推进、弹头、制导、弹体结构、电源) 中，如应用于推进系统的主要是导弹的发动机部件,如进气道、转弯段、燃烧室壳体等, 应用于弹头系统的主要是战斗部壳体等铸件,应用于弹体结构的主要是壳体、舱体、舵面骨架、舵翼骨架等铸件。此外,导弹壳体、箱体、尾段、级间段、仪器舱体的仪器舱体，也已开始应用钛合金精密铸件。
焦点和篇幅所限，钛合金在中国兵器工业其他领域的应用，就不在此赘述了。海洋工程领域
最后，随着中国海洋战略的推进，石油平台和海上舰船的钛合金应用，正日益成为中国钛工业的一个重要新兴领域。
表4 中国海洋平台用钛合金
大家熟知的那艘中海油第六代深水半潜式钻井平台“海洋石油981”，造价60亿，钛合金可没少用啊，呵呵。
总结：
《钛与钛合金的应用与发展》系列文章，终于结束了。
金属工艺领域，相对来讲是中国人的长项，这与碳纤维复合材料领域的被动情况显著不同。应当承认，中国建国后迅速建立并不断完善的工业基础，还是起到了很大的作用。具体到钛工业，无论是产品的完整性还是工艺的先进性，都可圈可点。短板存在，但基本没有大的空白。有基础、有不足、有突破、有希望，是兵器迷对钛工业的总体评价。
在钛生产层面：
中国是钛资源大国，占世界已探明储量的48%；也是钛生产大国，占世界产量的25%多。在钛生产上，中国的相对短板有三块：钛铁矿品位低，冶炼成本居
高不下，先进熔炼设备依赖进口。第一块是先天不足，需要通过后两块的技术提升加以弥补。比如，熔盐电解法制钛和电子束冷床炉熔炼(EBM)等这样的技术都亟需突破，也大有希望。
再有，中国需要提高钛材初级产品的加工深度和附加值，高度警惕美国最大钛材商Timet——他们已经觊觎中国钛源多年——的任何收购行为。全力避免我们的战略资源低价流失，像俄罗斯阿维斯玛公司那样，沦为波音和空客每年25~ 45万吨产品合金产品的初级原料供应商。钛工业决不能成为中国的下一个稀土系。
提高冶炼效率，保护战略资源。如此，中国成为钛生产强国的愿景，前程远大，后势可期。
在钛合金层面：
钛合金在强度合金、耐热合金、耐蚀合金、超导合金等各方面的应用越来越广。一方面，单项功能合金的需求日益提高，抗拉强度1100MPa的钛合金、60 0℃以下的耐热合金已经无法满足下一代航天器的需求；另一方面，对全能合金的需求也是重中之重：发动机风扇叶片既需要耐热，也需要抗拉强度；海洋平台所用的钛合金，既需要抗拉强度，也需要耐腐蚀。钛铝Ti3Al金属间化物合金，在航空发动机低压涡轮、高压压气机等温度超过600℃的运行环境有用武之地，5-10年内可以替代比重较大的镍基合金在850℃以下的环境中运行，应以重中之重对待。
攻关高温钛合金生产的关键设备，逐渐摆脱对国外设备的依赖，是钛合金生产和创新的关键。如PAM离子束冷床炉熔炼, CCIM水冷坩埚感应熔炼法, AA
M（电弧炉熔炼），AIM（感应炉熔炼），VIM（真空感应炉熔炼），真空电弧熔炼（VAR），电渣熔炼（ESR），电子束熔炼（EBM），电子束冷室炉床熔炼（EBCHR），等等。
加强TD高温合金的基础研究，攻关钛合金熔炼的关键设备，是我们未来很长一段时间的两大课题。
在钛合金加工层面：
在工艺和成本可行的范围内，以焊代铆，以锻代铸，以大（如整锻）代小（如焊接），以加（近净成型）代减（切削加工），均已是中国钛工业的趋势。中国不但已经在快速追赶的道路上，而且在部分领域（超级重锻、激光成型）具备了弯道超车的创新条件，这是值得中国军迷激赏的快事。
不足与成就同样醒目——我们看到北航激光快速成型技术获得国家技术发明一等奖的成绩，也看到这背后所有的大功率激光器均来自进口的隐忧。我们为新国标中三大类70多种钛合金牌号而弹冠相庆，也为加工工艺的不过关——有些合金尚无任何办法能够批量热加工（特别是焊接和锻造）——导致能够大规模运用的新型合金牌号屈指可数而神伤黯然。我们有理由为先进工艺的突破和领先而自豪，也很自然的深感其工业化步伐的迟缓而倍感焦灼。
钛合金加工，属于金属工艺的领域，而后者是钢铁业的看家本领，很多金属加工领域的技术是相通的。中国钛工业可以更多的联合钢铁领域的力量，共同研发钛合金加工的核心技术。日本的神户制钢和新日铁，本身既是钢铁霸主，也是钛业巨头，应当给我们更多有益的启示。
值得注意的是，从中国钛合金工艺进展的情况分析：结构承力合金工艺显著突破，应用急升；但高温合金的热加工和推广就相对有限。在这些问题得到有效解决之前，航空发动机的突破仍需假以时日。
高推航发的昂然轰鸣，是最动听的中国好声音；高推航发的稳定批产，是我们最甜蜜的中国梦。
在应用层面
说起来，美俄欧日中，都是钛应用的大国，但是，中国的钛（含钛合金）的消费结构，不够合理，因为绝大部分集中于一般的工业应用，而航天航空领域的应用比例不高（见表5）。
个人认为，就应用领域而言，中国在耐蚀合金（石化海洋）上的应用范围最广，在结构合金（航空航天承力件）上的应用创新最快，在高温合金（发动机）上的应用推广最弱(主力应用牌号是500-550℃，更高温度的牌号大都在半工业化试用中)。在航空航天领域的有限钛合金应用中，模仿多，创新少；牌号多，推广少的尴尬长期存在。
表5：世界钛消费分布
日本是因为航空业被美国控制而形成了畸形的钛消费结构。而我们，是不愿意将太空金属钛用在航空航天领域吗？非不愿也，是不能也。
成本是一个原因——2011-2012年的国内市场，大致上：一吨海绵钛7-8万元/吨，工业纯钛TA1大概12万-15万元/吨，TC4钛合金构件可达15万-50
万人民币/吨（材型和成分指标不同价差很大）。阻燃钛合金Ti40因为25%都是合金元素钒，成本甚至达到TC4的8-10倍，上百万元一吨。
航空航天产业的涉及面广也是一个原因——一台发动机的用到的材料近千种，一个钛合金牌号突破了，不行；甚至就算钛合金整体都突破了，也不行。其他材料有短板（比如镍基单晶合金），这发动机还是出不来啊。
中国航空航天产业的总体规模不够大，同样是一个原因——我们大飞机正在研制，美国仅波音一年大飞机产量近400架。我们不到1000架直升机美国10,0 00多架，我们全国300多个机场美国2万多。怎么比？
总之，中国是钛工业的大国，也正在向钛工业的强国快速迈进，高端钛合金材料和加工领域不乏过人之处，这都是我们引以为傲的事实。但在航空航天的规模化应用上，与世界先进仍有差距。特别是理论优势转化为工程优势、技术优势转换为生产优势、产品优势转化为市场优势、企业优势转化为产业优势的能力更是有待提高。在这方面，军用四代机、大运等军品的牵引力固然必不可少，军民结合，研产联用，设备自主、人才梯度或许是提高产业整体竞争力的根本之道。
行百里者半九十，深厚的体能储备是一个长跑者能够大踏步冲刺的决定性要素。在高端突破的阶段，越是闪耀领先的技术，越是需要更加广博的理论技术储备和产业能力积累。钛工业当前的进步，无疑是中国航空航天工业厚积薄发的一个缩影；钛工业未来的超越，也必将在更深刻的背景上，映射出我国航空航天工
业的全面崛起，乃至基础理工研究、实用人才培育乃至高端制造领域全面升级的伟业宏图。
愿我辈为之理解，为之呐喊，更为之奋斗。
回首往事，从1954年北京有色院进行海绵钛工艺研究算起，今年的中国钛工业已经走过了整整一个甲子。熔炼、电解、焊接、铸造、锻造……钛与钛合金一次次经过烈火熊炉的百炼千熔，终成大器。一如我们的钛工业在六十年的春秋里，克服一切困难和阻力，为中国国防和工业的现代化，打造着华夏民族的利剑忠魂。
坚钢百炼寒霜剑，力钛千熔烈火魂
谨以此文向中国钛工业六十年的辛勤工作者致敬
注：所有资料来自于互联网公开报道和公开出版物，如：
《钛的性质及其应用》
《轻合金丛书》
《钛合金技术发展》
《日本钛合金的应用现状》
中国国家标准《GBT3620.1钛及钛合金牌号和化学成分》
各品牌种植体的介绍 目前国内口腔市场的种植体虽多，大多为韩国品牌，他们主要以模仿欧洲种植体为主，理念虽然有但是毕竟工业制造发展时间短，有些工艺上只能接近欧洲品质，他们也拿不出科学分析报告来证明自己，存留率不高，不过韩国品牌推广营销做的好，国内医生也很多习惯用他们的工具，不过前景不乐观，现在已经越来越多德国欧洲品牌进入中国。 德国ICX的核心人员都曾作为诺贝尔的核心技术研究人员，掌握各大种植体制造工艺的精髓，结合世界三大种植体领导产品的优点，融入创新的理念，以德国精湛工艺创造了ICX 种植体，媲美士卓曼、诺贝尔的品质，并有着价格上的优势，有三十多个国家地区的临床经验，现已在亚太地区登录，并格外注重中国市场发展。 鉴别种植体的好坏主要在于判断种植体表面处理，材质以及内部构造 1、表面处理 “士桌曼”的表面处理技术被公认为最好的，ICX的表面处理跟他的bone level系列一样，S.L.A大颗粒喷砂加酸蚀。实验证明我们ICX的表面处理工艺媲美士桌曼，而耐疲劳强度比士桌曼还高。 ICX-templant?Straumann?Bone Level以及其他13个种植体品牌的耐疲劳强度测试结果： 诺贝尔的TiUnite钛易耐表面处理，则为105.1（注：测试结果越小越好）目前市场上的种植体大多还是以单纯喷砂为主，包括奥齿泰。个别品牌，例如韩国登腾是S.L.A，他们的数据检测无法跟ICX和士桌曼相比。 良好的亲水性是骨结合的重要因素，能够缩短愈合周期，提高种植初期的稳定性，同时
更适合即刻负重和早期负重登手术方式。 水接触角检测 测量方式和误差：取中间值，误差不超过3° 液体大小：1μ 测量仪器：OCA15plus 测量日期：20.5.2011 根据测试结果显示，ICX和士桌曼表面水接触角最小，具有优良的亲水性 2、材质 与人体相溶最好的金属为纯钛，但由于钛的物理强度不够。一般市面上采用的都是钛合金。ICX采用的是冷作钛变体，即纯钛经过冷作加工，增加物理强度。选材和工艺与诺贝尔是一样的，而诺贝尔是以其材质加工工艺“钛易耐”TiUnite，即冷作钛变体。而费亚丹，Astra，士桌曼都是采用钛2级的，物理强度没ICX好。 3、内部结构 1、Astra Tech来自瑞典的种植体，其名气跟士桌曼，诺贝尔并列为世界五大种植体。其优 点在于内部构造不但精密，而且独特的内部结构设计，尤其是其11°内锥机构，经过无数的临床检验报告证明，内锥结构有利于种植体的稳定性，此特点ICX同样具备。ICX 深层次锥形封闭架构，植体和基台紧密的密封嵌合，微间隙度仅为0.40μm，有效阻止微动和微漏。 ICX-templant表面扫描电镜分析
国内及国外钛及钛合金标准
国内及国外钛及钛合金标准 序号标准名称标准号代替标号 1 海绵钛ASTM B299-2008 2 外科植入物用钛及钛合金加工材ASTM F67:2006 3 钛及钛合金网篮YS/T 577-2006 4 工业流体用钛及钛合金管YS/T 576-2006 5 冷凝器和热交换器用无缝和焊接钛及钛合金管ASTM B338:2010 ASTM B338:1999 7 无缝和焊接钛及钛合金管ASTM B337:1995a 8 钛及钛合金线材ASTMB863:1999 9 钛及钛合金标准焊接管ASTMB862:2009 ASTMB862:1999 10 钛及钛合金标准无缝管ASTMB861:2010 ASTMB861:1999 11 钛及钛合金锻件ASTMB381:2010 ASTMB381:2009 12 钛及钛合金铸件ASTMB367:1993 13 无缝和焊接纯钛及钛合金焊接配件ASTMB363:2006a ASTMB363:1999 14 钛及钛合金棒和坯锭ASTMB348:2010 ASTMB348:1995 15 冷凝器和热交换器用无缝和焊接钛及钛合金管ASTMB338:1999 1 钛及钛合金牌号和化学成分GB/T 3620.1-2007 GB/T 3620.1-1994 2 钛及钛合金加工产品化学成分允许偏差GB/T 3620.2-2007 GB/T 3620.2-1994 3 钛及钛合金饼和环GB/T 16598-1996 4 外科植入物用钛及钛合金加工材GB/T 13810-2007 GB/T 13810-1997 5 钛及钛合金铸锭GB/T 26060-2010 6 钛及钛合金铸件GB/T 6614-1994 GB/T 6614-1986 7 换热器及冷凝器用钛及钛合金管GB/T 3625-2007 GB/T 3625-1995 8 钛及钛合金无缝管GB/T 3624-2010 GB 3624-1995 9 钛及钛合金焊接管GB/T 26057-2010 10 钛及钛合金挤压管GB/T 26058-2010 11 钛及钛合金丝GB/T 3623-2007 GB/T 3623-1998 12 钛及钛合金带、箔材GB/T 3622-1999 GB 3622-1983 13 钛及钛合金板材GB/T 3621-2007 GB/T 3621-1994 14 板式换热器用钛板GB/T 14845-2007 GB/T 14845-1993 15 钛及钛合金网板GB/T 26059-2010 16 钛及钛合金棒材GB/T 2965-2007 GB/T 2965-1996 17 钛铜复合棒GB/T 12769-2003 GB/T 12769-1991
原题：让“近净成形”结构件飞上蓝天--北航教授王华明 王华明，北京航空航天大学材料学院材料加工工程系主任、材料加工工程学科责任教授、“长江学者特聘教授”。开辟“快速凝固激光材料制备与成形”研究新领域，建成先进的“激光材料加工制造技术实验室”，在先进材料快速凝固激光制备加工与成形制造领域取得多项原创性成果并在航空发动机及飞机上得到应用。2000年来主持“国家自然科学基金重点项目”、“国家863计划课题”“教育部跨世纪优秀人才计划基金”、“总装武器装重点基金”、“国防基础科研重点项目”等科研项目10余项，发表论文被SCI及EI收录137篇次、授权与申请发明专利7项、获得“北京市教学成果一等奖”及“国家教学成果二等奖”。2013年入选国家“万人计划”第一批科技创新领军人才。 当前，“绿色浪潮”席卷全球，推行绿色制造技术，实现制造过程的环保、绿色化已是题中之义。而“增材制造”在这一浪潮的影响下受到日益广泛的关注。北京航空航天大学的王华明教授及其带领的科研团队在大型钛合金结构件激光直接制造技术领域取得令人瞩目的成绩，并且在航空航天装备应用中取得了重要突破。 从“减法”到“加法” 实现质的飞跃 高性能金属构件激光成形技术是以合金粉末为原料，通过激光熔化逐层堆积（生长），从零件数模一步完成高性能大型复杂构件的“近净成形”。这一技术1992年在美国首先提出并迅速发展。由于高性能金属构件激光成形技术对大型钛合金高性能结构件的短周期、低成本成形制造具有突出优势，在航空航天等装备研制和生产中具有广阔的应用前景，受到政府和业界的高度关注。 在王华明教授看来，从传统的大型钛合金结构件制造方法，如整体锻造、切削技术，到这种新型的激光直接制造技术，实现了加工技术由“减法”到“加法”的质的飞跃。采用整体锻造等传统方法制造大型钛合金结构件，是一个做“减法”的过程。零件的加工除去量非常大。例如，美国的F-22飞机中尺寸最大的Ti6Al4V 钛合金整体加强框，所需毛坯模锻件重达 2796千克，而实际成形零件重量不足144千克，材料的利用率不到4. 90%，这势必造成大量的原材料损耗。与此同时，在铸造毛坯模锻件的过程中会消耗大量的能源，也降低了加工制造的效率。
上海大学 本科生课程论文论文题目：钛合金在多领域的应用与发展 课程名称： 课程号： 学生姓名： 学生学号： 所在学院：材料科学与工程学院 日期：2015.05.24
摘要：钛合金因具有强度高、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钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。本文综述了钛合金在航空航天飞行器、热氢处理、发动机、高温钛合金、生物医用材料等方面的应用与发展。 关键词：钛合金；航空；氢；发动机；生物医用材料 钛合金在航空方面的应用与发展 钛合金具有比强度高、耐腐蚀性好、耐高温等优点。从20世纪50年代开始,钛合金在航空航天领域中得到了迅速的发展。钛合金是当代飞机和发动机的主要结构材料之一,可以减轻飞机的重量,提高结构效率。在飞机用材中钛的比例,客机波音777为7%,运输机C-17为10.3%,战斗机F-4为8%,F-15为25.8%,F-22为39%。 高性能航空发动机的发展需求牵引着高温钛合金的发展,钛合金的使用温度逐步提高,从20世纪50年代以Ti-6Al-4V合金为代表的350℃,经过IMI679和IMI829提高到了以IMI834合金为代表的600℃。目前,代表国际先进的高温钛合金有美国的Ti-6242S,Ti-1100,英国的IMI834,俄罗斯的BT36以及中国的Ti-60。表2为600℃主要高温钛合金的成分及性能特点。 Ti-6242S(Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si)钛合金是美国于20世纪60年代为了满足改善钛合金高温性能的需要,特别是为了满足喷气发动机使用要求而研制的一种近α型钛合金。合金的最高使用温度为540℃,室温的σb=930 MPa。特点是具有强度、蠕变强度、韧性和热稳定性的良好结合,并具有良好的焊接性能,主要应用于燃气涡轮发动机零件,发动机结构板材零件,飞机机体热端零件。 BT36(Ti-6.2A1-2Sn-3.6Zr-0.7Mo-0.1Y-5.0W-0.15Si)合金是俄罗斯于1992年研制成功的一种使用温度在600～650℃的钛合金。合金中加入了5%W和约0.1%Y。加入W对提高合金的热强性有明显作用。加入微量Y可以明显地细化合金的晶粒,改善了合金的塑性和热稳定性。 Ti60(Ti-5.8 Al-4.8 Sn-2.OZr-1.0 Mo-0.35Si-0.85Nd)合金由中国科学院金属研究所在Ti55合金基础上改型设计、宝鸡有色金属加工厂参与研制的一种600℃高温钛合金。Ti60合金的特点之一是合金中加入了1%Nd(质量分数),通过内氧化方式形成富含Nd、Sn和O的稀土相,降低基体中的氧含量,从而起到净化基体,改善合金热稳定性的作用。Ti60合金已进行了半工业性中试试验(包括压气机盘模锻)和全面性能测定。 根据国内外研究现状,未来高温钛合金的发展趋势是:(1)研制600℃以上的新型高温钛合金。可对现有高温钛合金的成分进行调整,改进加工工艺,或研发新的高温钛合金,提高高温钛合金的使用温度。(2)稀土元素在高温钛合金中的作用尚待进一步研究。我国研制的含稀土元素的高温钛合金其使用温度已达到600℃,其各项性能显示均为良好。但稀土元素在合金
医用钛及钛合金种植体材料的研究进展 【摘要】从钛及其合金的成分、组织与性能、钛表面的腐蚀与离子释放、钛及其合金的组织反应和钛的表面活性化处理等四个方面综述了近几年有关钛及其合金种植体材料的研究进展,提出具有合适粗糙度、表面离子释放少的活性表面设计和制作将是今后的重要研究方向之一。 现代科学技术的进步已使得人类能够进行改造和创建新的生命形态，器官的人工化成为当今医学科学的尖端技术之一。其潜在的核心是医用生物材料的开发，医用生物材料的发展将使人们把处理人体失去功能组织的方法由组织去除、组织替代最终实现组织重建[1]。目前，生物材料的世界市场份额已超过120亿美元，而且由于社会的进步、技术的发展和人口老龄化的加剧，它正以7％的速度增长[2]。由于其广阔的应用前景，日本、意大利、美国等发达国家投巨资支持生物材料的研究和开发，我国亦加大了对生物材料领域的资助力度，以对抗激烈的国际竞争。人工牙、人工关节和人工骨等硬组织替代材料在医用生物材料的应用中占有较大比例,并以较快速度增长[3]。 在人工种植体的研究和应用中，钛、钛合金及其磷灰石涂层复合材料一直倍受关注。磷灰石生物陶瓷由于具有良好的生物活性和生物相容性,作为涂层材料，它能促进种植体与骨形成骨性结合，降低种植体金属离子向人体的释放和保护金属表面不受环境因素的影响。对于多孔金属种植体，能够促进骨长入[4]。因此，钛与钛合金表面热喷涂磷灰石涂层种植体材料因其优异的早期临床效应而在研究和应用中日益得到重视[5～10]。但由于金属―陶瓷界面的存在以及喷涂所引起的结晶度的降低，羟基磷灰石的分解与表面粗糙度的提高会导致涂层的剥离[11～13]和植入后涂层表面的溶解[14]，从而影响种植体的长期效果。因此不少学者近年来积极开展了新型钛合金及钛表面活性的研究。与传统的不锈钢和钴基合金相比，钛及其合金由于具有低密度、低模量、高强度、优异的生物相容性和耐腐蚀性等特点而在生物材料领域获得越来越广泛的应用，而且钛在地壳中储量丰富（0.6％,在所有元素中排第9位，在常用金属元素中仅次于铁、镁、铝排第4位），具有进一步开发的潜在优势，是理想的、应用前景广阔的生物医学工程材料。本文从钛及其合金的成分、组织与性能、钛表面的腐蚀与离子释放、钛及其合金的组织反应和钛的表面活性化处理等4个方面综述了近几年有关钛及其合金种植体材料的研究进展。 1钛及其合金的成分、组织与性能 工业纯钛（commercially－puretitanium,CPtitanium）共有4个级别，溶有不同量的H,O,N,C 和Fe。1～4级Ti最大含O量分别为（wt）0.18％,0.25％,0.35％和0.40％;最大含Fe量分别为0.20％,0.30％,0.30％和0.50％。所有4个级别的Ti中N,H,C的最大浓度分别为0.03％,0.015和0.10％[15]。Ti有20余种合金，为临床使用提供了选择的余地。Ti及其合金具有α，β两种同素异形体[16]。有研究表明Ti－6Al－4V合金中的V有毒性和不利的组织反应[17]，Al会引起神经紊乱[18],因此，人们研究和开发了不含Al,V的β型钛合金[19,20]。常用的新型医用纯钛及其合金种植体的成分、组织类型和力学性能汇总如表1所示。 2钛表面的腐蚀与离子释放 Akahori等认为金属生物材料中钛及其合金之所以具有最好的生物相容性，是因为其表面能形成一层极稳定的相－TiO2[22],氧化膜的存在还使钛合金具有优异的耐蚀性[21]。新鲜钛表面可快速形成5～10nm厚的氧化膜，在一定条件下该氧化膜可以生长[15]。可形成的氧化物包括TiO2,TiO,Ti2O3等，有研究者认为其中TiO2最常见，也有人认为Ti2O3占主导地位[23]。Ducheyne等人的研究表明，尽管钛表面被一层热力学稳定的氧化膜覆盖，但植入后钛仍向周围组织和体液释放出腐蚀产物[24]。这种腐蚀产物可引起组织细胞的变性和坏死、非特异性炎症、过敏反应，甚至导致肿瘤的形成[25]。Espoeito等研究者在分析了失败种植
《钛及钛合金牌号和化学成分》(2009/11/30 15:05) （引用地址：未提供） 目录：行业知识 浏览字体：大中小 《钛及钛合金牌号和化学成分》 目前，金属钛生产的工业方法是可劳尔法，产品为海绵钛。制取钛材传统的工艺是将海绵钛经熔铸成锭，再加工而成钛材。按此，从采矿到制成钛材的工艺过程的主要步骤为： 钛矿->采矿->选矿->太精矿->富集->富钛料->氯化->粗 TiCl4->精制->纯TiCl4->镁还原->海绵钛->熔铸->钛锭->加工->钛材或钛部件上述步骤中如果采矿得到的是金红石，则不必经过富集，可以直接进行氯化制取粗TiCI4。另外，熔铸作业应属冶金工艺，但有时也归入加工工艺。 上述工艺过程中的加工过程是指塑性加工和铸造而言。塑性加工方法又包括锻造、挤压、轧制、拉伸等。它可将钛锭加工成各种尺寸的饼材、环材、板材、管材、棒材、型材等制品，也可用铸造方法制成各种形状的零件、部件。
钛和钛合金塑性加工具有变形抗力大；常温塑性差、屈服极限和强度极限比值高、回弹大、对缺口敏感、变形过程易与模具粘结、加热时又易吸咐有害气体等特点，塑性加工较钢、铜困难。 故钛和钛合金的加工工艺必须考虑它们的这些特点。 钛采用塑性加工，加土尺寸不受限制，又能够大批量生产，但成材率低，加工过程中产生大量废屑残料。钛材生产的原则流程如图1—1。 针对钛塑性加工的上述缺点，近年来发展了钛的粉末冶金工艺。钛的粉末冶金流程与普通粉末冶金相同，只是烧结必须要在真空下进行。它适用乎生产大批量、小尺寸的零件，特别适用于生产复杂的零部件。这种方法几乎无须再经过加工处理，成材率高，既可充分利用钛废料作原料，又可以降低生产成本，但不能生产大尺寸的钛件。钛的粉末冶金工艺流程为:钛粉(或钛合金粉)->筛分->混合->压制成形->烧结->辅助加工->钛制品。
钛合金的特性及其应用,材料工程学论文,工学论文 ［摘要］综述了钛合金材料的应用及研究现状，着重介绍了钛及钛合金的主要特性，加工性能及其在航空航天、军事工业和汽车制造方面的应用，并在此基础上展望了钛合金的发展方向。 ［关键词］钛合金特性加工性能应用领域 Ti在地壳中的丰度为0.56%(质量分数，下同)，在所有按元素中居第9位，而在可作为结构材料的金属中居第4位，仅次于Al、Fe、Mg，其储量比常见金属Cu，Pb，Zn储量的总和还多。我国钛资源丰富，储量为世界第一。钛合金的密度小，比强度、比刚度高，抗腐蚀性能、高温力学性能、抗疲劳和蠕变性能都很好，具有优良的综合性能，是一种新型的、很有发展潜力和应用前景的结构材料。近年来，世界钛工业和钛材加工技术得到了飞速发展，海绵钛、变形钛合金和钛合金加工材的生产和消费都达到了很高的水平，在航空航天领域、舰艇及兵器等军品制造中的应用日益广泛，在汽车、化学和能源等行业也有着巨大的应用潜力。 一、钛及钛合金的特性 钛及钛合金具有许多优良特性，主要体现在如下几个方面： 1.强度高。钛合金具有很高的强度，其抗拉强度为686—1176MPa，而密度仅为钢的60%左右，所以比强度很高。 2.硬度较高。钛合金(退火态)的硬度HRC为32—38。 3.弹性模量低。钛合金(退火态)的弹性模量为1.078×10－1.176×10MPa，约为钢和不锈钢的一半。 4.高温和低温性能优良。在高温下，钛合金仍能保持良好的机械性能，其耐热
性远高于铝合金，且工作温度范围较宽，目前新型耐热钛合金的工作温度可达550—600℃；在低温下，钛合金的强度反而比在常温时增加，且具有良好的韧性，低温钛合金在－253℃时还能保持良好的韧性。 5.钛的抗腐蚀性强。钛在550℃以下的空气中，表面会迅速形成薄而致密的氧化钛膜，故在大气、海水、硝酸和硫酸等氧化性介质及强碱中，其耐蚀性优于大多数不锈钢。 二、钛及钛合金的加工性能 1.切削加工性能 钛合金强度高、硬度大，所以要求加工设备功率大，模具、刀具应有较高的强度和硬度。切削加工时，切屑与前刀面接触面积小，刀尖应力大。与45钢相比，钛合金的切削力虽然只有其2/3—3/4，可是切屑与前刀面的接触面积却更小(只有45钢的1/2—2/3)，所以刀具切削刃承受的应力反而更大，刀尖或切削刃容易磨损；钛合金摩擦因数大，而热导率低(分别仅为铁和铝的1/4和1/16)；刀具与切屑的接触长度短，切削热积聚于切削刃附近的小面积内而不易散发，这些因素使得钛合金的切削温度很高，造成刀具磨损加（转载自文章资源库https://www.doczj.com/doc/0a5901007.html,，请保留此标记。）快并影响加工质量。由于钛合金弹性模量低，切削加工时工件回弹大，容易造成刀具后刀面磨损的加剧和工件变形；钛合金高温时化学活性很高，容易与空气中的氢、氧等气体杂质发生化学反应，生成硬化层，同时进一步加剧了刀具的磨损；钛合金切削加工中，工件材料极易与刀具表面粘结，加上很高的切削温度，所以刀具易于产生扩散磨损和粘结磨损。 2.磨削加工性能 钛合金化学性质活泼、在高温下易与磨料亲和并粘附，堵塞砂轮，导致砂轮磨
钛合金在多领域的应用 与发展 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
上海大学 本科生课程论文 论文题目：钛合金在多领域的应用与发展 课程名称： 课程号： 学生姓名： 学生学号： 所在学院：材料科学与工程学院 日期 摘要：钛合金因具有强度高、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钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。本文综述了钛合金在航空航天飞行器、热氢处理、发动机、高温钛合金、生物医用材料等方面的应用与发展。 关键词：钛合金；航空；氢；发动机；生物医用材料 钛合金在航空方面的应用与发展 钛合金具有比强度高、耐腐蚀性好、耐高温等优点。从20世纪50年代开始, 钛合金在航空航天领域中得到了迅速的发展。钛合金是当代飞机和发动机的主要结构材料之一,可以减轻飞机的重量,提高结构效率。在飞机用材中钛的比例,客机波 音777为7%,运输机C-17为%,战斗机F-4为8%,F-15为%,F-22为39%。 高性能航空发动机的发展需求牵引着高温钛合金的发展,钛合金的使用温度逐 步提高,从20世纪50年代以Ti-6Al-4V合金为代表的350℃ ,经过IMI679和 IMI829提高到了以IMI834合金为代表的600℃。目前,代表国际先进的高温钛合金有美国的Ti-6242S,Ti-1100,英国的IMI834,俄罗斯的BT36以及中国的Ti-60。表 2为600℃主要高温钛合金的成分及性能特点。 Ti-6242S钛合金是美国于20世纪60年代为了满足改善钛合金高温性能的需要,特别是为了满足喷气发动机使用要求而研制的一种近α型钛合金。合金的最高使用温度为540℃,室温的σb=930 MPa。特点是具有强度、蠕变强度、韧性和热稳定性 的良好结合,并具有良好的焊接性能,主要应用于燃气涡轮发动机零件,发动机结构 板材零件,飞机机体热端零件。 BT36合金是俄罗斯于1992年研制成功的一种使用温度在600～650℃的钛合金。合金中加入了5%W和约%Y。加入W对提高合金的热强性有明显作用。加入微量Y可以明显地细化合金的晶粒,改善了合金的塑性和热稳定性。 Ti60 合金由中国科学院金属研究所在Ti55合金基础上改型设计、宝鸡有色金属加工厂参与研制的一种600℃高温钛合金。Ti60合金的特点之一是合金中加入
材料与人类文明 论文 题目：钛合金在医疗方面的应用班级： 姓名： 学号： 【摘要】
钛是非常常见的物质，海绵钛纯度能达到99.9%。钛合金产品的物理、化学性质十分稳定，不会被人体吸收，与体液和药品接触也不会发生化学反应，也不会电离，也不与人体的肌肉骨骼发生反应，因而被人们称为“亲生物金属”。因为钛具有“亲生物”性，钛在人体内，能抵抗分泌物的腐蚀且无毒，对任何杀菌方法都适应。因此被广泛用于制医疗器械，制造人体髋关节、膝关节、肩关节、胁关节、头盖骨，主动心瓣、骨骼固定夹。 【关键词】 材料钛合金文明生物医疗 【正文】 金属材料是最早用于临床医学的生物医用材料，目前用于外科植入物和矫形器械的金属材料主要包括不锈钢、钴基合金和钛合金三大系列，它们占整个生物材料产品市场份额的40% 左右。其中，钛合金已广泛应用于人体硬组织（包括人体躯干中所有的骨骼和牙齿）的缺损、创伤和疾病等修复、矫形及替代等治疗。20 世纪中叶以来，以钛合金为主的医用金属材料开始在人体硬组织的外科植入及人体软组织（包括心脑血管、外周血管及非血管如肝脏、胆道、尿道等）的介入治疗方面显示出独特而神奇的疗效，而钛合金人工关节、牙种植体、血管内支架和心脏瓣膜等具有中国医疗器械用钛合金材料研发、生产与应用、及典型代表性的医疗器械产品的问世，对医学的发展具有划时代的意义和革命性贡献，使得临床治疗从初级的简单“修复、矫形”治疗上升到更高层次的组织与器官的“替代式”治疗，极大改善和提高了人们的生活质量，克服了以往重大疾病 只能单纯依靠药物治疗的不足。 1.钛合金材料在我国的发展历史 上世纪七十年代初，我国开始采用了国产钛及钛合金制品，在北京多家医院，先后采用钛及钛合金人造骨头与关节用于临床治疗应用和研究，制造的髋关节、肘关节、下颌骨等用于临床治疗病人。同时，一些医院与公司的模拟人体体液的浸泡实验，电化学阳极化实验和腐蚀动力学曲线的测定，证明了钛及钛合金人造骨头与关节用于人体具有优异的耐腐蚀性，生物学反应也很小，是一种理想的人体植入物，对植入人体骨头与关节进行力学性能也经过测定，认为钛及钛合金的强度满足了人体植入物的要求。 上世纪八十年代中期以后，我国钛材用于制造人体植入物的数量增加，其中钛形状记忆合金的开发与应用达到国际先进水平。到了九十年代中期，国产钛及钛合金加工材，在矫形外科、神经外科、心血管系统、口腔颌面外科、人体外培养机等方面广泛应用。近５年，国内一大批企业成为钛及不锈钢等人体植入物生产企业。采用钛及钛合金制造的股骨头、髋关节、肱骨、颅骨、膝关节、肘关节、肩关节、掌指关节、颌骨以及心辨膜、肾辨膜、血管扩张器、夹板、假体、紧固
我国钛及钛合金板材未来发展趋势 智研数据研究中心网讯： 内容提要：随着我国石油、化工等行业对设备的要求越来越高，以及制造业整体水平的快速提升，加之国内需求拉动与国际产业转移的“双重动力”带动下，我国钛材制造业从中长期市场上看，将继续保持快速稳定增长的良好势头。钛板带材作为钛材的重要支柱，产量将会进一步扩大。生产企业要紧抓这一机遇，并逐渐向新产品新业务转移，获得更大的发展空间。 内容选自智研数据研究中心发布的《2012-2016年中国钛行业运营态势及投资前景分析报告》 近年来，我国钛材的需求量迅速增加，已成为继美国和欧洲之后的第三大钛产品消费国。另据相关统计数据分析目前整个钛及钛合金板带材市场应用情况，最大用户是石油化工领域，约占钛板带材消耗总量的60%，其他依次为航空航天领域，约占15%，体育用品行业占6%，海水淡化、核电领域占5%，舰船及海洋工程装备领域占5%，其它领域约占9%。 2007 年我国钛加工材产量为23 640 t，其中钛板材产量为10 552 t，占44. 6%;2008 年我国钛加工材产量为27 737 t，其中钛板材产量为14 707 t，占53%，比上年产量上升了39. 4%;2009 年我国钛加工材产量为24 965 t，其中板材产量为12 067 t; 保守估计2010 年我国钛加工材生产量将达到30 000 t，其中板材产量为16 000 t，板材产量的增长率远高于整个钛加工材的产量增长率。今后，国内各应用领域对钛材需求仍将持续快速增加，继续保持两位数增长态势。 我国的大飞机计划、嫦娥登月计划、太空站计划、核电发展计划以及国家“十二五”发展规划对新型能源开发、高端装备制造业扶持与鼓励，这些为钛板带材提供了前所未有的发展空间和历史契机，同时又对钛板带材提出了更高的要求。 具体表现在: ①在品种方面，对钛带及焊管用薄钛板带需求增大; ②在规格方面，对于宽幅厚钛板( 宽2 000 ～2 500 mm，厚4 ～10 mm) 、宽幅薄钛板( 宽 1 000 ～1 500 mm，厚0. 4 ～3. 5 mm) 及10 ～70 mm 厚的宽幅( 2 400 mm 以上) 厚钛板材的需求日趋增长，而目前我国大部分的钛板生产企业，其装备能力无法满足这些超大、超厚规格的要求，因此未来的两年内，宽幅、超厚钛板材的市场前景良好; ③在化学成分方面，要求均匀化，且铁、氧等杂质含量控制范围窄幅化; ④表面光洁，组织细小均匀，力学性能优异，可满足航空航天、石油化工和核电等行业的苛刻要求。
钛及钛合金牌号、特性及应用 Ti-6Al-4V 属于热处理强化的钛合金，它具有较好的焊接性薄板成型性和锻造性能。用于制造喷气发动机压缩机叶片，叶轮等。其他如起落架轮和结构件，紧固件，支架，飞机附件，框架、桁条结构、管道，应用非常广泛。 Ti-5Al-2.5Sn 锻造时抗裂纹的能力较好，成型性尚可，焊接性良好，热处理不能强化。用于传动齿轮箱外壳，喷气发动机外壳装置及导向叶片罩，管道结构等。 Ti-8Al-1Mo-1V 成型性及锻造时抗裂纹的能力尚可，焊接性好，但不可热处理强化。用地制作喷气发动机叶片，叶轮和外壳，陀螺仪万向导向叶片罩，喷管装置的内蒙皮和框架等。 Ti-6Al-6V-2Sn 属于可热处理强化的钛合金，锻造时抗裂纹的能力好，但焊接性差。用于制造紧固件，入风口控制导向装置，试验结构件。 Ti-13V-11Cr-3Al 属于可热处理强化的钛合金，成型性良好，锻造时有一定抗裂纹能力，焊接性尚可，用作结构锻件，板状桁条结构，蒙皮，框架、支架、飞机附件，紧固件。 Ti-2.25Al-11Sn-5Zr-1Mo-0.2Si 属于可热处理强化的钛合金，锻造时抗裂纹的能力好，用于制造喷气发动机叶片，叶轮，起落架滚轮，飞机骨架、紧固件等。 Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo 成型性焊接性好，锻造时有良好的抗裂纹能力，但不热处理强化。用于制造压缩机叶片，叶轮，起落架滚轮，隔圈压气机箱组合件，飞机骨架，蒙皮构件等。 Ti-4Al-3Mo-1V 属于可热处理强化的钛合金，锻造性、成型性好。用于制造飞机骨架构件。 IMI125 IMI130 IMI160 工业纯钛，抗蚀性优异，比强度较高，疲劳极限较好，锻造性好，可用普通方法锻造、成形和焊接。可制成板、棒、丝材。应用于航空、医疗、化工等方面，如排气管，防火墙、受热蒙皮以及要求塑性好、能抗蚀的零件 IMI317 属于α型钛合金，可焊接，在315~593℃具有良好的抗氧化性、强度和高温稳定性，可制造锻件及板材零件，如航空发动机压气机叶片、壳体、支架。 IMI315 属于α+β型钛合金，可热处理强化，用于航空发动机压气机盘和叶片、导弹部件等。IMI318 α+β型合金，锻造性及综合性能良好，是各国普遍使用的钛合金，用于航空发动机压气机盘和叶片等部件。 IMI550 α+β型钛合金，易锻造，室温强度好，蠕变抗力较高（400℃以下），持久强度高，广泛用于制造发动机及机翼滑轨，动力控制装置外壳等。 IMI551 属于α+β型钛合金高强度钛合金，它具有强度高、蠕变极限高（400℃以下），锻造性
钛（Ti） 一、简介 钛化学符号Ti，被认为是一种稀有金属，是一种银白色的过渡金属，其特征为重量轻、强度高、具金属光泽。钛具有稳定的化学性质，有良好的抗腐蚀能力（包括海水、王水及氯气，而且钛放入海底20~50年均不会被腐蚀），亦有良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱，以及高强度、低密度等优秀特性。 二、相关参数 1.钛的强度大，纯钛抗拉强度最高可达180kg/mm2，钛合金有好的耐热强度、低温韧性和断裂韧性， 其“比强度”位于金属之首。 2.钛的密度为，熔点1668±4℃，熔化潜热千卡/克原子，沸点3260±20℃，汽化潜热千卡/克原子， 临界温度4350℃，临界压力1130大气压。 3.钛的导热性和导电性能较差，近似或略低于不锈钢，钛具有超导性，纯钛的超导临界温度为。在 25℃时，钛的热容为卡/克[5] 原子·度，热焓1149卡/克原子，熵为卡/克原子·度。 4.金属钛是顺磁性物质，导磁率为。 5.钛具有可塑性，高纯钛的延伸率可达50-60%，断面收缩率可达70-80%。 三、钛的十大特性 1.密度小，比强度高，金属钛的密度为立方厘米，高于铝而低于钢、铜、镍，但比强度位于金属之 首。 2.耐腐蚀性能，不受大气和海水的影响。在常温下，不会被7%以下盐酸、5%以下硫酸、硝酸、王水 或稀碱溶液所腐蚀。 3.耐热性能好，新型钛合金可在600℃或更高的温度下长期使用。 4.耐低温性能好，在-196-253℃低温下保持较好的延性及韧性，避免了金属冷脆性。 5.抗阻尼性能强，钛受到机械振动、电振动后，与钢、铜金属相比，其自身振动衰减时间最长。 6.无磁性、无毒，钛是无磁性金属，在很大的磁场中也不会被磁化，且无毒。 7.抗拉强度与其屈服强度接近，钛的这一性能说明了其屈强比（抗拉强度/屈服强度）高，表示了金 属钛材料在成形时塑性变形差。由于钛的屈服极限与弹性模量的比值大，使钛成型时的回弹能力 大。 8.换热性能好，金属钛的导热系数虽然比碳钢和铜低，但由于钛优异的耐腐蚀性能，所以壁厚可以 大大减薄，而且表面与蒸汽的换热方式为滴状冷凝，减少了热组，钛表面不结垢也可减少热阻， 使钛的换热性能显著提高。 9.弹性模量低，钛的弹性模量在常温时为，为钢的57%。 10.吸气性能，钛是一种化学性质非常活泼的金属，在高温下可与许多元素和化合物发生反应。钛吸 气主要指高温下与碳、氢、氮、氧发生反应。 四、应用领域
钛合金是以钛为基础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。 性能 编辑 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/立方厘米，熔点为1725℃，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。 强度高 钛合金的密度一般在4.51g/cm3左右， 仅为钢的60%，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，见表7-1，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零部件。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
钛合金的应用现状及发展趋势 摘要：本文综述了钛合金材料的发展及应用现状，着重介绍了钛合金的主要性能及其在航空航天、汽车制造和生物医药等方面的应用，并对钛合金未来的发展进行了展望。 关键字钛合金，性能，应用，发展趋势 1引言 金属元素钛在地壳中的分布范围比较广泛，据估计和推算，其含量是地壳质量的0.4%还要多一点，世界储量约34亿吨，在所有元素中含量居第10位（氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢、钛）[1]。其丰富的储量，为金属钛及钛合金的生产和发展提供了主要的原料来源。 自20世纪50年代以来，钛及钛合金的发展已经历了半个多世纪的历程，钛合金的种类已从1954年的Ti-6Al-4V合金[2]发展到数百种。因为具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点，钛合金被广泛用于各个领域，包括航空航天、汽车制造、医药卫生以及其他日常生活领域。世界上的许多国家如美国、日本、俄罗斯以及中国等都认识到钛合金材料的重要性，并相继对其进行了研究开发，得到了实际应用[2,3]。 2 钛合金的性能 2.1 钛合金的高温性能 在高温下，钛合金仍能保持良好的机械性能，其耐热性远高于铝合金，且工作温度范围较宽。高温钛合金不仅具有良好的室温性能和高温强度，并且在蠕变性能、热稳定性、疲劳性能和断裂韧性等方面具有良好的匹配。世界上第一个研制成功的高温钛合金使用温度仅为300~350℃[4]，经历了40多年的发展，目前新型耐热钛合金的工作温度可达550~600℃，而Ti-Al金属间化合物的崛起，打破了600℃的使用温度界限，将使用温度升至700℃以上。 2.2 钛合金的腐蚀性能 钛的抗腐蚀性强，在550℃以下的空气中，表面会迅速氧化形成薄而致密的TiO2钝化膜，故在大气、海水、硝酸和硫酸等氧化性介质及碱性溶液中，其耐蚀
种植牙根（种植体）材料 一、种植牙与种植体相关概念 假牙主要分为活动假牙、固定假牙和种植牙三类。 （ａ）活动假牙（ｂ）固定假牙（ｃ）种植牙 图１假牙分类 种植牙已经广泛地应用于牙列缺损、缺失的修复。种植牙主要结构由牙冠和种植体组成， 如图2所示。 图２种植牙结构 1.种植体结构 种植体是植人骨组织内的结构，起到天然牙龈的作用支持、传导、分散颌力。种植 体又称为牙种植体，还称为人工牙根。是通过外科手术的方式将其植入人体缺牙部位的上下 颌骨内，待其手术伤口愈合后，在其上部安装修复假牙的装置。种植体由三部分构成（图3）：
1)体部:种植体体部是种植义齿植入组织内，获得支持、固位、稳定的部分。 2)颈部:种植体颈部是种植体穿牙槽靖顶勃骨膜处的较窄部分.它将种植体体部与基桩相连。 3)基桩:种植体基桩是种植体露在勃膜外的部分.它将上部结构与种植体体部相接，为上部结构提供固位、支持和稳定。 （ａ）
（ｂ） 图3种植体结构 2.种植体类型 按形态结构分类:圆柱状种植体、叶状种植体、螺旋状种植体、基架式种植体、穿下颇 骨种植体、下领支支架种植体、其他种植体(图4)按种植体结构分类:一段式种植体、二段式种植体。 图4种植体种类
二、种植体材料性能与成分 1.种植材料性能要求 理想的口腔种植材料应具备以下性能： (1)良好的生物学性能 ①组织相容性，指材料植入后与机体软、硬组织及体液接触时，具有良好的亲和关系。 ②生物力学相容性，硬组织及体液接触时，材料的力学性能(弹性模量等参数)与骨组织相近，以避免种植体受力时在与骨组织的界面上形成过大应力集中。 (2)良好的机械性能 种植技术是建立在近代机械加工的发展基础之上的。良好的加工性能才能满足形态设计 的需要，咬合是牙的基本功能，种植体能够承载静态和动态咀嚼咬合力，不致在漫长的使用过程中发生折断、变形、磨损。 (3)良好的加工成形性能 临床上大量使用外形尺寸一致，表面加工精细的标准化种植体，有时也针对个体解剖形 态特点用种植材料个别制作，以恢复缺损的硬组织。 (4)良好的耐消毒灭菌性能 种植体在植入前必须严格地施行消毒灭菌，因此要求所用的种植材料不会因高压、高温、各种消毒液体和气体的浸泡熏蒸、紫外线和γ射线照射等处理而发生变性，又不会滞存残量消毒物质，以保证种植手术的安全和成功 2.种植材料的种类 （1）金属材料:如钦及其合金。 （2）陶瓷材料:如氧化铝陶瓷、玻璃陶瓷等。 （3）碳素材料:如玻璃碳等。 （4）复合材料:如陶瓷与金属复合体。
钛及钛合金力学性能 ，物理性能，以及相关介绍等 一。以下是个人对外六角螺栓和内六角螺栓使用情况的一点小总结，请参考俺的个人观点： 1。内六角的螺栓,适用于结构空间小,或者要求上平面是平面的情况下。 结构空间小，活动扳手占空间大,所以不能用，只能使用内六角螺栓，方便装卸。 产品要求安装后上平面是平面的情况下，主要适用于精密仪器/设备，一些设备要求安装后平面度的，或者要求整体产品外观良好，或者要求产品安装后上平面必须平，以此来避免挡碍的情况下需要使用内六角螺栓。 2。其他情况下，均建议用外六角螺栓。 3。从成本上考虑，用外六角螺栓，从外观效果上考虑，用内六角螺栓。 4。我们单位一般情况下，将内六角螺栓翻译为内六角螺钉，呵呵，请大家参考，也就是说一般意义上的内六角螺栓=内六角螺钉。当然，德标DIN和ISO 的标准正规些。 现在市场上的该类紧固件都在努力向DIN和ISO标准上靠拢。 二。钛及钛合金 钛及钛合金是导弹上重要结构材料之一。钛的密度为.507g/cm3,介于铝、铁之间。钛的熔点为1668℃比铁的熔点还高，能在高温下工作，耐热性能远超过铝。钛在含氧环境中易形成一层薄而坚固的氧化物薄膜。这层膜和基体结合牢固致密，破坏后还能自愈合，从而起到保护作用。 a.型钛合金
这类合金不能通过热处理强化，一般在退火状态下应用。它的特点是具有良好的耐热性和组织稳定性，低温性能优于其它类型钛合金。缺点是对变形抗力大，常温下强度不够高。 这类合金的牌号有TA1，…，TA7，TA8，其中TA1～TA3为工业纯钛； TA4，TA5，TA6属Ti-Al二元合金；TA4用作焊丝；TA5、TA6可用于一般结构件或耐蚀结构件；TA7是常用的典型型合金。 b.型钛合金 这类合金可通过淬火和时效得到强化，其优点是固溶处理状态下塑性很好，易加工成形，在时效状态下强度高。缺点是弹性模量低，耐热性差，焊接性能差，低温塑性不如型合金。 常用牌号为TB2，它可用于整体式固体火箭—冲压发动机的燃气发生器。 c.（+）型钛合金 这类合金的中国产品的牌号有TC1，…，TC4，…，TC10等品种，其中TC1和TC2为低强钛合金，TC3、TC4为中强钛合金，TC10属高强钛合金，TC6，TC9和TC11则属高强耐热钛合金。这类合金兼备钛合金和钛合金的优点。导弹上使用最多的是TC4（Ti-6Al-4V）钛合金，导弹上广泛的采用TC4钛合金制作高压气瓶，受力较大的杆式焊接支架，舵轴以及在较高热环境下工作的结构件，也可用作固体发动机壳体，压气机盘，叶片等。 (3)结构复合材料 复合材料是由两种或两种以上的性状不同的材料经选择、设计、成型而得到的一种宏观多相新材料。其组分可包括金属、非金属等各种材料，按作用又可分为基体材料和增强材料两部分。 三。钛及钛合金力学性能 牌号室温力学性能，不小于高温力学性能，不小于 抗拉强度σbMPa屈服强度σ0.2
第三章钛合金及合金化原理 钛合金相图类型及合金元素分类 1.钛合金的二元相图 （1）第一种类型与α和β均形成连续互溶的相图。只有2个即Ti-Zr和Ti-Hf 系。钛、锆、铪是同族元素，其原子外层电子构造一样，点阵类型相同，原子半径相近。这两元素在α钛和β钛中溶解能力相同，对α相和β相的稳定性能影响不大。温度高时，锆的强化作用较强，因此锆常作为热强钛合金的组元。（2）第二种类型β是连续固溶体，α是有限固溶体。有4个：Ti-V Ti-Nb Ti-Ta Ti-Mo系。V、Nb、Ta、Mo四种金属只有一种一种体心立方，所以它们与具有相同晶型的β-Ti形成连续固溶体，而与密排六方点阵的α-Ti形成有限固溶体。 V属于稳定β相的元素，并且随着浓度的提高，它急剧降低钛的同素异晶转变温度。V含量大于15%时，通过淬火可将β相固定到室温。对于工业钛合金来说，V在α钛中有较大的浓度（>3%），这样可以得到将单相α合金的优点（良好的焊接性）和两相合金的有点（能热处理强化，比α合金的工艺塑性好）结合在一起的合金。Ti-V系中无共析反应和金属化合物。 Nb在α钛中溶解度大致和V相同（约4%），但作为β稳定剂的效应低很多。Nb含量大于37%时，可淬火成全β组织。 Mo在α钛中的溶解度不超过1%，而β稳定化效应最大。Mo含量大于1%时，可淬火成全β组织.Mo的添加有效地提高了室温和高温的强度。Mo室温一个缺点是熔点高，与钛不易形成均匀的合金。加入Mo时，一般是以Mo-Al中间合金形式（通过钼氧化物的铝热还原过程制得）加入。 （3）第三种类型与α、β均有限溶解，并且有包析反应的相图。Ti-Al、Ti-Sn、Ti-Ca、Ti-B、Ti-C、Ti-N、Ti-O等。5%～25% Al浓度范围内的相区范围内存在有序化的α2（Ti3X）相,它会使合金的性能下降。铝当量Al*=Al% +1/3Sn%+ 1/6Zr% + 1/2Ga% + 10[O]% ≤8%～9% 。只要铝当量低于8%～9%，就不会出现α2相。Sn 是相当弱的强化剂，但能显著提高热强性，以锡合金化时，其室温塑性不降低而热强性增加。微量的B可细化钛及其合金的大晶粒，Ga可以与钛良好溶合，并显著提高钛合金的热强性。氧是较“软”的强化剂，在含量允许的范围内时，不仅可保证所需的强度水平，而且可以保证足够高的塑性。 （4）第四种类型与α、β均有限溶解，并且有共析分解的相图，有Ti-Cr、Ti-Mn、Ti-Fe、Ti-Co、Ti-Ni、Ti-Cu、Ti-Si、Ti-Bi、Ti-W、Ti-H。 Ti-Cr系中，形成的Ti2Cr化合物有两种同素异晶形式，其固溶体以δ和γ表示。Cr属于β稳定元素，在α钛中的溶解度不超过%。Cr含量大于9%时，通过淬火可将β相固定到室温。Cr可以使钛合金有好的室温塑性并有高的强度，同时可保证有高的热处理强化效应。 Ti-W系中,会产生偏析转变：β′?α + β′′。偏析反应温度较高，Ti-W系的热稳定性比Ti-Cr合金高的多。W在α钛中的溶解度不高。W含量大于25%时，通过淬火可将β相固定到室温。 氢降低钛的同素异晶转变温度，形成共析反应，从而使β固溶体分解而形成α相和钛的氢化物，在共析温度下氢在α钛中的溶解度为%。氢组成间隙型固溶体，属于有害杂质，会引起钛合金的氢脆。在非合金化钛和以α组织为基的单相钛合金中，氢脆的主要原因是脆性氢化物相的析出，急剧降低断裂强度。在两相合金中，不形成氢化物，但形成氢的过饱和固溶体区，在低速变形时引起脆性断裂。在β相含量小的合金中，这两种产生联合作用。纯钛和近α组织的钛合金