钛及钛合金的分类

钛及钛合金的分类市场供货的钛产品主要有工业纯钛和钛合金两大类：一.工业纯钛：钛属于多晶型金属，在低于882℃为a晶型，原子结构呈密排六方晶格，从882℃至熔点都是B晶型，呈体心立方晶格。

工业纯钛在金相组织上呈现a相，如果退火完全的话，是大小基本相等等轴状单项晶格。

由于存在着杂质，所以工业纯钛中也存在着少量的B相。

基本上是沿着晶界分布。

工业纯钛按GB/T3620.1—2007新标准共有九个牌号，TA1类型的有三个，TA2—TA4每个类型的各有两个，它们的差别就是纯度的不同。

从表中我们可以看出，从TA1—TA4每个牌号都有一个后缀带ELI的牌号，这个ELI是英文低间隙元素的缩写，也就是高纯度的意思。

由于Fe，C, N, H, O在a—Ti 中是以间隙元素存在的，它们的含量多少对工业纯钛的耐腐蚀性能以及力学性能产生很大的影响，C,N,O固溶于钛中可以使钛的晶格产生很大的畸变，使钛的被强烈的强化和脆化。

这些杂质的存在是生产过程中由生产原料带入的，主要是海绵钛的质量。

要是想生产高纯度的工业纯钛钛锭，就得使用高纯度的海绵钛。

在标准中，带ELI的牌号在这6个元素含量的最高值均低于不带ELI的牌号。

这些标准的修改是参照国际上或者说是西方国家的标准（我们国家的标准正在努力向西方国家靠拢，因为我们国家的很多基础工业还是比他们落后一些，很多老标准都是沿袭前苏联的），特别是在杂质的含量以及室温力学性能上各牌号的指标和国际上，以及西方国家基本上保持一致。

这个新标准主要是参照ISO（国际标准）外科植入物和美国ASTM材料标准（B265, B338, B348, B381, B861, B862, B863这七个标准）。

并且与ISO和美国的ASTM标准相对应，例如TA1对应Gr1, TA2对应Gr2, TA3对应Gr3, TA4对应Gr4。

这样有利于各个行业在选材和应用上明晰各国标准的参照，也有利于在技术和商贸上与国际上的交流。

钛及钛合金的分类市场供货的钛产品主要有工业纯钛和钛合金两大类：一.工业纯钛：钛属于多晶型金属，在低于882℃为a晶型，原子结构呈密排六方晶格，从882℃至熔点都是B晶型，呈体心立方晶格。

工业纯钛在金相组织上呈现a相，如果退火完全的话，是大小基本相等等轴状单项晶格。

由于存在着杂质，所以工业纯钛中也存在着少量的B相。

基本上是沿着晶界分布。

工业纯钛按GB/T3620.1—2007新标准共有九个牌号，TA1类型的有三个，TA2—TA4每个类型的各有两个，它们的差别就是纯度的不同。

从表中我们可以看出，从TA1—TA4每个牌号都有一个后缀带ELI的牌号，这个ELI是英文低间隙元素的缩写，也就是高纯度的意思。

由于Fe，C, N, H, O在a—Ti 中是以间隙元素存在的，它们的含量多少对工业纯钛的耐腐蚀性能以及力学性能产生很大的影响，C,N,O固溶于钛中可以使钛的晶格产生很大的畸变，使钛的被强烈的强化和脆化。

这些杂质的存在是生产过程中由生产原料带入的，主要是海绵钛的质量。

要是想生产高纯度的工业纯钛钛锭，就得使用高纯度的海绵钛。

在标准中，带ELI的牌号在这6个元素含量的最高值均低于不带ELI的牌号。

这些标准的修改是参照国际上或者说是西方国家的标准（我们国家的标准正在努力向西方国家靠拢，因为我们国家的很多基础工业还是比他们落后一些，很多老标准都是沿袭前苏联的），特别是在杂质的含量以及室温力学性能上各牌号的指标和国际上，以及西方国家基本上保持一致。

这个新标准主要是参照ISO（国际标准）外科植入物和美国ASTM材料标准（B265, B338, B348, B381, B861, B862, B863这七个标准）。

并且与ISO和美国的ASTM标准相对应，例如TA1对应Gr1, TA2对应Gr2, TA3对应Gr3, TA4对应Gr4。

这样有利于各个行业在选材和应用上明晰各国标准的参照，也有利于在技术和商贸上与国际上的交流。

钛和钛合金的介绍
钛，是一种金属元素，它的化学符号是Ti，原子序数是17。

它和其他金属元素相比，既不能像铁那样形成金属间化合物（如TiC），也不能像钛那样形成氧化物（如TiO）。

因此，钛在工业
上被广泛用于制造火箭的推进系统、化工设备、飞机发动机、医
疗器械和军事上的防辐射设备等。

钛合金是一种比强度很高的材料，在航空航天领域中应用广泛。

它是一种比较难熔的金属，熔点和沸点都很低，在空气中不
易氧化。

钛合金的强度很高，比强度一般在35以上。

但它的延
展性和耐热性差，受高温作用容易被氧化而失去强度。

钛合金分为两大类：一类是普通钛合金；另一类是超低钛合
金（一般为Ti-6Al-4V）。

普通钛合金是由钛、铜、铝等元素组成的铁基和铝基合金。

超低钛合金由钛、镍、铁和铜组成。

目前，
美国已将镍和铁等元素掺入超低钛合金中，提高了超低钛合金的
强度和韧性。

钛及钛合金在常温下具有很好的强度和韧性，但在高温下强
度和韧性急剧下降。

—— 1 —1 —。

钛及钛合金的焊接工艺一、常用钛及钛合金及其分类钛是一种活性金属，常温下能与氧生成致密的氧化膜而保持高的稳定性和耐腐蚀性。

钛及钛合金的最大优点是比强度大，综合性能优越。

钛合金首先在航空工业中得到应用，钛及钛合金具有良好的耐腐蚀性能；在化工、海水淡化、电站冷凝器等方面成功应用。

钛及钛合金按其退火态的组织分为α钛合金、β钛合金、α＋β钛合金三类，分别用TA、TB和TC表示。

在压力容器制作中，牌号为TA2的工业纯钛使用居多，使用状态一般为退火态。

二、钛及钛合金的焊接性1、间隙元素沾污引起脆化由于钛的活性强，高温下钛与氧、氮、氢反应速度很快。

氧和氮固溶于钛中，使钛晶格畸变，强度硬度增加，塑性韧性降低；而氢含量增加，焊缝金属的冲击韧性急剧降低，塑性下降较少；碳以间隙形式固溶于钛中，使强度提高，塑性下降，作用不如氮、氧显著，但碳量超过溶解度时，易于引起裂纹，因此钛及钛合金焊接时必须进行有效的保护。

2、焊接相变引起的性能变化对于常用的工业纯钛，其组织为α合金，这类合金的焊接性最好。

在用钨极氩弧焊填加同质焊丝或不加焊丝，在保护良好的条件下焊接接头强度可与母材等强度，接头塑性较差。

焊接接头塑性降低的主要原因有：①焊缝为铸造组织，它比轧制状态塑性低；②焊接时由于导热性差、比热小、高温停留时间长、冷却速度慢，易形成粗晶；③若采用加速冷却，又易产生针状α组织，也会使塑性下降。

3、裂纹由于钛及钛合金中杂质很少，因此很少出现热裂纹，只有当焊丝或母材质量有问题时才可能产生热裂纹。

由氢引起的冷裂纹是钛合金焊接时应注意防止的，例如选用氢含量低的焊接材料和母材，注意焊前清理，在可能的条件下，焊后进行真空去氢处理等。

4、气孔气孔是钛及钛合金焊接时最常见的焊接缺陷。

在焊接热输入较大时，气孔一般位于熔合线附近；而焊接热输入较小时，气孔则位于焊缝中部。

气孔主要降低焊接接头的疲劳强度，能使疲劳强度降低一半甚至四分之三。

影响气孔的主要因素是焊丝和坡口表面的清洁度，焊丝表面的润滑剂、打磨时残留在坡口表面的磨粒、薄板剪切时形成的粗糙的端面等等都可能使焊缝产生气孔。

钛及钛合金的分类及特性。

钛是一种非磁性材料，具有密度小（4.5g/cm3）、强度高（比铁约高1倍）、较好的高温强度和低温韧性以及良好的耐腐蚀性等特点。

钛在885℃以下时，具有密集六方晶格称为α钛。

在885℃产生同素异晶转变，晶格变为体心立方晶格称为β钛。

钛长时间在高温停留，晶粒容易长大，快速冷却时，容易生成不稳定的针状α钛组织称为“钛马氏体”，其强度较高，塑性较低。

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：
⑴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%）。

工业纯钛有良好的焊接性。

⑵α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。

⑶β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。

⑷α+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。

钛及钛合金的分类市场供货的钛产品主要有工业纯钛和钛合金两大类：一.工业纯钛：钛属于多晶型金属，在低于882℃为a晶型，原子结构呈密排六方晶格，从882℃至熔点都是B晶型，呈体心立方晶格。

工业纯钛在金相组织上呈现a相，如果退火完全的话，是大小基本相等等轴状单项晶格。

由于存在着杂质，所以工业纯钛中也存在着少量的B相。

基本上是沿着晶界分布。

工业纯钛按GB/—2007新标准共有九个牌号，TA1类型的有三个，TA2—TA4每个类型的各有两个，它们的差别就是纯度的不同。

从表中我们可以看出，从TA1—TA4每个牌号都有一个后缀带ELI的牌号，这个ELI是英文低间隙元素的缩写，也就是高纯度的意思。

由于Fe，C, N, H, O在a—Ti中是以间隙元素存在的，它们的含量多少对工业纯钛的耐腐蚀性能以及力学性能产生很大的影响，C,N,O固溶于钛中可以使钛的晶格产生很大的畸变，使钛的被强烈的强化和脆化。

这些杂质的存在是生产过程中由生产原料带入的，主要是海绵钛的质量。

要是想生产高纯度的工业纯钛钛锭，就得使用高纯度的海绵钛。

在标准中，带ELI的牌号在这6个元素含量的最高值均低于不带ELI 的牌号。

这些标准的修改是参照国际上或者说是西方国家的标准（我们国家的标准正在努力向西方国家靠拢，因为我们国家的很多基础工业还是比他们落后一些，很多老标准都是沿袭前苏联的），特别是在杂质的含量以及室温力学性能上各牌号的指标和国际上，以及西方国家基本上保持一致。

这个新标准主要是参照ISO（国际标准）外科植入物和美国ASTM材料标准（B265, B338, B348, B381, B861, B862, B863这七个标准）。

并且与ISO和美国的ASTM标准相对应，例如TA1对应Gr1, TA2对应Gr2, TA3对应Gr3, TA4对应Gr4。

这样有利于各个行业在选材和应用上明晰各国标准的参照，也有利于在技术和商贸上与国际上的交流。

表1 钛及钛合金牌号和化学成分钛TA4ELI 工业纯钛TA4 工业纯钛这个新标准的纯钛表上有两个问题值得注意，一是GB/—1994与GB/—2007相对照，原来的TA0变为TA1，原来的TA1变为TA2, 原来的TA2变为TA3,原来的TA3变为TA4，而原来的TA4变为TA28, 二是随着牌号的数字增加，这5个杂质元素的含量也在增加，也就意味着强度增加，塑性逐步下降。

稀有金属的基本知识第一节、 钛及钛合金钛在化学元素周期表中属IVB 族元素，原子序数为22，在地壳中的含量为0.61%，在所有元素中名列第九，在常用元素中仅次于铝、铁、镁，居第四，钛在地壳中大都以金红石（TIO 2）和钛铁矿等形式的存在，由于分离提取困难具有工业意义的金属钛直到本世纪四十年代才生产出来，因为一般把钛成为稀有轻金属。

钛及其合金的密度小，抗拉强度高，而且在通常的使用温度内，其比强度（抗拉强度/密度）在几乎所有金属材料中最高，因而该金属最初的应用是在航空、航天领域，主要是满足现代航天技术对航空器材料的低重量、高强度要求。

另外，钛在适当的氧化环境中可以形成一种薄而坚固的氧化膜，具有优异的耐蚀性能，正式由于合金优异的耐蚀性能，是的钛在近年来由军用向民用的国度速度相当快。

目前钛及钛合金已经被广泛地应用于冶金、石化、造船、氯碱、建筑、体育器械等其他非航空领域。

纯钛的熔点为1668±4℃，沸点为3535℃，密度为4.505G/CM 3, 导热系数0.036卡/cm ·S ·℃,热膨胀系数为8.2×10-6·Ω·mm ， 弹性模量为10850kg/mm 2.。

1.2基本分类一、概述钛以两种同素异构体存在，一种称为α钛，具有密排六方结构的晶体，其晶格排列密度大；另一种为β钛具有体心立方结构的晶体，在纯钛中，α相在温度882.5℃以下是稳定的，当温度超过882.5℃后变为β相，882.5℃称为α/β的转变温度，即相变点。

β相从882.5℃到熔点都是稳定的。

二、几个常用的概念1、α稳定型α稳定型指的是钛合金中的添加元素容易溶解于α相中，随着合金元素含量的增加能使α相在较高的温度下保持稳定并提高了α/β转变温度，属于这类合金的添加元素包括铝、锡、锗、氧、氮、碳2、β稳定型β稳定型β同晶型的合金元素完全溶于β相中，即使在平衡条件下也不发生分解。

随着该类元素含量的增加，转变温度降低，此类元素有钒、钽、钼、铌。

钛及钛合金分类
钛及钛合金可以根据不同的标准进行分类。

1.根据元素及含量，钛材可以分为纯钛和钛合金两大类。

其中，工
业纯钛也可以按照牌号进行细分，如TA1-TA4。

钛合金则按照组织进行分类，如钛合金按组织可以分为α型、β型、α+β型。

2.根据外形，钛及钛合金可以分为棒状、丝状、管状等类型。

3.根据用途，钛及钛合金可以对应到下游各领域如化工、兵器等。

由于钛材优越的性能，它也经常被用于军工，因此也可以被分为军工和民用两类。

此外，根据杂质含量的多少，工业纯钛可以被分为不同牌号，例如TA1、TA2、TA3、TA4等。

每个牌号都有一个后缀带ELI的牌号，代表高纯度。

例如，TA1ELI和TA2ELI等。

钛合金的分类1. 工业钛合金的分类和编号•根据钛合金退火（空冷）后的组织特点，钛合金可分为α、近α 、 （α＋β）和β四类。

•因这四类的形成与钛合金中所含β稳定元素的数量有关，所以必须明确在各类中的β稳定系数值Kβ值。

（1）α钛合金ØKβ值接近为零的合金，此合金是指其退火组织以α钛为基体的单相固溶体的合金。

Ø工业纯钛TA1、TA2、TA3，以及含不同阿尔法稳定元素或中性元素的TA4，TA5，TA6，TA7. 随序号的增大，合金元素含量增大，强度升高。

Ø不能进行热处理强化，优点是组织稳定，耐腐蚀，容易焊接，缺点是强度低，压力加工性较差，主要用来做飞机上受力不大的板材或者管材结构间。

（2）近α钛合金ØKβ<0.23的合金，这类合金主要靠α稳定元素固溶强化，另加少量β稳定元素，以使退火组织中有少量β相。

Ø热稳定性好，压力加工性好，焊接性能好，低铝当量的近阿尔法合金，适合制造形状复杂的板材冲压及焊接件。

（3）α＋β钛合金ØKβ=0.23-1.0,退火组织为α＋β相的钛合金，也称为两相钛合金。

我国这类合金的牌号为TC，后跟合金序号，如TC4、TC5、TC6等。

（4） β钛合金Kβ>1，此类合金含β稳定元素较多。

我国这类合金的牌号为TB，后跟合金序号，如TB1、TB2等。

（3）α＋β钛合金•这种合金是指其退火组织为α＋β相的钛合金，也称为两相钛合金。

我国这类合金的牌号为TC，后跟合金序号，如TC4、TC5、TC6等。

（4） β钛合金•此类合金含β稳定元素较多。

我国这类合金的牌号为TB，后跟合金序号，如TB1、TB2等。

n 形状记忆效应指合金在一定条件下, 变形后仍能恢复到变形前形状的能力. 在某一相变温度,存在一对可逆转变的晶体结构, Ni-Ti、Ti-Ni-Cu、Ti-Ni-Nb合金等存在形状记忆效应.n 具有传感和驱动双重功能, 是一种智能材料, 广泛应用于宇航, 自控, 医疗和生活等领域.用钛-镍形状记忆合金制成的人造卫星天线。