钛及钛合金简介

钛及钛合金材料标准一、概述钛及钛合金是一种具有高强度、轻量化、耐腐蚀、生物相容性好等优点的材料，广泛应用于航空、医疗、化工、船舶、汽车等领域。

为了保证钛及钛合金的质量和性能，需要制定相应的标准。

二、标准范围本标准适用于钛及钛合金的原材料、半成品和成品的品质控制。

三、技术要求1. 化学成分：根据不同用途，钛及钛合金的化学成分应符合相关规定。

2. 力学性能：钛及钛合金的力学性能包括屈服强度、抗拉强度、延伸率、硬度等，应符合相关标准规定。

3. 外观质量：钛及钛合金的表面应光滑、无划痕、无氧化脱皮，颜色均匀。

4. 尺寸精度：钛及钛合金的尺寸应符合图纸要求，并具有规定的公差范围。

5. 耐腐蚀性能：钛及钛合金应具有良好的耐腐蚀性能，特别是在酸碱盐等化学介质中。

6. 热处理工艺：根据不同用途，钛及钛合金需要进行不同温度和时间下的热处理，以改变其组织和性能。

四、检验方法1. 化学成分检测：采用光谱分析等方法进行检测。

2. 力学性能检测：采用拉伸、弯曲、硬度测试等方法进行检测。

3. 外观质量检测：采用目测法和检验量具进行检测。

4. 尺寸精度检测：采用测量工具进行检测。

5. 耐腐蚀性能检测：采用浸泡实验、盐雾实验等方法进行检测。

五、不合格品控制1. 对于不符合技术要求的钛及钛合金，应进行返工或报废处理。

2. 对于不合格的检验记录，应进行标识和归档，并上报相关部门。

六、生产过程控制1. 原材料入库前应进行品质检查，并做好记录。

2. 生产过程中应严格控制工艺参数，确保产品质量。

3. 成品出库前应进行品质检查和记录，并做好标识。

七、安全与环保1. 生产过程中应遵守相关安全规定，确保员工人身安全。

2. 废气、废液、废渣等废弃物应按照环保要求进行处理，不得随意排放。

3. 应建立安全与环保管理制度，定期进行安全与环保检查，发现问题及时处理。

八、品质记录与档案1. 品质记录应包括检验报告、生产记录、不合格品处理记录等，并按照档案管理要求进行保存。

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4.506-4.516g/cm³，熔点1668±4℃，熔化潜热3.7-5.0千卡/克原子，沸点3260±20℃，汽化潜热102.5-112.5千卡/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0.38-0.4K。

在25℃时，钛的热容为0.126卡/克[5] 原子·度，热焓1149卡/克原子，熵为7.33卡/克原子·度。

4.金属钛是顺磁性物质，导磁率为1.00004。

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4.51g/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。

钛合金的分类
α型钛合金主要加入元素是Al，其次是中性元素Sn和Zr，起
固溶强化作用。 在退火状态下的室温组织是单相α固溶体。 α型钛合金的牌号与工业纯钛相同，均划入TA系列。 α型钛合金不能进行热处理强化，热处理对于它们只是为了消 除应力或消除加工硬化。
α+β 型钛合金 的退火组织为 α+β，以 TC 加顺序号表示其合金
具有同素异构转变: ≤882.5℃为密排六方结构的α相
≥882.5℃体心立方结构的β相
钛在氮气中加热可发生燃烧，因此钛在加热和焊接时应采
用氩气保护。
钛的十大性能
密度小,比强度高(比强度高的特性仍可保持到550～600 ℃。 与高强合金相比，相同强度水平可降低重量40％以上)
弹性模量低（120GPa），约为铁的54％。 导热系数小(比铁低4.5倍) 抗拉强度与其屈服强度接近 无磁性、无毒 抗阻尼性能强 耐热性能好
化学成分偏析严重，这种类型的合金只有两个牌号， 实际获得应用的仅有TB2一种。
钛的主要合金元素
现有钛合金中的主要合金元素有钒、铌、钼、铬、锰、镍、铜、 锡及钽等，可分为三类：
第一类是α相稳定元素，提高α→β转变温度。铝是最常见、 最有效的α强化元素，有效提高低温和高温（550 ℃ 以下） 的强度，同时铝的密度小，因此铝是钛合金中的一个基本 合金元素。
（纯度达99.5%）。
工业纯钛有三个牌号，分别用TA＋顺序号数字1、2、3表示，
数字越大，纯度越低。
杂质含量对钛的性能影响很大，少量杂质可显著提高钛的强度，
故工业纯钛强度较高，接近高强铝合金的水平，主要用于制造 350℃以下温度工作的石油化工用热交换器、反应器、船舰零件、 飞机蒙皮等。
三、钛合金的物理冶金基础

钛及钛合金
3. (α+β)钛合金
（α+β）钛合金除含有铬、钼、钨等促使β相稳定的元素外，还含有 锡、铝等促使α相稳定的元素。在冷却到一定温度时，发生β→α相转变， 室温下为α+β两相组织。
（α+β）钛合金的强度、耐热性和塑性都比较好，并可以进行热处理 强化，应用范围较广。（α+β）钛合金的牌号有TC1、TC2、TC3、TC4、 TC6等。其中以TC4（钛铝钒合金）用途最广、经淬火（930 ℃加热）和 时效处理（540 ℃，2 h）后，其R m可达1 274 MPa、A>13％，并有 较高的蠕变抗力、低温韧性和良好的耐蚀性。TC4合金适于制造在400 ℃ 以下和低温下工作的零件，如火箭发动机外壳、火箭和导弹的液氢燃料容 器等。
钛及钛合金
常用钛合金的牌号、力学性能和用途见表1-9。
钛及钛合金
钛及钛合金是20世纪50年代出现 的一种新型结构材料。由于钛的密度 小，强度高，耐高温，耐蚀，资源丰 富，现已成为航天、化工和国防工业 生产中广泛应用的材料。
一、 工业纯钛 1. 纯钛的性能
钛及钛合金
纯钛呈银白色，密度为4.508×103 kg/m3，熔点为1 677 ℃， 热膨胀系数小。纯钛塑性好，强度低，容易加工成形。结晶后有同 素异构转变，在加热到882 ℃时，由密排六方晶格的α-钛转变为体 心立方晶格的β-钛。钛与氧和氮的亲和力较大，非常容易与氧和氮 结合形成一层致密的氧化物和氮化物薄膜，其稳定性高于铝及不锈 钢的氧化膜，故在许多介质中钛的耐蚀性比不锈钢更优良，尤其是 抗海水腐蚀的能力非常突出。
2. β钛合金
钛及钛合金
β钛合金中主要加入铜、铬、钼、钨和铁等促使β相稳定 的元素，在正火或淬火时容易将高温β相保留到室温组织， 得到较稳定的β相组织。β钛合金具有良好的塑性，在540 ℃ 以下具有较高的强度，但其生产工艺复杂，合金密度大，故 在生产中用途不广。

钛及钛合金的应用领域
钛及钛合金是一种高性能金属材料，其具有优异的机械性能、高温耐蚀性、生物相容性等特点，广泛应用于以下领域：
1. 航空航天领域：钛及钛合金是航空航天领域中重要的结构材料，可用于制造发动机零件、飞机外壳、导弹组件、卫星构件等。

2. 医疗器械领域：钛及钛合金具有生物相容性良好、抗腐蚀性能强的特点，可用于制造人工骨骼、牙植入体、心脏起搏器等医疗器械。

3. 传媒设备领域：钛及钛合金可用于制造光学设备、摄像机、麦克风等配件，在光学性能、耐磨性、强度等方面均有优异表现。

4. 化工设备领域：钛及钛合金在化工设备领域中具有较好的耐蚀性能，可用于制造酸碱容器、海水淡化设备、化工泵等。

5. 汽车制造领域：钛及钛合金可用于制造发动机零件、排气系统、转向部件、制动系统等汽车配件，其高强度、轻量化优势被广泛应用于高端汽车制造。

6. 体育运动领域：根据人体工程学设计制造的钛合金高尔夫球杆、网球拍等运动设备，由于重量轻、强度高等特点，被广泛应用于像高尔夫、网球等体育运动项目中。

典型钛及钛合金的组织与性能综述钛及钛合金是一类重要的结构材料，具有低密度、高强度、优良的耐腐蚀性和良好的高温稳定性等特点。

本文将对典型钛及钛合金的组织与性能进行综述，包括纯钛、α型钛合金、β型钛合金和α+β型钛合金四个方面。

纯钛是一种由于其较高的纯度而具有良好综合性能的金属材料。

其组织以α相为主，具有良好的延展性、塑性和韧性。

纯钛的强度较低，但其具有较高的耐腐蚀性，尤其是对氧化腐蚀具有较好的抵抗能力。

纯钛的熔点较低，易于加工成形，并可通过热处理改善其强度。

α型钛合金主要由α相和少量的β相组成。

α相是一种具有密排六方最密堆积结构的钛晶体结构，具有良好的可塑性。

β相是一种具有体心立方结构的钛晶体结构，具有较高的强度。

α型钛合金具有良好的综合性能，具有较高的强度、良好的耐腐蚀性和热稳定性。

它们通常用于航空航天、汽车制造等领域。

β型钛合金主要由β相组成，β相是一种具有体心立方结构的钛晶体结构，具有较高的硬度和强度。

β型钛合金具有较高的强度、优良的耐腐蚀性和良好的高温稳定性。

它们广泛应用于航空航天、船舶制造、化工等领域。

α+β型钛合金同时包含α相和β相，组织复杂且多样。

它们具有较高的强度、耐腐蚀性和高温稳定性，同时兼具良好的可塑性和冲击韧性。

α+β型钛合金是一类综合性能较好的钛合金，广泛应用于航空航天、电子设备等高端领域。

除了以上提到的几种典型钛及钛合金，还有许多其他类型的钛合金，如α'型钛合金、硬质钛合金等。

这些钛合金具有不同的组织和性能，可以根据具体的应用需求进行选择。

总之，钛及钛合金作为一类重要的结构材料，具有独特的组织和性能。

不同类型的钛及钛合金在应用领域、组织结构和性能方面存在差异，但都具有低密度、高强度、优良的耐腐蚀性和良好的高温稳定性等特点。

随着研究的深入，钛及钛合金在各个领域的应用前景将会更加广阔。

钛合金TA7（Ti-5Al-2.5Sn）,TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等为代表的低温钛合金,其强度随温度的降低而提高,但塑性变化却不大。

在-196-253℃低温下保持较好的延性及韧性,避免了金属冷脆性,是低温容器,贮箱等设备的理想材料。

产品名称：钛丝材质：Gr1,Gr2,Gr3,Gr5,Gr5 ELI,TA1,TA2,TC4,BT-14执行标准：GB/T3623-98,AWSA5.16 AMS,ASTMF 136-84,ASTM F67产品名称:钛棒材质:Gr1,Gr2,Gr3,Gr4,Gr5,Gr7,Gr11,Gr12TA0 TA1 TA2 TA3 TA4 TA5 TA6 TA7TA9 TA10 TC1 TC2 TC3 TC4 Ti6AL-4V ELT执行标准:GB/T2965-98,ASTM B 348-83,ASTM F136-95,AMS4928,ASTM F67产品规格：直径3---200mm产品名称：钛板材质: Gr1 Gr2 Gr3 Gr4 Gr5 Gr7 Gr11 Gr12TA0 TA1 TA2 TA3 TA4 TA5 TA6 TA7 TA9TA10 TC1 TC2 TC3 TC4 TB2产品规格:厚度0.3---60mm宽度：600---1400mm长度：大于2000mm执行标准：GB/T3621-94 ASTM B265-ASME GB/T4845-93AMS供货形式：热轧退火钛标准件材质：纯钛（Gr1,Gr2），合金（6Al-4V)种类：钛螺丝，钛标准件，钛垫片钛螺丝标准类型：多款选择，样品或现货钛螺丝类别有：平头十字机丝、平头内六角机丝、平头机丝半牙、半圆头内六角机丝、半圆头十字机丝、大扁头内六角机丝钛螺丝规格有：M3、M4、M5、M6、M8、M10、M12、M14、M16、M8、M20、M22、M24、M26、M28、M30产品名称：钛管材质：Gr1 Gr2 Gr3 Gr7 Gr9 Gr12 Gr23执行标准：ASTM B338,ASTM B337, GB/T3624,GB/T3625产品规格：外径5.0---144mm壁厚0.3--20mm供货形式：无缝管，焊接管钛铜复合/钛包铜棒钛铜复合棒的性能：钛铜复合棒作为金属阳极的主要部件，其作用有以下３点：一：支撑阳极；钛铜复合棒具有一定的强度和抗弯曲性能，复合棒材的屈服强度达到１２８ＭＰa，充分满足生产设计要求。

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 —。

钛及钛合金的应用钛及钛合金是当今世界上最为具有前途的材料之一，因其优异的物理化学性质和良好的生物相容性，已经在航空、航天、医疗器械、化工、纺织、船舶、汽车、电子等领域广泛应用。

本文将介绍钛及钛合金的特性、加工及应用。

一、钛及钛合金的特性1.优异的机械性能：钛及钛合金的比强度、比刚度高于其他金属材料，弹性模量与钢相仿，但比钢轻近一半，同时具有良好的抗腐蚀性和高温抗氧化性能。

2.良好的生物相容性：由于金属表面的钝化膜和生物组织的相似性，钛及其合金在医疗领域应用广泛，能够与人体组织良好地结合，产生较少的副作用和排异反应，目前已广泛应用于人工关节、牙科、外科、整形手术等领域。

3.优秀的耐蚀性：钛及其合金具有良好的耐腐蚀性，能够在强酸、强碱、高盐或高温等较恶劣的环境中使用，并保持良好的物理化学性能。

二、钛及钛合金的加工钛及钛合金的加工比较困难，因为其化学稳定性比较强，强度较高且属于非常难切的金属材料。

因此，钛及其合金的加工需要采用特殊设备和工具，并且在加工过程中需要保证工作环境的洁净和干燥，以避免金属表面的氧化和污染，从而保证产品的质量和性能。

钛及钛合金的加工方法包括：锻造、轧制、拉伸、挤压、冲压等，此外钛及钛合金还可以采用CNC精密加工、电解抛光、光学加工等高端加工方法。

采用这些加工方法能够保证其精度高、表面光洁度好，能够满足不同领域中对材料性能要求的不同需求。

三、钛及钛合金的应用1.航空、航天领域：由于钛及钛合金的比重轻、机械强度高、抗腐蚀性强、及高温抗氧化性等优点，已经在航空、航天领域广泛应用，例如飞机机身、导弹发动机、卫星外壳等。

2.医疗器械领域：钛及钛合金在医疗器械领域应用广泛，例如人工关节、康复设备、牙科植体、眼科手术器械等。

3.化工领域：在化工领域中的应用主要体现在防腐蚀、高温、高压的设备等如化工催化剂、电解槽、填料等。

4.纺织、船舶、汽车等领域：钛及钛合金具有良好的耐腐蚀性和高温性能，可以用于制造纺织用染色罐、船舶用装饰件和汽车的排气管和消音器等。

简述钛及钛合金的特点钛及钛合金是一种重要的金属材料，具有许多独特的特点。

钛是一种轻质、高强度的金属，具有良好的耐腐蚀性和生物相容性。

钛合金是由钛与其他元素（如铝、钒、镁等）合金化而成，可以进一步改善钛的性能。

钛及钛合金具有良好的耐腐蚀性。

钛具有一种致密的氧化层，可以有效地防止钛与外界环境中的氧、水等物质发生反应，从而具有较强的抗腐蚀性。

此外，钛合金中添加的其他元素还可以进一步提高钛的耐腐蚀性能，使其在酸、碱、盐等恶劣环境下具有更好的稳定性。

钛及钛合金具有良好的生物相容性。

由于钛具有低的密度和良好的耐腐蚀性，因此被广泛用于医疗领域。

钛材料可以与人体组织良好地相容，不会引起排异反应或过敏反应。

因此，钛及钛合金常用于制作人工骨骼、人工关节、牙科种植体等医疗器械。

钛及钛合金具有较高的强度和优良的机械性能。

钛具有较高的比强度，即单位质量的材料所能承受的最大应力相对较高。

钛合金中添加的其他元素可以进一步增强钛的强度和硬度，使其具有更好的抗拉、抗压和抗疲劳性能。

因此，钛及钛合金广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域，用于制造飞机、火箭、汽车零部件等。

钛及钛合金还具有良好的热稳定性和耐高温性能。

钛的熔点较高，达到约1668℃，并且在高温下仍然保持较好的力学性能。

钛合金中添加的其他元素可以进一步提高钛的耐高温性能，使其在高温环境下仍能保持较好的强度和稳定性。

因此，钛及钛合金常用于制造航空发动机、航天器结构件等高温工作条件下的零部件。

钛及钛合金具有良好的加工性能。

钛具有良好的可塑性和可锻性，可以通过热加工和冷加工等方式进行成型。

此外，钛合金还具有较好的焊接性和切削性，便于进行组装和加工。

因此，钛及钛合金可以满足不同领域对于材料加工性能的需求。

钛及钛合金具有耐腐蚀性、生物相容性、高强度、优良的机械性能、热稳定性和加工性能等特点。

这些特点使得钛及钛合金在航空航天、汽车、医疗器械等领域得到广泛应用，并具有重要的经济和社会价值。

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钛是伴生金属元素
工业上生产金属钛的主要化学反应有两个：先用金红石矿中的二氧化 钛与碳、氯气，在高温达800～900℃的条件下，反应生成四氯化钛； 再用金属镁与四氯化钛，在600～800℃的温度及惰性气体的保护下 （钛化学活性非常大，易于空气发生剧烈化学反应）反应生成金属钛。
优良性能
强度高 钛合金的密度一般在4.5g/cm³左右，仅为钢的60％，若按单位
重量的强度（称比强度）测定，钛合金是铝合金的1.3倍，镁合金的1.6 倍，不锈钢的3.5倍，是所有金属材料中的冠军。热强度高 使用温度比铝合金高几，可在450～500℃的温度下长期
工作 。
抗蚀性好 耐酸、耐碱、耐大气腐蚀，对点蚀、应力腐蚀的抵抗力特别
钛和钛合金简介
Presentation
主讲：### 组员：### ### ### ###
试验班
◆在介绍钛合金之前，我们先来了解下 面几个问题。
什么是钛？什么是钛合金 钛合金的性能有哪些 钛合金的分类 钛合金的应用
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Titanium
1791年，英国牧师格累高尔发现了一 种新元素。1795年，法国化学家克拉 普罗特以日耳曼神话中女神坦的名字 为它命名“Titanium”，译成中文就 是“钛”。从此，钛便进入了科学家 的实验室。
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分类
α型钛合金主要加入元素是Al，其次是中性元素Sn和Zr，起固溶强化作用。
在退火状态下的室温组织是单相α固溶体。 α型钛合金的牌号与工业纯钛相同，均划入TA系列。 α型钛合金不能进行热处理强化，热处理对于它们只是为了消除应力或消除 加工硬化。 β型钛合金: 合金加入了大量的多组元β相稳定元素，主要元素为铬、钴、锰、钨 、铁、镍、钽等，同时还加入α相稳定元素Al。应用的β型钛合金主要为亚稳定 的β钛合金，退火状态为α+β两相组织，将其加热到β单相区后淬火，因α相来不 及析出而得到的过饱和的β相，称为亚稳β相。

钛及钛合金分类钛是一种具有广泛应用前景的金属材料，它具有低密度、高强度、优异的耐腐蚀性能等特点，因此被广泛应用于航空航天、汽车、化工等众多领域。

钛的分类主要基于其合金成分、晶体结构和加工工艺等方面的不同。

本文将介绍钛及钛合金的分类，并对每一类进行详细的描述。

一、钛的分类1.按合金成分分类根据合金中所包含的元素种类和含量不同，钛可以分为纯钛和合金钛两类。

纯钛: 纯钛是指含有至少99.5%纯度的钛。

它具有优良的耐腐蚀性、低密度、高强度和良好的可锻性。

纯钛广泛应用于航空航天、医疗器械等领域。

合金钛: 合金钛是指将其他金属元素合金化到钛中，以改变钛的物理和化学性质。

常见的合金钛包括钛铝合金、钛镁合金、钛锆合金等。

2.按晶体结构分类钛及钛合金可分为α型钛合金、β型钛合金、α-β型钛合金和亚共析钛合金等几种晶体结构分类。

α型钛合金: α型钛合金主要是由α相组成，具有良好的可塑性和焊接性能，在航空航天和海洋工程等领域有广泛应用。

β型钛合金: β型钛合金主要由β相组成，具有高强度和优异的耐热性能。

它被广泛应用于航空发动机和高温设备等领域。

α-β型钛合金: α-β型钛合金同时包含α相和β相，具有良好的机械性能和耐腐蚀性能，在制造航空器结构材料和骨科植入材料方面具有重要应用价值。

亚共析钛合金: 亚共析钛合金是指在合金中含有亚共析相，具有良好的耐腐蚀性和高温强度，被广泛应用于核工业和航空航天工业等领域。

二、钛合金的分类1.按合金元素分类根据合金中所添加的元素种类和含量不同，钛合金可以分为钛铝合金、钛镁合金、钛锆合金等。

钛铝合金: 钛铝合金以铝作为主要合金元素，并添加其他元素如钼、锡等，具有高强度和良好的热处理性能。

钛镁合金: 钛镁合金以镁作为主要合金元素，并添加少量的锆、铝等元素，具有轻质和高强度的特点。

钛锆合金: 钛锆合金以锆作为主要合金元素，并添加小量的铁、铬等元素，具有良好的耐腐蚀性和高温强度。

2.按应用领域分类根据钛合金在不同领域的应用特点，钛合金可以分为航空航天钛合金、生物医用钛合金、汽车用钛合金等。

1
钛合金材料的开发
近年来，随着人们对材料性能和应用领域的不断深入研究和探索，钛合金材料的 开发将会更加高效和精准。
2
制备工艺的优化
随着制造技术的不断进步，钛及钛合金的制备工艺和生产成本也会不断优化和降 低。
3
应用领域的扩大
除了传统的航空、医疗等领域，钛及钛合金材料还有更多的应用潜力和发展空间， 如军事、能源等领域。
《钛及钛合金》PPT课件
钛及钛合金是一种具有广泛应用前景的材料，在航空航天、医疗器械、3D打 印等领域得到了广泛的应用。
钛元素的特点
基本性质
钛是一种具有低密度、高强度、优异的耐腐蚀性和生物相容性的金属元素，是制造高科技产 品和高质量钢材的重要原材料。
生产工艺
钛元素的主要生产工艺包括克鲁塞法法等，随着工艺的不断升级发展，钛元素的生产成本逐 渐降低，材料性能也得到了进一步提升。
应用
钛元素广泛用于航空航天、医疗器械、军事等重要领域，市场需求不断扩大。
钛合金的特点
优异性能
钛合金具有高强度、低密度、优 异的耐腐蚀性和生物相容性，并 且还具有良好的机械性能和热处 理性能。
应用领域广泛
外观颜值高
钛合金广泛应用于汽车、自行车、 运动器材、医疗器械等领域，同 时还作为高端航空发动机、航空 器结构材料广泛使用。
钛合金不仅具有出色的物理性能， 而且具有独特的金属质感和光泽 度，非常适合用于制作高档手表 等工艺品。
钛及钛合金的缺点
1 昂贵
钛及钛合金价格较高，制造成本较高
Байду номын сангаас
2 制造难度大
钛及钛合金的制造难度比较大，需要采用特 殊的加工方法和工艺流程。
钛及钛合金的应用领域

密度为4.5。钛的弹性模量低，只有铁的一半。 熔点1668℃，导电性较差（仅为铜的3.1%），导热系数（铁的六分之一） 和线胀系数（与玻璃的相近）均较低。 钛无磁性，在强磁场下也不会磁化，用钛制人造骨和关节植入人 体内不会受雷雨天气的影响。 钛阻尼性低，适宜做共振材料。 当温度低于0.49K时，钛呈现超导特性，经过适当合金化，超导 温度可提高到9～10K。
3.2 纯钛 耐蚀性能：
钛的标准电极电位很低(E=－1.63V)，但钛的致钝电位亦低， 故钛容易钝化。
常温下钛表面极易形成由氧化物和氮化物组成的钝化膜，它 在大气及许多浸蚀性介质中非常稳定，具有很好的抗蚀性。
在大气、海水、氯化物水溶液及氧化性酸(硝酸、铬酸等)和 大多数有机酸中，其抗蚀性相当于或超过不锈钢，在海水中耐蚀 性极强，可与白金相比，是海洋开发工程理想的材料。
3.2 纯钛
物理性能：
属ⅣB族元素，原子序数为22，原子量为47.9。 有两种同素异晶体，其转变温度为882.5℃。
低于882.5℃，为密排六方α-Ti： 点阵常数(20℃)为： a＝0.295111 nm，c＝0.468433nm，c／a=1.5873
882.5℃～熔点，为体心立方β-Ti：点阵常数在25℃时， a=0.3282nm；900 ℃时a=0.33065nm。
3.1 概述
1791年英国化学家格雷戈尔研究钛铁矿和金红石时发现了钛。1795年， 德国化学家克拉普罗特在分析匈牙利产的金红石时也发现了这种元素。格雷 戈尔和克拉普罗特当时所发现的钛是粉末状的二氧化钛，而不是金属钛。到 1910年美国化学家亨特第一次制得纯度达99.9%的金属钛。
钛在地壳中的丰度占第七位，0.42%，金属占第四位（铝、铁、镁、钛）。 以钛铁矿或金红石为原料生产出高纯度四氯化钛，再用镁作为还原剂将四 氯化钛中的钛还原出来，由于还原后得到钛类似海绵状所以称为海绵钛，最 后以海绵钛为原料生产出钛材和钛粉。 1947年才开始冶炼，当年产量只有2吨。 1955年产量2万吨。 1975年产量7万吨。 2006年产量14万吨 钛的硬度与钢铁差不多，而它的重量几乎只有同体积钢铁的一半，钛虽然 比铝重，它的硬度却比铝大2倍。在宇宙火箭和导弹中，已大量用钛代替钢铁。 极细的钛粉，还是火箭的好燃料，所以钛被誉为宇宙金属，空间金属。

国内外常用钛及钛合金牌号钛及其合金是一种广泛应用的金属材料，在工业生产中具有重要的地位。

钛具有低密度、高强度、耐腐蚀等优良特性，在航空航天、汽车、医疗器械等领域得到了广泛的应用。

以下是国内外常用的钛及钛合金牌号介绍。

国内常用钛及钛合金牌号：1. TA0：也称为纯钛，是最常见的钛材料。

TA0具有良好的可塑性和耐腐蚀性能，常用于航空航天、船舶、化工等领域。

2. TC4：是一种常用的α+β型钛合金，合金中含有6%的铝和4%的钛。

TC4具有优异的耐高温性和良好的机械性能，在航空航天、汽车制造等领域广泛应用。

3. TC6：是一种α+β型钛合金，合金中含有6%的铝和2%的锡。

与TC4相比，TC6具有更高的强度和较好的韧性，常用于航空航天、船舶制造等领域。

4. TC9：是一种α+β型钛合金，合金中含有3%的铝和2.5%的钒。

TC9具有较好的焊接性和塑性，广泛应用于航空航天、能源装备等领域。

5. TA15：是一种α+β型钛合金，合金中含有6%的铝和4%的铁。

TA15具有优良的耐腐蚀性和高温强度，常用于航空航天、石油化工等领域。

国外常用钛及钛合金牌号：1. Grade 2：与TA0类似，是一种纯钛材料。

Grade 2具有良好的可塑性和耐腐蚀性，在医疗领域常用于人工关节、牙科种植等应用。

2. Grade 5：与TC4相对应，也是一种α+β型钛合金，合金中含有6%的铝和4%的钒。

Grade 5具有优异的机械性能和耐腐蚀性，在航空航天、汽车制造等领域得到广泛应用。

3. Grade 23：也被称为钛6-4 ELI（Extra Low Interstitial）合金，是一种医用级别的钛合金。

Grade 23具有优良的生物相容性和高强度，常用于医疗器械和人工骨骼等应用。

4. Ti-6Al-7Nb：是一种α+β型钛合金，合金中含有6%的铝和7%的铌。

Ti-6Al-7Nb具有良好的生物相容性和抗腐蚀性能，在医疗领域常用于人工关节和牙科种植等应用。

1.2 钛及钛合金的分类及用途
钛在地壳中的含量约为1%。钛及其合金由于具有比强度高、耐热性好、耐蚀性能优 异等突出优点，自1952年正式作为结构材料使用以来发展极为迅速，目前在航空工业和 化工工业中得到了广泛的应用。但钛的化学性质十分活泼，因此钛及其合金的熔铸、焊 接和部分热处理均要在真空或惰性气体中进行，致使生产成本高，价格较其他金属材料 昂贵得多。
定元素含量的增加而提高。由于应用在较高温度时，淬火加时效后的 组织不如退火后的组织稳定，故多在退火状态下使用。
α+β 型钛合金的室温强度和塑性高于α 型钛合金，但焊接性能不 如 α钛合金，组织也不够稳定。α+β 型钛合金的生产工艺比较简单，
通过改变成分和选择热处理方式又能在很宽的范围内改变合金的性能，
2 钛合金
在钛中加入合金元素形成钛合金，可使工业纯钛的强度获得明显提高。钛合金与纯钛 一样，也具有同素异构转变，转变的温度随加入的合金元素的性质和含量而定。按其对钛 的同素异构转变温度影响的不同，加入的合金元素通常分为以下三类。 ➢ α 相稳定元素：扩大 α相区，使 α β 转变的温度升高的元素，如Al，O，N，C等。 ➢ β 相稳定元素：扩大 相区，使 β α 转变的温度降低的元素。根据该类元素与钛所形 成相图的不同，又将其细分为 β 同晶型元素（如Mo，V，Nb，Ta及稀土等）和 β 共析型 元素（如Cr，Fe，Mn，Cu，Si等）。 ➢ 中性元素：对相变温度影响不大的元素，如Zr，Sn等。
合金的性能，故该类元素是可热处理强化 钛合金中不可缺少的。
按退火状态下相组成的不同，钛合金 可分为α型钛合金、β型钛合金和 α+β 型钛 合 金 三 大 类 ， 分 别 以 “ TA ” “ TB ” 或 “TC” +顺序号表示其牌号。

百度文库- 让每个人平等地提升自我钛及钛合金综述一钛及钛合金的发展钛在化学元素周期表中属于TVB族元素，其原子其原子序数为22。

钛在地壳中的含量为％，在所有的元素中，名列第九，但在常用金属元素中仅次于铝、铁、镁，居第四位。

钛在地壳中大都以金红石（TiO2）和钛铁矿等形式存在。

由于分离提取困难，具有工业意义的金属钛直到20世纪40年代才生产出来。

钛及钛合金的密度小，抗拉强度高（可达140Kg/mm2）。

在－253～600℃范围内，它的比强度（抗拉强度/密度）在金属材料中几乎最高。

它在适当的氧化性性环境中可形成一种薄而坚固的氧化膜，具有优异的耐蚀性能。

此外，钛及钛合金还具有非磁性、线膨胀膨胀系数小等特点，这就使钛及钛合金首先成为重要的宇航结构材料，随后又推广到舰船制造、化学工业等领域，并得到了迅速的发展。

二钛及钛合金的分类及应用钛及钛合金按组织结构分为α合金、α＋β合金、β合金等三大类合金。

1 α合金α合金中有TA1、TA2、TA3、TA4、TA5、TA6、TA7、TA8等8种合金。

TA1、TA2、TA3是工业纯钛。

它们是按杂质元素含量分的三个等级。

它们主要应用于要求高塑性、适当的强度、良好的耐蚀性以及可焊接性的场合。

TA1、TA2、TA3它们的冷加工性能好，可生产各种规格的板材、棒材、型材、带材、管材和箔材。

板材可以进行冷冲压。

TA4是一种钛－铝二元合金。

它的抗拉强度比工业纯钛稍高，可以做中等强度范围的结构材料。

国内主要用做焊丝。

TA5是一种全α型合金。

它的抗拉强度比工业纯钛高，但塑性稍差，有良好的焊接性能及耐腐蚀性能。

这种合金在要求在退火状态下交货，可用做海水腐蚀环境下的结构材料。

目前已成功地应用于造船工业。

TA6是一种全α型的钛－铝二元系合金。

它的抗拉性能高于TA4，但是它的塑性稍差。

用它制成的板材可进行冷冲压，焊接性能良好，耐蚀性好。

它和TA5一样，也是在退火状态交货，适用于400℃以下和存在浸蚀介质的环境下工作。