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钛材料知识点总结大全钛材料是一种轻量、高强度、耐腐蚀的金属材料，由于其优异的性能，在航空航天、船舶、汽车、医疗器械等领域得到了广泛应用。
为了更好地了解钛材料，下面将对钛材料的相关知识点进行总结。
1. 钛材料的物理性能钛是一种具有金属光泽的银白色金属，其密度为4.51克/立方厘米，比重仅为1/2.7，属于轻质金属。
此外，钛的熔点为1668摄氏度，具有良好的的耐高温性能。
2. 钛材料的化学性能钛是一种不活泼的金属，能在大多数化学介质中稳定存在。
它具有良好的耐腐蚀性能，可以在酸、碱、盐等腐蚀介质中长期使用而不受腐蚀。
3. 钛材料的机械性能钛具有优异的机械性能，其抗拉强度可以达到600-1000兆帕，屈服强度为550兆帕。
此外，钛材料还具有优秀的韧性和疲劳强度，适用于各种动态负荷条件下的使用。
4. 钛材料的加工性能钛材料的加工性能相对较差，主要表现为高硬度、难切削、易产生变形和割裂等特点。
因此，在加工过程中需要采取适当的工艺和措施来保证钛材料的加工质量。
5. 钛材料的热处理钛材料通常采用α-β相结构，可通过热处理来调整其组织结构，提高其力学性能。
常用的热处理工艺包括固溶处理、时效处理、等温回火处理等。
6. 钛合金的分类钛合金是指钛与其他金属元素形成的合金，可以根据其组成和性能分为α型、α＋β型、β型和ψ型等不同种类的钛合金。
7. 钛材料的表面处理钛材料的表面处理可以提高其表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性，常见的表面处理工艺包括阳极氧化、阳极电泳涂层、喷砂处理等。
8. 钛材料的焊接钛材料的焊接相对较为复杂，主要问题包括氧化、氢捕集、氢致脆、热影响区等。
适当的焊接工艺和措施可以有效降低这些问题。
9. 钛材料的应用领域钛材料具有轻量、高强度、耐腐蚀等优异性能，被广泛应用于航空航天、船舶、汽车、医疗器械、化工、海水淡化等领域。
10. 钛材料的发展趋势随着科学技术的不断进步，钛材料的生产工艺和性能不断改善，其应用领域也不断拓展。
钛及钛合金基础知识
1．钛及其合金的性能
纯钛的密度为4.5 g/cm3，熔点为1 668℃。
钛及其合金具有很多的优点，如抗蚀能力强，尤其是抗海水及其抗蒸汽腐蚀能力比铝合金、不锈钢和镍合金还高；在各种浓度的硝酸和铬酸中以及稀硫酸、苛性碱溶液中的稳定性好；焊接性好，低温韧性好，强度低，塑性好；易于冷压力加工。
但是，其工艺性和切削加工性很差，冷变形易开裂，在热加工时易吸收氢、氧、氮及碳等杂质，导致塑性和冲击韧性降低，为热加工（铸、锻、焊、热处理）带来不少麻烦。
2．钛合金分类、特性及应用
钛合金按其退火后的组织可分为3个类型：α型、β型和α+β型。
(1) α型钛合金α型钛合金所含的合金元素主要为铝和锡。
当温度在400℃以下时，它的总体性能较好，组织稳定，焊接性能好，焊缝韧性高。
但强度不高，也不能热处理强化。
因此，它通常用于制造350℃以下经冲压或焊接成形的零件。
(2) β型钛合金β型钛合金能进行热处理强化，焊接性及压力加工性也比较好。
但总体性能不稳定，冶炼工艺也较复杂，所以目前不常用。
(3) α+β型钛合金α+β型钛合金的力学性能变化范围宽，可适应各种不同的用途。
可进行热处理强化，并且它的工艺性较好，便于压力成形。
但是它的焊接性差，高温下具有较大的热强度。
因此，它常用来制造
400℃下长期工作的零件。
例如，TC4是用途最广的钛合金，用量占现有钛合金的一半。
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。
钛合金主要元素详解标题：钛合金主要元素详解引言：钛合金作为一种重要的结构材料，在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域有着广泛的应用。
了解钛合金的主要元素，对于深入理解其性能和应用具有重要意义。
本文将深入探讨钛合金的主要元素，包括钛、铝、钒、铁等，并提供个人的观点和理解。
正文：一、钛(Ti)钛是钛合金的主要元素，具有低密度、高强度、耐腐蚀等优异特性。
它在航空工业中被广泛应用，因其具有较低的密度，能够提供良好的强度和刚性。
此外，钛还具有优异的耐腐蚀性能，能够抵抗许多酸、碱和盐的侵蚀，因此在海洋环境和化学工业中使用广泛。
钛合金中的钛还可以通过添加其他元素来改变其性能，在不同应用领域具有更多的选择和优化。
二、铝(Al)铝是常见的钛合金添加元素，具有轻质、高强度和优异的耐热性能等特点。
铝的添加可以有效提高钛合金的强度和硬度，并且还可以提高耐热性能和耐磨性能。
此外，铝还能够提高钛合金的抗腐蚀性能，延长其使用寿命。
因此，在航空航天和汽车制造等领域，铝是常见的钛合金添加元素之一。
三、钒(V)钒是一种重要的合金添加元素，它能够显著提高钛合金的强度和硬度。
钒的添加可以形成硬质的钒化物，增加钛合金的晶界强化作用，提高其机械性能。
此外，钒还能够显著提高钛合金的抗腐蚀性能，并且能够提高其耐高温性能。
因此，在航空航天和核工业等领域，钒是常见的钛合金添加元素。
四、铁(Fe)铁是一种常见的杂质元素，它会对钛合金的性能产生重要影响。
铁对钛合金的强度和塑性有显著影响，合适的铁含量可以提高钛合金的强度和硬度。
而过量的铁含量则会降低钛合金的塑性和韧性，影响其加工性能。
因此，在钛合金的制备和应用过程中，需要进行合理的铁含量控制。
观点和理解：钛合金作为一种重要的结构材料，其性能和应用取决于主要元素的选择和控制。
在本文中，我们深入探讨了钛、铝、钒和铁这些主要元素的作用和影响。
钛的低密度和优异的耐腐蚀性使其在航空工业和化学工业等领域得到广泛应用。
钛合金基础知识嘿，朋友们！今天咱来聊聊钛合金这玩意儿。
钛合金啊，就像是金属世界里的明星！你说它有多厉害呢？咱就打个比方，普通的金属可能就像是老实巴交的普通人，干着常规的活儿。
但钛合金可不一样，它就像是个全能运动员，干啥啥行！它特别轻，轻到啥程度呢？就好像一片羽毛，但可别小瞧了这片“羽毛”，它的强度那可是杠杠的！比很多金属都要硬气得多。
你想想看，那么轻的东西，还那么结实，这不是很神奇吗？钛合金的耐腐蚀性也超强。
把它放在各种恶劣的环境里，它都能稳稳地待着，就像一个坚强的战士，啥苦都能吃，啥罪都能受。
不管是酸啊碱啊，还是其他乱七八糟的腐蚀性东西，都拿它没办法。
而且啊，钛合金的耐热性也很棒。
一般的金属可能稍微热点就受不了啦，变形啦啥的。
钛合金可不会，再高的温度它也能扛得住，简直就是耐高温的勇士！咱生活中很多地方都能看到钛合金的身影呢。
比如说飞机上，那可是大量用到了钛合金。
飞机在天上飞，那得又轻又结实啊，钛合金不就正好合适嘛。
还有那些高级的医疗器械，钛合金在里面也是大显身手。
你说钛合金这么好，它就没点缺点吗？嘿，还真有！它的价格可不便宜呢，这就像是一个优秀的人，可能有点小脾气一样。
但这也没办法呀，好东西总是会贵一些嘛。
咱再想想，如果没有钛合金，那得少了多少好玩的东西啊。
飞机可能没那么安全，医疗器械可能也没那么好用。
所以说啊，钛合金可真是个宝！咱得好好珍惜钛合金，好好利用它的优点，让它为我们的生活带来更多的便利和惊喜。
它就像是我们的好朋友，默默地为我们服务着。
咱可不能亏待了它，是不是？反正我是觉得钛合金太牛啦，你们难道不这么认为吗？。
钛的基础知识一、钛元素Ti与人类应用数千年的金银铜铁相比，人类认识钛元素的时间并不长。
1789年，人们发现了一种未知的新元素，其原子序数为22，原子核由22个质子和20-32个中子组成。
6年后的1795年，一位德国化学家Martin Heinrich Klaproth在研究来自匈牙利的矿物——“金红石”（请您记住这个词）时，发现了含有这种新元素的白色氧化物。
最终，他将这种元素命名为，钛，元素字母Ti, 全称Titanium，源自希腊神话中大地之子的拉丁语:Titans。
这个偶然的拉丁语命名，确实很有预见性，因为它的意思是——力大无比的巨人。
重量轻：钛的密度只有4.51克/立方厘米，是钢的57%，铜的50%。
耐高温：比如航空器在2.2马赫时，表面温度会达到220℃以上，这时铝合金机械性能开始下降。
达到3马赫时，表面温度会达到230℃以上，这时不锈钢机械性能也开始下降。
而高温钛合金，500℃仍可以保持很好的强度性能。
耐低温：钛合金在-196℃的低温条件下也能保持良好的塑性，不像钢那样容易变脆，因此是航空航天的液氢贮箱的好材料。
耐腐蚀：纯钛在空气中非常容易形成一层致密、附着力强、惰性极大的氧化膜，在315℃以下耐腐蚀性都极强，而且氧化膜即使被机械磨损，也会很快自愈再生。
因此，钛与碳氢化合物几乎不反应，这一性质使得钛阀门和管道接头在石油化学工业广泛应用。
同样因为耐腐蚀，钛可以在海水中长期浸泡无恙（见表1）。
表1：各金属在不同海水中腐蚀83天的情况低磁性：钛基本上没有磁性，用钛建造的军舰、潜艇可以避免磁性水雷的攻击。
苏联的一艘台风级核潜艇采用9000吨钛合金做外壳，也是利用了钛的耐腐蚀和低磁性的性质。
此外，还有三项功能，主要表现在钛合金，而不是纯钛上。
能记忆：钛合金在低温下施加外力塑性变形，除去外力后加温到一定程度，能恢复到原来形状。
比如中国研制的钛镍Ti-50Ni50合金, 就有2个温度-形状记忆点：0-37℃，和100-130℃。
能超导：钛合金在绝对温度0.4K时具有超导性能。
比如中国研制的的超导合金主要就是铌钛Nb-Ti合金强度高：钛的比强度比较高，高纯钛的抗拉强度250MPa,工业纯钛在300-600MPa,钛合金的抗拉强度更高，甚至超过1200MPa。
相比之下，纯铁的抗拉强度只有170MPa。
合金钢的抗拉强度虽然也更高，但重量数倍于钛合金。
钛的上述优良品质，使得它在航空航天、石油化工、海洋船舶、兵器制造、医疗器械等尖端科学和体育生活领域，都有着非常广阔的应用空间。
认识到这一点，科学家、工业家和投资家的眼光，很快就聚焦到了有关钛的另一个问题上：二、钛资源很多人以为钛很昂贵，是因为钛资源很少。
这话说对了一半。
钛确实很贵，但钛资源并不少。
钛在地壳中的含量为0.61%, 大多以二氧化钛TiO2的形式存在。
0.61%, 这是什么概念呢？这相当于铜、镍、锡、铅、锌等一般有色金属总和……还要……多十几倍!那位皱眉了——那为什么很多教科书，都说钛是“稀有金属”呢？主要原因有两个：找到具有开发价值的钛矿很难，就是找到了提炼和加工也很难。
说到这里，兵器迷叹了口气。
为什么呢？因为这两个难，中国都占全了，而且还要在难前面加上“特别“两个字。
先说矿：我国钛资源非常丰富，总地质储量8.7亿吨，为世界第一。
钛矿主要分布在四川、云南、广东、广西和海南五省区，其中攀枝花地区的特大钒钛磁铁矿蕴藏量占世界钛总储量的35%。
朋友乐了，这不是好事吗？咋还难呢？原因是，钛矿有两种。
金红石矿：就是本文开头提到的德国科学家发现的钛矿石。
这种矿石理论上含TiO2达100%。
实际上，国外的金红石精矿含量可达95-96%,成分单纯，选矿冶炼都很方便。
中国的钛矿中，金红石矿只有2%，主要在山西代县和河北枣阳一代，规模很小，其他98%都是另一种矿，叫钛铁矿：钛铁矿，其TiO2理论含量值50%左右。
中国攀枝花钛铁矿TiO2含量只有10-12%，相当于国外金红石精矿的九分之一左右。
您别嫌低，在中国钛铁矿里，这就是富矿了。
其他矿区，如河北承德大庙矿区，只有5%，更多的是含量更低，没有开采价值的贫矿。
好像咱中国的事儿，就没有特简单的。
网上流行“复杂中国”这个词，这是无奈，也是现实。
中国的钛矿多为钛钒铁共生岩矿，成分复杂，勘探难度之大，选矿成本之高，可想而知。
据说当年，攀枝花钢铁集团，冶炼钢材后的矿渣就堆放在一个角落，无人问津。
后来还是日本人对攀钢考察的时候提出要购买我们的矿渣，可就是不说为什么。
万幸中国人多了个心眼，说不忙，“回去研究研究”——谁说官僚主义没优点来着？这不，“研究研究”才发现，这渣里面富含钛。
恍然大明白之余，当即回绝了日本。
经过几十年的努力，用废渣开发出一个全球最大的钒钛磁铁矿来。
这个，兵器迷后面还有详述。
这日本人，让人又恨又怕：恨的是老是要占中国的便宜，硬着不行偷着来；怕的是他们也确实厉害，万里之外他都能闻到肉味，我们眼皮底下却是睁眼瞎，要不是他们提醒，我们什么时候才能发现这废渣山是聚宝盆，哎！找到了矿，下一步就是冶炼生产。
三、海绵钛的生产钛的生产，虽然早在1908年，挪威和美国就开始用硫酸法试制钛，1910年又在实验室中第一次用钠法成功制钛，但是硫酸法的污染极其严重，钠的成本又太高。
因此，直到1940年，卢森堡冶金专家克劳尔用镁还原四氯化钛，制备出纯钛，才发展成至今最为广泛使用的镁还原制钛法。
1948年，美国杜邦公司(DUPONT)，用镁还原制钛法制造了成吨的工业钛，这标志钛的工业化生产真正开始。
大致的过程是：先把二氧化钛用氯制成四氯化钛，再用镁还原成钛。
这样制成的钛成品，疏松多孔，状似海绵，所以业内一般称之为海绵钛，见下图图1：海绵钛镁还原法的基本化学过程如下：TiO2+Cl2→ TiCl4TiCl4+Mg → Ti +MgCl2工艺原理如下图示意：图2：镁还原-真空蒸馏法制海绵钛基本工艺图请注意上图，国外金红石精矿，可以不需要经过电炉熔炼环节，直接进入沸腾氯化。
而中国的低品位钛铁矿，需要经过混捏制团干燥和1800℃的电炉熔炼，才能得到和金红石一样高纯度的TiO2。
本来咱就是发展中国家，底子薄，可钛工业的起步阶段，成本就比别人高一大块……这天底下的事儿，上哪儿说理去？中国人没金红石，就下功夫捉摸，如何在攀钢贫矿冶炼的废渣中，也能制造出高纯度钛。
难啊，这渣里边钛不少，可杂质太多，氧化钙CaO氧化镁MgO就有7-9%，其他的杂质不下30多种……好比豆腐掉在煤灰里，看见好东西你也挑不出来啊。
你还别说，中国科技工作者和工艺师傅，百折不挠，苦心修炼，硬是成功的将高钛渣的沸腾氯化工艺突破了，能从杂质混杂的钛渣中将钛氯化为四氯化钛。
这下子，堆积如山的攀枝花高钛废渣，可找到变废为宝的出路了——功夫不负有心人啊。
直到今天，高钛渣氯化沸腾工艺，全球咱中国独一份，那不是一般的牛。
当然，话也说回来，人家有现成的高品位金红石，也不用费劲开发这样的工艺了。
咱这个，叫穷人有穷人的过法，或者，穷人有穷人的志气。
镁还原法的海绵钛生产过程虽然历经多种改进，但始终涉及有毒氯气和贵金属镁，而且反应过程中耗费大量的电能。
有没有方便和便宜点的方法呢？有。
剑桥大学材料和冶金系的Derek J.Fray,Tom W.Farthing和George Zheng Chen，偶然在试验中发现了一种固体TiO2直接还原为钛的方法。
工艺简单迅捷，成本可以比镁还原法降低30-40%。
这种方法遂以三位科学家的姓氏字母缩写为FFC剑桥法，工业学名熔盐电解法。
意大利的氧化钛和美国活性金属公司都建立了FFC剑桥法的小规模制钛工厂。
但这种方法的缺点是材料纯度要求高，工艺参数复杂，总体上仍然处于探索阶段。
根据全球五金网2013年7月报道，攀钢《钒钛资源综合利用相关科学问题研究》课题组基本解决了FFC剑桥法的阳极稳定制备、阳极稳定溶解、阴极产物杂质控制三大技术难题，设计开发出200安培~500安培级电解中间试验装置，并投入运行。
这填补了我国熔盐电解法制备金属钛相关基础理论研究的空白。
依托该成果，攀钢将逐步破解熔盐电解法低成本工业制钛工艺的技术难题。
届时，中国的制钛成本和能耗将有望大幅度降低。
让我们拭目以待吧。
四、钛材的生产多孔疏松状的海绵钛制造出来以后，要先制造成各种规格的标准钛材，否则是不能直接成为工业用钛的。
而钛材的生产，则要通过一系列工艺手段，先制成钛锭。
钛锭的生产工艺顺序如下：将海绵钛经过破碎-过筛-烘干-压制电极块，然后在真空自耗电弧炉（VAR炉）中进行一次电极焊接-二次电极焊接-二次熔炼-扒皮，最后取样检验，生成合格的钛锭——瞅见没？钛的生产过程中，熔炼、电解、焊接…..多次用到了巨量电能。
钛工业，整个一个电老虎啊！有了钛锭，就可以继续加工：钛锭的绝大部分，加工成钛材，其余的加工成钛粉。
从海绵钛到真正的钛材制品，残料率高达80-85%，这进一步提升了产品的成本。
选矿艰难（对于中国）、工艺复杂、耗能巨大、残料率高，这四种因素，是钛材昂贵的最主要原因。
这个行当，真不是一般国家干的了的。
钛材包括板、带、箔、棒、管、丝等多种规格型号，其中既有工业纯钛钛材，也有加入合金元素有的合金钛材。
我们从宝鸡富士特钛业有限公司的产品可以略见一斑，见下图：图3：钛锭图4：钛丝图5 钛管图6 钛板图7 钛棒五：钛工业的总结衡量一个国家的钛工业规模，有两个基本指标:海绵钛产量和钛材产量。
海绵钛产量反映的是原料生产能力,钛材产量反映的是产品深加工能力。
如果再要考察钛产业的自我保障潜力，则要将其钛矿物储量和产量也纳入比较的范畴。
按照这个思路，整理一下这个产业的巨头，他们是：钛矿物储量最多国家：中国、巴西、印度、加拿大、挪威、南非钛矿物产量最高国家：澳大利亚、加拿大、挪威、美国、俄罗斯、中国生产海绵钛最多的国家：美国、日本、俄罗斯、乌克兰、哈萨克斯坦、中国.生产钛材最多的国家: 美国、俄罗斯、日本、中国、英国、法国、德国、意大利.大家可以看出，拥有从钛矿资源-矿石处理-海绵钛生产-钛材生产和钛设备研发制造的完整钛产业的国家只有3个: 美国、俄罗斯、中国。
而日本是唯一没有大规模钛矿资源却拥有完整钛加工工业的国家，而且其技术先进，胜过中国——不得不让人佩服。
让我们来看看世界海绵钛的生产情况：1947年，美国在世界上首次实现海绵钛的工业化生产,当年生产出2吨海绵钛，1957年即达到1.5万吨海绵钛。
1952年，日本开始生产海绵钛1954年，苏联开始生产海绵钛1972年，世界海绵钛产量达到20万吨的历史最高纪录。
1990年，世界海绵钛产量9.7万吨。
此后10年，冷战结束导致钛工业萎缩，美苏英都有众多海绵钛工厂倒闭2000年，世界海绵钛产量下降到5.33万吨的低谷。
2001年，钛工业随着航空航天和民用钛材料的应用推广，生产开始复苏2006年，世界海绵钛的产量达到13.08万吨2012年，世界海绵钛产量再度达到20万吨。
