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钛合金的加工与应用[摘要]钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，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。
20世纪50～60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金，70年代开发出一批耐蚀钛合金，80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。
钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。
[关键词]钛合金，加工性能，应用领域钛是一种化学元素，化学符号Ti，原子序数22，在化学元素周期表中位于第4周期、第IVB族。
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，耐湿氯气腐蚀。
钛被认为是一种稀有金属，这是由于在自然界中其存在分散并难于提取。
但其相对丰富，在所有元素中居第十位。
钛的矿石主要有钛铁矿及金红石，广布于地壳及岩石圈之中。
钛亦同时存在于几乎所有生物、岩石、水体及土壤中。
从主要矿石中萃取出钛需要用到克罗尔法或亨特法。
钛最常见的化合物是二氧化钛，可用于制造白色颜料。
其他化合物还包括四氯化钛(TiCl)（作催化剂和用4)（用于催化聚丙烯的生产）。
于制造烟幕作空中掩护）及三氯化钛（TiCl3一、钛合金的结构原理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。
二、钛合金的品质特性钛合金具有许多优良的品质特性，主要有如下几方面：(1)比强度高钛合金的密度一般在4.5g/cm3左右，仅为钢的60％，纯钛的强度才接近普通钢的强度，一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。
钛合金加工与应用钛合金是一种具有极高强度、轻量化、耐腐蚀性、高温性等优异性能的材料，被广泛应用于航空、航天、汽车、医疗等领域。
然而，由于它的性质十分特殊，钛合金加工和应用也具有一定难度和特殊性。
本文将从钛合金的特性、加工方法和应用等方面进行探讨。
一、钛合金的特性1. 强度高：与普通钢相比，钛合金具有更高的强度和刚度，同时仍保持着较低的密度，这使得它成为重要的结构材料。
2. 耐腐蚀性强：钛合金表面形成一层致密的钝化氧化层，具有很强的抗腐蚀性。
3. 温度适应性强：钛合金在高温下仍能保持其原有强度和刚度，在航空和航天等高温环境中得到广泛应用。
4. 生物相容性好：钛合金具有良好的生物相容性，被应用于医疗领域中的人工关节、植入物等。
二、钛合金加工方法1. 剪切加工：钛合金通常是在多次加工的基础上完成，而剪切加工是最基本的加工方式之一。
2. 钻孔加工：钻孔加工需要使用耐磨的钻头和适当的注油量，以防止钛合金在加工过程中过热变形。
3. 铣削加工：铣削加工通常会在加热和冷却中进行，以减少加工时的热变形，并保持钛合金的机械性质。
4. 焊接加工：钛合金的焊接较为困难，需要使用高温等离子体或氩气保护焊接。
三、钛合金的应用领域1. 航空航天：钛合金具有强度高、重量轻、抗腐蚀等特点，在航空航天领域得到广泛应用，如结构件、发动机等。
2. 医学领域：钛合金医学植入物具有出色的生物相容性和高强度，被广泛应用于人工关节、骨板、植骨材料等。
3. 汽车领域：钛合金拥有轻量化和优秀的强度、刚度等性质，适用于制造车身结构、发动机等。
4. 体育器材：钛合金具有优异的强度和轻量化特性，被广泛应用于高尔夫球杆、自行车车架等体育器材的制造。
总的来说，虽然钛合金的加工和应用存在一定的难度和特殊性，但其优异的性能使其成为高端材料中的佼佼者。
未来随着技术的发展，钛合金在更多领域的应用前景也将更加广阔。
钛合金的车削加工策略钛合金材料因比强度高、密度小、耐腐蚀、耐高温和焊接性好等优异性能，在航空领域得到越来越广泛的应用。
基于上述优点，钛合金材料成一些零部件的首选材料。
随着航空航天领域发动机产品的更新换代，钛合金的使用比重越来越大，成为飞机发动机理想的制造材料。
标签：钛合金;车削;加工;方法钛合金以其比强度高、机械性能及抗蚀性良好而成为飞机及发动机理想的制造材料，但由于其车削加工性差，长期以来在很大程度上制约了它的应用。
随着加工工艺技术的发展，近年来，钛合金已广泛应用于飞机发动机的压气机段、发动机罩、排气装置等零件的制造以及飞机的大梁隔框等结构框架件的制造。
传统的钛合金车削加工因其车削速度低，刀具耐用度低，加工质量难于控制，导致加工效率低。
提高机床、夹具、工件和刀具组成的工艺系统刚度，可解决钛合金薄壁件车削加工变形问题。
一、刀具材料选择刀具是高速车削加工中最活跃的因素之一，它直接影响着加工效率、制造成本和产品的加工精度。
刀具在高速加工过程中要承受高温、高压、摩擦、冲击和振动，因此其硬度和耐磨性、强度和韧性、耐热性、工艺性能和经济性等基本性能是实现高速加工的关键因素。
钛合金的硬度高、耐磨性高等特点也给加工带来了极大的挑战，尤其是车削刀具，因钛合金的车削性差而导致刀具磨损快等加工难题频繁出现，严重影响了加工精度和效率。
刀具材料是影响车削加工的重要因素之一，所以合理选择刀具材料是解决难加工材料车削的一条有效途径。
满足以上要求的刀具有：陶瓷刀具、涂层硬质合金刀具、立方氮化硼刀具（CBN）及类金刚石刀具（PCD）等。
选择刀具材料时，要考虑刀具材料的导热性能，YG类优于YT类。
车削钛合金产生单元切屑，变形系数近似为1，刀屑接触长度很短，车削力集中于刃口附近，单位车削力大，易崩刃。
钛合金材料车削用刀具有硬质合金刀具、涂层刀具、金刚石刀具和高性能高速钢刀具等。
因此，要选择韧性要好，sbb≥200kg/mm2。
刃口要锋利，后角要大，钝圆半径要小。
钛合金的制备和应用钛合金是一种壁厚轻、强度高、耐冲蚀、耐腐蚀、耐高温的金属。
它是由钛、铝、铁、硅等元素制成的合金，广泛应用于航空航天、医疗、汽车、船舶、运动器材等领域。
本文将介绍钛合金的制备方法和应用领域。
一、钛合金的制备方法1. 减压熔炼法减压熔炼法是制备钛合金最常用的方法。
这种方法利用高真空环境和高温熔体，在真空下将钛和其他合金元素熔炼混合，制成钛合金。
该方法制备的钛合金具有优异的力学性能和耐腐蚀性能。
2. 氧化物粉末冶金法氧化物粉末冶金法是一种溶剂冶金法，利用钛的化学还原反应将氧化物粉末转化成钛。
这种方法适用于生产高等级的钛合金，可以获得更高的强度和韧性。
3. 溶液处理法溶液处理法是一种在水溶液中制备钛合金的方法。
该方法通过钛的水解反应制备钛基材料，再通过溶液中添加其他合金元素制备钛合金。
这种方法可以简化制备工艺和生产成本，但是钛合金的强度和耐腐蚀能力较低。
二、钛合金的应用领域1. 航空航天钛合金在航空航天领域广泛应用于制造飞机发动机、机身、起落架等。
因为钛合金具有较低的密度和高的强度，可以减轻飞机的重量，提高飞行速度和航程。
钛合金还具有良好的耐高温性和耐腐蚀性，可以在极端环境下工作。
2. 医疗器械钛合金在医疗器械领域应用广泛，主要用于制造人工关节、植入物、牙科修复物等。
钛合金具有良好的生物相容性和耐腐蚀性，可以降低人体免疫反应和排斥反应，减少手术并发症。
3. 汽车制造钛合金在汽车制造领域主要用于制造发动机、转向系统、底盘、制动系统等。
钛合金可以降低汽车的自重，提高动力性和油耗率。
钛合金还具有抗冲击、耐磨损和良好的高温性能，可以提高汽车的安全性和可靠性。
4. 运动器材钛合金在运动器材领域广泛应用于制造骑行自行车、高尔夫球杆、网球拍等。
钛合金具有较低的密度和高的强度，可以降低器材的重量，提高运动员的表现和体验。
总之，钛合金是一种高强度、耐腐蚀、耐高温的金属，具有广泛的应用前景。
通过不同的制备方法，可以制备出不同品质的钛合金，适用于不同的领域。
钛合金的制备与应用钛合金是一种优良的金属材料，具有优异的高温特性、高强度和低密度等特点，因此被广泛应用于航空航天、化工、医疗、汽车等领域。
本文将就钛合金的制备方法和主要应用领域进行讨论。
一、钛合金制备方法（1）真空熔炼法真空熔炼法是制备钛合金的主要方法之一。
这种方法是将钛及其合金原料放入真空下的熔炉中，进行高温熔炼和合金化。
该法能够制备出高品质的钛合金，但设备成本高、成本较高、操作难度较大，限制了其在工业化生产中的应用。
（2）粉末冶金法粉末冶金法是一种先将钛和其它成分的粉末按一定比例混合，再通过压制、烧结、热加工等工艺制造成型的方法。
这种方法操作简单方便、成本较低，且能够制备出精密复杂的结构件。
但由于该法制备的材料孔隙率通常较高，而且容易出现氧化物，因此需要进行后续处理。
（3）热氧化还原法热氧化还原法是一种通过将钛和其它金属还原成金属粉末，然后通过加热、压制、烧结等工艺将其制成的一种方法。
该方法与粉末冶金法相比，其材料性能更加稳定，孔隙率也更低，但是它的生产工艺需要比较严格的环境控制，成本也比较高。
二、钛合金的主要应用领域（1）航空航天领域钛合金在航空航天领域是最常见的应用领域。
因为钛合金具有较低的密度，高的强度，以及良好的耐热性和耐腐蚀性能，所以在飞机、火箭、导弹等领域中广泛应用。
（2）化工领域钛合金在化工领域中主要应用于化工设备的制造。
由于钛合金能够耐腐蚀、防锈、耐高温，所以它被广泛应用于各个层面的化工工业，如石油、天然气、精细化工、无机化学等。
钛合金的耐腐蚀性能使其在石油和化工行业的使用迅速增长。
（3）医疗领域钛合金在医疗领域中的应用越来越广泛。
由于钛合金的生物惯性性、极少的植入后排异反应以及可与骨组织完美结合等特点，使其被广泛应用于制造人工关节、牙科植入物、颅骨修复等医疗器械。
（4）汽车领域钛合金也被广泛应用于汽车领域。
由于钛合金具有优异的强度和低密度的特点，使汽车可以减轻重量并提高性能。
钛合金的加工与应用钛合金是一种高强度、低密度、优良耐腐蚀性的金属材料，拥有极高的比强度和比刚度，广泛应用于航空航天、汽车、船舶、医疗、化工等领域。
钛合金的加工与应用主要包括以下几个方面：1.钛合金的加工方法：钛合金的加工方法包括锻造、压力成型、钛板的冷、热轧制、钛焊、钛铸等。
其中，锻造是常用的加工方法之一，通过对钛合金坯料进行加热，再进行力的作用，使其塑性变形，进而形成所需形状的零部件。
钛合金的压力成型主要包括挤压、拉深、旋压等，可以加工出较为复杂的形状。
钛板的冷、热轧制是通过对钛合金板材进行冷、热轧，使其变形为所需厚度和形状的板材。
钛焊是通过高温熔合将两个或多个钛合金部件连接在一起；钛铸是将熔化的钛合金倒入模具，然后冷却凝固成形。
2.航空航天领域：钛合金在航空航天领域的应用广泛，主要用于飞机结构零件、发动机零件、航天器结构和悬挂系统等。
由于钛合金具有优良的比强度和耐腐蚀性能，能够减轻飞机自重，提高飞机的载荷能力和飞行速度，同时能够抵抗高温氧化和腐蚀等环境影响，因此被广泛应用于航空航天领域。
3.汽车领域：钛合金在汽车领域的应用主要包括制动系统、底盘组件、排气系统等。
由于钛合金具有优异的低密度和高强度，能够减轻汽车自重，提高汽车的燃油效率和加速性能，并且钛合金的耐腐蚀性好，能够抵抗路面盐雾等腐蚀介质的侵蚀，因此被广泛应用于汽车领域。
4.医疗领域：钛合金在医疗领域的应用主要包括人工关节、牙科种植、外科器械等。
由于钛合金具有生物相容性好、无毒、无磁性等特点，可以与人体组织兼容，并且在人体内不会产生副作用。
因此，钛合金成为制造人工关节和牙科种植等医疗器械的理想材料。
5.化工领域：由于钛合金具有耐腐蚀性好、耐高温性能优良的特点，被广泛应用于化工领域。
钛合金的耐腐蚀性能可以有效抵抗酸碱等腐蚀介质的侵蚀；耐高温性能可以在高温环境下保持结构稳定性。
因此，在化工领域中，钛合金通常用于生产反应器、换热器、输送管道等设备。
钛合金以其比强度高、机械性能及抗蚀性良好而成为飞机及发动机理想的制造材料，但由于其切削加工性差，长期以来在很大程度上制约了它的应用。
随着加工工艺技术的发展，近年来，钛合金已广泛应用于飞机发动机的压气机段、发动机罩、排气装置等零件的制造以及飞机的大梁隔框等结构框架件的制造。
我公司某新型航空发动机的钛合金零件约占零件总数的11%。
本文是在该新机试制过程中积累的对钛合金材料切削特性以及在不同加工方法下表现出的具体特点的认识及所应采取工艺措施的经验总结。
1 钛合金的切削加工性及普遍原则钛合金按金属组织分为a相、b相、a+b相，分别以TA，TB，TC表示其牌号和类型。
我公司某新型发动机所用材料为TA，TC两种。
一般铸、锻件采用TA系列，棒料用TC系列。
特点及切削加工性钛合金相对一般合金钢具有以下优点：比强变高：钛合金密度只有4.5g/cm3，比铁小得多，而其强度与普通碳钢相近。
机械性能好：钛合金熔点为1660℃，比铁高，具有较高的热强度，可在550℃以下工作，同时在低温下通常显示出较好的韧性。
抗蚀性好：在550℃以下钛合金表面易形成致密的氧化膜，故不容易被进一步氧化，对大气、海水、蒸汽以及一些酸、碱、盐介质均有较高的抗蚀能力。
另一方面，钛合金的切削加工性比较差。
主要原因为：导热性差，致使切削温度很高，降低了刀具耐用度。
600℃以上温度时，表面形成氧化硬层，对刀具有强烈的磨损作用。
塑性低、硬度高，使剪切角增大，切屑与前刀面接触长度很小，前刀面上应力很大，刀刃易发生破损。
弹性模量低，弹性变形大，接近后刀面处工件表面回弹量大，所以已加工表面与后刀面的接触面积大，磨损严重。
钛合金切削过程中的这些特点使其加工变得十分困难，导致加工效率低，刀具消耗大。
切削加工的普遍原则根据钛合金的性质和切削过程中的特点，加工时应考虑以下几个方面：尽可能使用硬质合金刀具，如钨钴类硬质合金与钛合金化学亲和力小、导热性好、强度也较高。
低速下断续切削时可选用耐冲击的超细晶粒硬质合金，成形和复杂刀具可用高温性能好的高速钢。
钛合金切削加工工艺一、钛合金的材料特性钛合金产品的比强度在金属结构材料中是很高的，它的强度与钢材相当，但其重量仅为刚材的57% 。
另外，钛及其合金的耐热性强，在500℃的大气中仍能保持良好的强度和稳定性，短时间工作温度甚至还可以高些。
钛合金具有比重小、热强度高、热稳定性和抗腐蚀性好等特性，但该材料切削加工困难、加工效率低。
所以怎么样攻克钛合金加工难，效率低得困难一直是我们的难题。
二、钛合金的切削加工1、车削钛合金产品车削易获得较好的表面粗糙度，加工硬化不严重，但切削温度高，刀具磨损快。
针对这些特点，主要在刀具、切削参数方面采取以下措施：刀具材料：根据工厂现有条件选用YG6，YG8，YG10HT。
刀具几何参数：合适的刀具前后角、刀尖磨圆。
较低的切削速度，适中的进给量，较深的切削深度，充分冷却，车外圆时刀尖不能高于工件中心，否则容易扎刀，精车及车削薄壁件时，刀具主偏角要大，一般为75～90°。
三、铣削钛合金产品铣削比车削困难，因为铣削是断续切削，并且切屑易与刀刃发生粘结，当粘屑的刀齿再次切入工件时，粘屑被碰掉并带走一小块刀具材料，形成崩刃，极大地降低了刀具的耐用度。
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因此对钛合金铣削采取了3点措施：铣削方式：一般采用顺铣。
刀具材料：高速钢M42。
从工件装夹及设备方面提高工艺系统刚性。
这里需要特别指出的是：一般合金钢的加工均不采用顺铣，因机床丝杠、螺母间隙的影响，顺铣时，铣刀作用在工件上，在进给方向上的分力与进给方向相同，易使工件台产生间隙性窜动，造成打刀。
对顺铣而言，刀齿一开始切入就碰到硬皮而导致刀具破损。
但由于逆铣切屑是由薄到厚，在最初切入时刀具易与工件发生干摩擦，加重刀具的粘屑和崩刃，就钛合金而言，后一矛盾显得更为突出。
此外，为使钛合金顺利铣削，还应注意以下几点：相对于通用标准铣刀，前角应减小，后角应加大。
;铣削速度宜低。
;尽量采用尖齿铣刀，避免使用铲齿铣刀;刀尖应圆滑转接;大量使用切削液。
I ndustry development行业发展钛合金切削加工研究现状及发展趋势杨 涛摘要：钛合金广泛应用于各个领域，提高其切削性能和降低加工成本，开发出性能更好的新型钛合金是目前钛合金加工的主要研究方向。
钛合金的三种基体组织分别为α合金、(α+β)合金和β合金，我国分别以TA、TC和TB表示，其中TC4钛合金最受青睐。
国内外学者对钛合金进行了大量研究工作，特别是对TC4钛合金进行了深入研究。
关键词：钛合金；切削加工；现状；发展趋势钛合金具有低密度、高韧性和强抗腐蚀性等优点，常被用于制造航空发动机关键零部件，如叶轮和叶片。
优异的物理特性提升了钛合金的服役性能，但同时也增加了加工难度，如刀具寿命短、加工表面质量不可控等问题，使得钛合金成为典型的难加工材料。
钛合金切削过程中产生锯齿形切屑，不仅导致切削力的周期性波动，而且影响加工零件的表面质量。
此外，由热塑性变形引起的表面残余应力对零件的疲劳寿命和服役性能也有显著影响。
因此，准确预测切屑形态和表面残余应力对刀具设计和工艺优化具有重要指导意义。
1 钛合金切削仿真技术研究现状通过建立高速切削三维有限元模型，对切屑的形成过程进行了仿真研究。
研究发现最大应力值出现在第Ⅰ变形区，最大切削温度出现在第Ⅱ变形区。
模型只考虑了模型底部的完全约束，并未考虑夹紧和夹具的定位对加工变形的影响。
另外，建立了变刚度三维仿真模型和热力耦合三维动态铣削模型，误差控制在0.0681mm和0.0255mm内，但为了减小计算量，两种模型均为简化模型。
还建立了高速铣削TC4钛合金的三维全热—力耦合有限元模型，对铣削温度进行了模拟分析结果表明，铣削热只影响被加工表面层的温度，刀具温度随铣削速度和径向切削深度的增加而升高且影响小于切削速度。
在基于TC4钛合金三维铣削有限元仿真模型的基础上，研究发现，切削参数对铣削力的影响程度为轴向切削深度＞刀具速度＞进给速度。
另外，通过建立斜切模型，对最小切削厚度进行了仿真计算，降低了由于切削厚度设置误差导致的最终仿真误差。
钛合金的应用现状及加工技术发展概况一、本文概述钛合金，作为一种轻质、高强度、耐腐蚀的先进金属材料，自问世以来，在航空、航天、医疗、化工、船舶等多个领域得到了广泛的应用。
本文旨在全面概述钛合金的应用现状及其加工技术的发展概况。
我们将首先回顾钛合金的基本性质，然后重点分析其在各个领域的应用实例，并探讨其独特的优势。
随后，我们将深入研究钛合金的加工技术，包括其主要的加工方法、工艺特点以及近年来的技术革新。
我们将展望钛合金未来的应用前景和加工技术的发展趋势，以期为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。
二、钛合金的应用现状钛合金作为一种轻质高强度的金属材料，在现代工业中得到了广泛的应用。
其独特的物理和化学性质，如高比强度、低密度、良好的耐腐蚀性和高温性能，使得钛合金在航空航天、医疗、船舶、汽车、化工等领域扮演着举足轻重的角色。
在航空航天领域，钛合金因其高强度和轻质的特点，被广泛应用于飞机和航天器的制造中。
例如，钛合金可用于制造飞机发动机的关键部件，如压气机叶片和涡轮盘，以及航天器的框架和连接件。
这些应用不仅要求材料具有极高的强度，还需要承受极端的温度和压力。
在医疗领域，钛合金的生物相容性和耐腐蚀性使其成为制造医疗器械和植入物的理想材料。
例如，钛合金被用于制造牙科植入物、人工关节、心脏瓣膜和骨折固定器等。
这些应用要求材料具有良好的生物相容性，不会引发人体组织的排斥反应。
钛合金还在船舶、汽车和化工等领域得到了广泛的应用。
在船舶领域，钛合金用于制造海水淡化装置、海底管道和船体结构等，以抵御海水的腐蚀。
在汽车领域，钛合金可用于制造轻量化的车身部件和发动机零件，以提高汽车的燃油效率和性能。
在化工领域，钛合金则用于制造耐腐蚀的反应器、管道和阀门等。
总体而言，钛合金的应用现状呈现出多元化和高端化的趋势。
随着科技的不断进步和工业的快速发展，钛合金的应用领域将进一步扩大，其在现代工业中的地位也将更加重要。
三、钛合金加工技术的发展概况随着钛合金在航空、航天、医疗、汽车等领域的应用不断扩大，其加工技术也在持续进步。
钛合金的加工与应用[摘要]钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，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。
20世纪50～60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金，70年代开发出一批耐蚀钛合金，80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。
钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。
[关键词]钛合金，加工性能，应用领域钛是一种化学元素，化学符号Ti，原子序数22，在化学元素周期表中位于第4周期、第IVB 族。
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，耐湿氯气腐蚀。
钛被认为是一种稀有金属，这是由于在自然界中其存在分散并难于提取。
但其相对丰富，在所有元素中居第十位。
钛的矿石主要有钛铁矿及金红石，广布于地壳及岩石圈之中。
钛亦同时存在于几乎所有生物、岩石、水体及土壤中。
从主要矿石中萃取出钛需要用到克罗尔法或亨特法。
钛最常见的化合物是二氧化钛，可用于制造白色颜料。
其他化合物还包括四氯化钛(TiCl4)（作催化剂和用于制造烟幕作空中掩护）及三氯化钛（TiCl3)（用于催化聚丙烯的生产）。
钛合金的结构原理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。
钛合金的品质特性钛合金具有许多优良的品质特性，主要有如下几方面：(1)比强度高钛合金的密度一般在4.5g/cm3左右，仅为钢的60％，纯钛的强度才接近普通钢的强度，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，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零、部件。
目前飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。
(2)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。
(3)抗蚀性好钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。
但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。
(4)低温性能好钛合金在低温和超低温下，仍能保持其力学性能。
低温性能好,间隙元素极低的钛合金,如TA7,在-253℃下还能保持一定的塑性。
因此，钛合金也是一种重要的低温结构材料。
(5)化学活性大钛的化学活性大，与大气中O、N、H、CO、CO2、水蒸气、氨气等产生强烈的化学反应。
含碳量大于0.2％时，会在钛合金中形成硬质TiC；温度较高时，与N作用也会形成TiN 硬质表层；在600℃以上时，钛吸收氧形成硬度很高的硬化层；氢含量上升，也会形成脆化层。
吸收气体而产生的硬脆表层深度可达0.1～0.15 mm，硬化程度为20％～30％。
钛的化学亲和性也大，易与摩擦表面产生粘附现象。
(6)导热系数小、弹性模量小钛的导热系数λ=15.24W/（m.K）约为镍的1/4，铁的1/5，铝的1/14，而各种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降50％。
钛合金的弹性模量约为钢的1/2，故其刚性差、易变形，不宜制作细长杆和薄壁件，切削时加工表面的回弹量很大，约为不锈钢的2～3倍，造成刀具后刀面的剧烈摩擦、粘附、粘结磨损。
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，导致砂轮磨损加剧，磨削性能降低，磨削精度不易保证。
砂轮磨损同时也增大了砂轮与工件之间的接触面积，致使散热条件恶化，磨削区温度急剧升高，在磨削表面层形成较大的热应力，造成工件的局部烧伤，产生磨削裂纹。
钛合金强度高、韧性大，使磨削时磨屑不易分离、磨削力增大、磨削功耗相应增加。
钛合金热导率低、比热小、磨削时热传导慢，致使热量积聚在磨削弧区，造成磨削区温度急剧升高。
3.挤压加工性能对钛及钛合金进行挤压加工时，要求挤压温度高，挤压速度快，以防温降过快，同时应尽量缩短高\温坯锭与模具的接触时间。
因此挤压模具应选用新型耐热模具材料，坯锭由加热炉到挤压筒的输送速度也要快。
鉴于在加热和挤压过程中金属易被气体污染，故还应采用适当的保护措施。
挤压时应选择合适的润滑剂，以防粘结模具，如采用包套挤压和玻璃润滑挤压。
因钛及钛合金的变形热效应较大，导热性较差，故在挤压变形时还要特别注意防止过热现象。
钛合金的挤压过程比铝合金、铜合金、甚至钢的挤压过程更为复杂，这是由钛合金特殊物理化学性能所决定的。
钛合金在常规热反挤成形时，模具温度低，与模具接触的坯料表面温度迅速下降，而坯料内部因变形热而温度升高。
由于钛合金热导率低，表层温度下降后，内层坯料热量不能及时传输到表层补充，会出现表面硬化层，而使得变形难以继续进行。
同时，表层与内层会产生很大的温度梯度，即使能成形，也容易造成变形和组织不均匀。
4.锻压加工性能钛合金对锻造工艺参数非常敏感，锻造温度、变形量、变形及冷却速度的改变都会引起钛合金组织性能的变化。
为更好地控制锻件的组织性能，近几年，热模锻造、等温锻造等先进的锻造技术在钛合金的锻造生产中得到了广泛应用。
钛合金的塑性随温度升高而增大，在1000—1200℃温度范围内，塑性达到最大值，允许变形程度达70%—80%。
钛合金锻造温度范围较窄，应严格按(α+β)/β转变温度进行掌握(铸锭开坯除外)，否则β晶粒会剧烈长大，降低室温塑性；α钛合金通常在(α+β)两相区锻造，因(α+β)/β相变线以上锻造温度过高，将导致β脆相，β钛合金其始锻和终锻都必须高于(α+β)/β转变温度。
钛合金的变形抗力随变形速度的增加提高较快，锻造温度对钛合金变形抗力影响更大，因此常规锻造必须在锻模内冷却最少的情况下完成。
间隙元素(如O、N、C)的含量对钛合金的锻造性也有显著影响。
5.铸造工艺性能由于钛和钛合金的化学活性高，易与空气中的N、O、N发生剧烈化学反应，且易与铸造中常用的耐火材料发生化学反应。
钛和钛合金的铸造，特别是熔模精铸要比铝和钢的熔模精铸难度大得多，需借助特殊手段才能实现。
铸钛发展初期，由于铸造工艺的发展落后于压力加工工艺，因此，先选用已有一定变形的中强钛合金，如TiΟ6AlΟ4V，TiΟ5AlΟ2.5Sn等作为铸造合金材料。
这些合金至今还在广泛应用。
但随着铸钛工艺的发展和应用领域对铸造钛合金各方面性能要求的提高，以及铸件结构复杂程度的加大，过去那种认为“所有的变形钛合金都适合用作铸造合金”的论点应加以修正。
随着合金使用温度和工作强度的提高，合金中所添加元素的数量和加入量也相应增加，但同时必须考虑到合金的铸造性能、流动性凝固区间结晶组织、力学性能等等，即合金的化学成分必须根据铸造工艺的要求进行调整。
四、钛合金的具体应用1.钛合金在航空业中的应用1. 阻燃钛合金闪亮登场为了避免"钛火"，俄罗斯曾研制了含Cu高量的BTT-1和BTT-3阻燃钛合金，但由于其力学性能和熔铸性能差而未能工程化。
美国发明的Alloyc（Ti-35V-15Cr）阻燃钛合金近期已成功地应用于F119发动机（F/A-22战斗机的动力装置）的高压压气机机匣、导向叶片和矢量尾喷管。
这是高温钛合金领域的最新亮点，也是钛发展史中第一个进驻航空发动机的β型钛合金和阻燃钛合金。
Alloyc的阻燃原理有三：其一，国外和一航材料院的研究结果表明，在转子零件与静子零件相对摩擦而升温时，低熔点（675℃）的V205的首先熔化起到了吸热、润滑和降低氧化膜内应力的作用；其二，西北有色院的试验表明，Alloyc的导热系数远高于普通钛合金；其三，北京有色院利用CALPHAD技术计算得到的结果表明，该合金成分设计符合"绝热燃烧温度"尽可能低的要求。
西北有色院、一航材料院等联合研制的低成本阻燃钛合金Ti-40已研制出机匣并装机，等待试车。
利用渗金属技术形成表面阻燃合金是另一条成本更低的技术途径。
2. 钛基复合材料初见曙光世界各国为钛基复合材料（TMC）的工程化已奋斗很多年，近期终于在F119发动机上获得了应用，即选用SiC纤维Ti-6242S复合材料制成矢量喷管驱动器活塞。
不久前，荷兰飞机起落架开发公司SP航宇公司又宣称，荷兰皇家空军试飞了装有钛基复合材料主起落架下部后撑杆的F-16。
与原用的300M钢相比，新材料可减重40％，成本也已接近战斗机设计认可的指标，因此洛克希德·马丁公司也打算在F-35联合攻击机上采用这种ＴＭＣ材料制造起落架零件。
据称用TMC取代Ti-6Al-4V合金制造的空心宽弦风扇叶片，其成本更低。
3. 纤维/钛层板崭露头角层间混合材料（如图３所示）因其比强度和疲劳寿命远高于单金属材料且成本远低于纤维增强的复合材料，已引起人们的广泛兴趣。
从20世纪80年代以来该材料已经历了第一代ARALL（芳纶纤维铝合金层板）、第二代GLARE（玻璃纤维铝合金层板）、第三代CARE（碳纤维铝合金层板）到第四代TiGr（石墨纤维钛合金层板）的发展过程。
