钛-钢金属复合材料

到α’＋ 残余β相组织。
当含量达到C2时，马氏体转变完全被抑 制，只有残留β相（机械不稳定，在应力 作用下分解）存在。 当含量≥C3时，为机械稳定β相（非热力
学稳定，回火时分解）。
当元素含量超过C4时才得到室温热力学 稳定的β相。
β相稳定元素含量与淬火快冷 组织关系示意图
气体杂质元素的分类与作用
第十一章
钛合金
序
发现于18世纪末。
言
但由于化学活性高，提取困难，直到1910年金属钛才被 美国科学家用钠还原法(亨特法)提炼出来。 1936年卢森堡科学家克劳尔用镁还原法(克劳尔法)还原 TiCl4，制得海绵钛，奠定了金属钛生产的工业基础。其
技术转让到美国，1948年在美国首先开始海绵钛的工业
控制第二相的数量、大小和分布。
典型合金Ti-13V-11Cr-3Al，经固溶淬火冷成形及时效处理，可获得高强
度。该合金已成功制作SR-71飞机的蒙皮。
要进一步提高强度，先要解决韧性低问题。 细化β晶粒可以提高塑性，但不能提高断裂韧性；通过形变热处理改善
断裂韧性。
钛合金的发展趋势
全世界已研制了几百种钛合金，但投入工业生产的不到100种。我国研制 的钛合金有近60种。列入国家标准的已有40余种。 目前钛合金发展的趋势是发展竞争力更强的钛合金，实现高性能化、多 功能化和低成本化。
钛合金的分类
按其成分和室温下的组织分为三类：
α-钛合金 ：显微组织是α相，含有α相稳定元素及一些中性强
化元素。主要元素是铝、锆、锡等。典型合金有Ti-8Al-1Mo-1V。
α+β钛合金 ：显微组织是α+β相，含有较多的α相稳定元素
和β相稳定元素。

江苏新海发电有限公司2×1000MW机组“上大压小”工程烟囱钢内筒钛钢复合材料技术规范书招标方：江苏新海发电有限公司设计单位：江苏省电力设计院2010年8月目录1总则 (3)2 概述 (3)3 对材料的技术要求 (3)4 对卖方要求 (6)5供货范围 (6)6 技术资料和交付进度 (7)7 交货进度 (8)8 监造、出厂检验要求 (8)9技术服务和设计联络 (10)10质量保证和检验 (12)11 分包与外购 (13)12 大件部件情况（如有）.......................................................................... 错误!未定义书签。

13 技术偏差表 (15)1总则1.1本技术条件书适用于江苏新海发电有限公司240米烟囱钢内筒钛钢复合材料招标。

它提出了对筒体结构材料性能、质量控制、供货和检验等方面的技术要求。

1.2本技术条件书所提出的是最低限度的要求，并未对一切技术细节作出详细规定，也未充分引述所执行的标准和规范的条文。

卖方应提供符合本技术条件书和现行国家相关标准的优质产品。

1.3对国家有关安全、环保等方面的强制性标准，卖方必须满足。

1.4如果卖方没有以书面方式对本技术条件书的条文提出异议，买方将认为卖方完全接受本技术条件书的要求。

1.5本技术条件书所使用的标准，如与卖方所执行的标准发生矛盾时，应按较高的标准执行。

1.6本技术条件书为工程合同的附件，与合同正文具有同等效力。

2 概述江苏新海发电有限公司2套1000MW烟气脱硫脱硫烟囱工程烟气脱硫采用石灰石—石膏湿法脱硫系统，不设GGH 加热系统。

烟囱钢内筒高240m，钢内筒直径8.5m，两台炉各用一个烟囱内筒。

钢筋混凝土外筒顶标高为233m，比钢内筒低7.0m。

烟气温度：正常运行时，约为40-60︒C；事故工况，约为140-200︒C。

本工程烟囱钢内筒从烟道口下部导流板向上，采用爆炸－轧制钛钢复合板，烟道口以下，至基础顶面采用Q235B钢, 该Q235B钢不在招标范围内。

各位老师，大家上午好。

我今天试讲的内容为“铸造钛合金及其成形工艺”，分四个部分进行讲述。

一、铸造钛合金的分类二、钛合金的特性三、钛合金的铸造性能四、钛合金的成形方法一、铸造钛合金的分类钛是同素异构体，熔点1720℃，882℃为同素异构转变温度。

α-Ti是低温稳定结构，呈密排六方晶格；β-Ti是高温稳定结构，呈体心立方晶格。

不同类型的钛合金，就是在这两种不同结构中添加不同种类、不同数量的合金元素，使其改变相变温度和相分含量而得到的。

室温下钛合金有三种基体组织（α、β、α+β），故钛合金也相应分为三类。

1.α钛合金它是α相固溶体组成的单相合金。

耐热性高于纯钛，组织稳定，抗氧化能力强，500~600℃下仍保持其强度，抗蠕变能力强，但不能进行热处理强化。

牌号有TA7、TA8等。

2.β钛合金它是β相固溶体组成的单相合金。

不经热处理就有较高的强度，淬火时效后合金得到了进一步强化，室温强度可达1373~1668MPa，但热稳定性较差，不宜在高温下使用。

牌号有TB1、TB2等。

3.α+β钛合金它由α及β相组成，α相为主，β相少于30%。

此合金组织稳定，高温变形性能好，韧性和塑性好，能通过淬火与时效使合金强化，热处理后强度何必退火状态提高50%~100%，高温强度高，可在400~500℃下长期工作，热稳定性稍逊于α钛合金。

牌号有TC1、TC4、TC6等。

二、钛合金的特性钛及钛合金是一种新型的、很有发展潜力和应用前景的结构材料，具有许多优良特性，主要体现在如下几个方面：1. 比强度高。

钛合金的密度仅为钢的60%左右，约4.5g/cm3，但强度却高于钢，如抗拉强度为686—1176MPa，是现代工程金属材料中最高的。

几种金属材料在不同温度下的比强度，可以看出，用钛合金代替钢和铝合金而降低重量是相当可观的。

资料介绍，自20世纪60年代中期起，美国将81%的钛合金用于航空工业，其中40%用于发动机构件，36%用于飞机骨架，甚至的蒙皮、紧固件及起落架等也使用钛合金，大大提高了飞机的飞行性能。

钛管换热器的换热管与管板焊接工艺介绍文章介绍了以海水作为冷却介质的换热器中一种以爆炸复合钛钢板作管板、以钛管作换热管的换热管与管板焊接的工艺评定及生产制作中的焊接工艺。

文章为钛制换热器的生产制造提供可借鉴经验。

标签：钛管换热管；复合钛钢板管板；换热管与管板工艺评定；生产制作滨海电站的换热器设备若采用常规不锈钢管做换热管、低合金钢作管板，管板和换热管会在一两年内发生严重的点腐蚀、溃蚀等现象，使用周期短，不但成本高而且有碍生产。

我公司设计制造的以钛管作为换热管、复合钛钢板作为管板的换热器经厂家使用取得了良好的抗腐蚀效果。

文章将介绍此设备换热管与管板的工艺评定及生产制作工艺。

1 设备简介我公司为南方沿海某电厂390MW热电联产燃气蒸汽联合循环机组配套设计制造的水（除盐水）-水（海水）热交换器，其结构图如图1所示，公称通径DN1400mm，换热面积1200m2，总长11000mm，热换管为西安宝钛美特法力诺？覫19x0.5mmTA2钛焊管，卧式平盖管箱折流杆换热器，换热器型号SSL-1200-1，单回程，开式循环冷却水（海水）进入水-水热交换器管程，将壳侧闭式循环冷却水（除盐水）冷却后排入循环水排水管，闭式循环冷却水回水经闭式循环冷却水泵升压，经过水-水热交换器冷却后，向客户提供冷却水。

1-前管箱2-管板3-前导流筒4-壳体5-折流圈6-换热管7-后导流筒8-后管箱图1 钛管换热器结构图换热器壳体圆筒、壳体进出水管、进出水管法兰均为普通碳素结构钢Q235-B；管箱筒节用爆炸复合钛钢板（TA2+Q235-B），管箱进出水管用优质碳素结构钢20管（内衬丁基橡胶HY2D），管箱法兰亦为普通碳素结构钢Q235-B （内衬丁基橡胶HY2D）；管板采用爆炸复合钛钢板（TA2+Q345R）；换热管采用TA2钛管。

该设备要求按GB151-1999《管壳式换热器》，对主要焊缝的无损检测A、B 类焊缝进行20%的射线探伤，按照JB/T4730.2-2005标准的Ⅲ级合格。

6.2.2金属基复合材料的基本性能
5. 耐磨性好 6. 良好的疲劳性能和断裂韧性 良好的界面结合状态可有效传递载荷, 阻止裂纹的扩展， 提高材料的断裂韧性. 7. 不吸潮， 不老化，气密性好
6.2.3 金属基体在复合材料中的作 用
1. 固结增强体 2. 传递和承受载荷 3. 赋予复合材料一定形状， 保证复合材 料具有一定的可加工性. 4. 复合材料的强度、 刚度、密度、耐高 温、 耐介质、 导电、导热等性能均与基 体的相应性质密切相关.
二、钛及钛合金
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，在航空工业和化学工业 中得到了广泛的应用。化学性质十分活泼，缺点是 在真空或惰性气体中进行生产，成本高，价格贵。
钛基复合材料
二、钛及钛合金
（一）纯钛 钛是一种银白色的金属，密度小，熔点高，高的 比强度和比刚度，较高的高温强度。钛的热膨胀系数 很小，热应力较小，导热性差，切削、磨削加工性能 较差。在空气中，容易形成薄而致密的惰性氧化膜， 在氧化性介质中的耐蚀性优良，在海水等介质中也具 有极高的耐蚀性；钛在不同浓度的酸（ HF 除外）以及 碱溶液和有机酸中，也具有良好的耐蚀性。 纯钛具有同素异构转变，在882.5℃以上直至熔点 具有体心立方晶格，称为β —Ti。在882.5℃以下具有 密排六方晶格，称为α —Ti。
（二）钛合金
钛合金分为α 型钛合金 β 型钛合金 α +β 型钛合金 以TA、TB和TC表示其牌号
三、铜及铜合金
在自然界中既以矿石的形式存在，又以纯金属的形 式存在。其应用以纯铜为主。铜及铜合金的产品中， 80%是以纯铜被加工成各种形状供应的。
（一）纯铜 呈紫红色，又称紫铜。属重金属范畴，无同素异构 转变，无磁性。最显著的特点是导电、导热性好，仅次于 银。 高的化学稳定性，在大气、淡水中具有良好的抗蚀 性，在海水中的抗蚀性较差。 纯铜具有立方面心结构，极优良的塑性，可进行冷热 压力加工。

飞机机身是什么材料
飞机机身是飞机的主体部分，承担着飞机的结构支撑和载荷传递功能。

飞机机身的材料选择直接关系到飞机的安全性、飞行性能和使用寿命。

那么，飞机机身是由什么材料构成的呢？
飞机机身的材料主要包括金属材料、复合材料和塑料材料。

在早期，飞机机身主要采用金属材料，如铝合金、钛合金和钢材等。

这些金属材料具有较高的强度和韧性，能够满足飞机机身的结构要求。

但是，金属材料也存在着重量较大、腐蚀易损等缺点，限制了飞机的飞行性能和使用寿命。

随着科技的进步和材料工艺的发展，复合材料逐渐应用于飞机机身的制造中。

复合材料是由两种或两种以上的不同材料组成的材料，具有轻质、高强度、抗腐蚀等优点。

目前，碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料和有机纤维复合材料等已经成为飞机机身的主要材料。

这些复合材料不仅可以有效减轻飞机的自重，提高飞机的燃油效率，还能够提高飞机的抗疲劳性能和抗腐蚀性能，延长飞机的使用寿命。

除了金属材料和复合材料，塑料材料也开始在飞机机身中得到应用。

塑料材料具有重量轻、成型性好、抗腐蚀等特点，能够满足飞机机身的轻量化和结构复杂化的需求。

目前，聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂和环氧树脂等塑料材料已经成为飞机机身的重要材料。

总的来说，飞机机身的材料选择是一个综合考量的结果，需要根据飞机的使用环境、飞行性能要求和制造成本等因素进行综合考虑。

随着科技的不断进步，飞机机身的材料将会不断更新和改进，以满足飞机的安全性、经济性和环保性的要求。

飞机机身的材料选择对于飞机的性能和安全具有重要的影响，未来的飞机机身材料将会更加轻量化、高强度化和多功能化，为飞机的发展开辟更广阔的空间。

2023 年第 43 卷航　空　材　料　学　报2023，Vol. 43第 6 期第 1 – 19 页JOURNAL OF AERONAUTICAL MATERIALS No.6 pp.1 – 19引用格式：王敏涓，黄浩，王宝，等. 连续SiC纤维增强钛基复合材料应用及研究进展[J]. 航空材料学报，2023，43(6)：1-19.WANG Minjuan，HUANG Hao，WANG Bao，et al. Application and research progress of continuous SiC fiber reinforced titanium matrix composite materials[J]. Journal of Aeronautical Materials，2023，43(6)：1-19.连续SiC纤维增强钛基复合材料应用及研究进展王敏涓1,2, 黄 浩1,2*, 王 宝1,2, 韩 波1, 杨平华1, 黄 旭1（1．中国航发北京航空材料研究院，北京 100095；2．中国航空发动机集团 先进钛合金重点实验室，北京 100095 ）摘要：连续SiC纤维增强钛基（SiC f/Ti）复合材料具有比强度高、比模量高、耐高温等特点，在航空航天领域具有重要的应用前景。

本文总结了SiC f/Ti复合材料的应用、制备、性能调控和检测技术，并提出了SiC f/Ti复合材料未来需要突破的瓶颈问题。

SiC f/Ti复合材料单向性能优异，在环类转动件（叶环、涡轮盘等）、杆件（涡轮轴、连杆、紧固件等）以及板类构件（飞机蒙皮等）具有明显应用优势。

常用的SiC f/Ti复合材料的制备方法有箔压法和基体涂层法，箔压法适合制备板类结构件，基体涂层法适用于缠绕形式的结构件，如环、盘以及杆等。

SiC f/Ti复合材料的性能主要取决于SiC纤维、钛合金基体以及纤维/基体界面。

SiC纤维微观结构和性能对制备工艺具有较强的敏感性，通过反应器结构和沉积条件调控获得性能稳定的SiC纤维是研究重点之一。

的单位之 一 。 自2 0 世 纪 6 0 年代开始组织专业 科研 人 员先后成功开 发 出钛／钢 、 不 锈钢／钢 、 镍／钢 、 铝／钢等五 十多利
不 同规格的金属复合材料 ， 形成 了稀有 、 有色 、 黑 色金属复合材料系列产品 ， 并最早实现 工 业 化生产 。 同时研究扁
功钛 、
锆、
钽 、
西安天力金属复合材料有限公司成立于 2 0 0 3 年 1 2 月 ， 是 陕西省科技厅和西安市科技局认证 的高新技术企业 ， 辱
有完善的科技创新体系和雄厚的科研 实力。
公 司 前身是西 北有色金属 研 究 院下 属 的金属 复合材料研 究所 ， 是 国 内最 早从 事有色金 属爆炸复合材料研 究开 发
1 1 0 余 台套 及 三 块条件 优 越 的爆炸场 地 。 目前 已 形 成 了 年产 1 5 0 0 0 吨层 状金 属 复合材料的生 产 能力 。
地址 ：西安市经济技术开发区淄 胃工 业 园西金路1 9 号
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量体系认证 ， 并获得多家国际知名公司 的合格供应商认证 ， 如英国B P 公司 、 法国A LS TO M 公 司 、 日本三 井造船 、 刺
国东华等 ． 是 国际市场上 具有一 定影 响的爆炸复合层 状金属复合材料制造企业 之一 。
公 司 现有 员 、 技术开 发人员 5 9 人 ， 生产厂 房2 3 0 0 0 余平方米 ， 拥有各类生 产设 雀
铌等稀有、
有色金属复合材料焊接技术 ， 取得了二 十余项重大科研成果 ， 是钛钢复合板 、
钛不锈钷
复合板国家标准 ( G B 8 5 4 7 — 8 7 和G B 8 5 4 6 — 8 7 ) 以及 卫 星用钛 一 不 锈钢爆炸复合过渡接头国军标 ( GJ B 3 7 9 7 — 9 9 ) 邯

过渡金属复合材料发展历史
过渡金属复合材料是一种具有优异性能和广泛应用前景的新型
材料。

它由过渡金属（如钛、铝、镁等）与其他材料（如陶瓷、聚
合物等）复合而成，具有高强度、耐腐蚀、耐磨损等优点，因此在
航空航天、汽车、电子、化工等领域有着重要的应用价值。

下面我
们来看一下过渡金属复合材料的发展历史。

20世纪50年代，随着航空航天、国防和核工业的迅速发展，
对轻质、高强度、高温、耐腐蚀等性能要求越来越高，传统金属材
料已经难以满足需求。

为了满足这些需求，人们开始尝试将过渡金
属与其他材料进行复合，以期望获得更优异的性能。

最早的过渡金
属复合材料可以追溯到20世纪60年代，当时美国航空航天领域开
始研究钛基复合材料，用于制造高温零部件。

随着科学技术的不断进步，过渡金属复合材料的研究逐渐深入，涉及到多种过渡金属和其他材料的复合。

在材料科学、金属学、化
学等多个领域的交叉研究中，人们发现了许多新的复合材料体系，
如镁基复合材料、铝基复合材料等。

这些复合材料不仅具有传统金
属材料的优点，还克服了它们的缺点，成为了新一代材料领域的研
究热点。

近年来，随着3D打印、纳米技术等新技术的发展，过渡金属复合材料的研究又迎来了新的突破。

人们开始尝试利用这些新技术，制备具有特殊结构和性能的过渡金属复合材料，以满足不同领域的需求。

总的来说，过渡金属复合材料的发展历史可以说是一个不断探索、不断创新的过程。

它的发展不仅推动了材料科学领域的进步，也为各个应用领域提供了更多的选择。

相信随着科学技术的不断发展，过渡金属复合材料一定会有更广阔的应用前景。

⾦属基复合材料以⾦属或合⾦为基体，并以纤维、晶须、颗粒等为增强体的复合材料。

按所⽤的基体⾦属的不同，使⽤温度范围为350～120℃。

其特点在⼒学⽅⾯为横向及剪切强度较⾼，韧性及疲劳等综合⼒学性能较好，同时还具有导热、导电、耐磨、热膨胀系数⼩、阻尼性好、不吸湿、不⽼化和⽆污染等优点。

例如碳纤维增强铝复合材料其⽐强度3～4×107mm，⽐模量为6～8×109mm，⼜如⽯墨纤维增强镁不仅⽐模量可达1.5×1010mm，⽽且其热膨胀系数⼏乎接近零。

⾦属基复合材料按增强体的类别来分类，如纤维增强(包括连续和短切)、晶须增强和颗粒增强等，按⾦属或合⾦基体的不同，⾦属基复合材料可分为铝基、镁基、铜基、钛基、⾼温合⾦基、⾦属间化合物基以及难熔⾦属基复合材料等。

由于这类复合材料加⼯温度⾼、⼯艺复杂、界⾯反应控制困难、成本相对⾼，应⽤的成熟程度远不如树脂基复合材料，应⽤范围较⼩。

树脂基复合材料通常只能在350℃以下的不同温度范围内使⽤。

近些年来正在迅速开发研究适⽤于350℃～1200℃使⽤的各种⾦属基复合材料。

⾦属基复合材料是以⾦属或合⾦为基体与各种增强材料复合⽽制得的复合材料。

增强材料可为纤维状、颗粒状和晶须状的碳化硅、硼、氧化铝及碳纤维。

⾦属基体除⾦属铝、镁外，还发展有⾊⾦属钛、铜、锌、铅、铍超合⾦和⾦属间化合物，及⿊⾊⾦属作为⾦属基体。

⾦属基复合材料除了和树脂基复合材料同样具有⾼强度、⾼模量外，它能耐⾼温，同时不燃、不吸潮、导热导电性好、抗辐射。

是令⼈注⽬的航空航天⽤⾼温材料，可⽤作飞机涡轮发动机和⽕箭发动机热区和超⾳速飞机的表⾯材料。

⽬前不断发展和完善的⾦属基复合材料以碳化硅颗粒铝合⾦发展最快。

这种⾦属基复合材料的⽐重只有钢的1/3，为钛合⾦的2/3，与铝合⾦相近。

它的强度⽐中碳钢好，与钛合⾦相近⽽⼜⽐铝合⾦略⾼。

其耐磨性也⽐钛合⾦、铝合⾦好。

⽬前已⼩批量应⽤于汽车⼯业和机械⼯业。

Ｓｉ、Ａｌ—ｃｕ和Ａｌ—Ｆｅ等体系。增强体主要有Ｓｉｃ颗粒、 Ａ１２０３颗粒、Ｂｃ４颗粒、ＴｉＣ颗粒等。其中采用ＳｉＣ颗 粒增强的铝基复合材料具有性能高、价格低、密度 小等优点，是目前应用最广泛的铝基复合材料，在 国外已经实现规模化生产。美国ＤｗＡ公司用ＳｉＣ颗 粒增强６０９２铝基复合材料代替铝合金制造Ｆ—１６战 斗机的垂直尾翼，提高寿命１７倍。Ｅｕｒｏｃｏｐｔｅｒ公司已
按照基体和增强体的不同，金属基复合材料可 按照如下分类。 按基体材料分为：黑色金属基（钢、铁）、有色 金属基（铝基、锌基、镁基、铜基、钛基、镍基）、耐 热金属基、金属间化合物基复合材料等。目前铝基、 镁基、钛基复合材料发展较为成熟，已逐步应用于 航空航天、电子、汽车等工业领域。 按增强体分为：连续纤维增强金属基复合材料； 非连续增强金属基复合材料（颗粒、短纤维、晶须增 强金属基复合材料）；混杂增强金属复合材料、层板金 属基复合材料；自生增强金属基复合材料（包括反应、 定向凝固、大变形等途径自生颗粒、晶须、纤维状增 强体）等。其中，自生复合材料的增强相在热力学上 是稳定的，界面结合强度高，而且增强体的尺寸和体 积分数可以通过工艺参数控制，是目前研究的热点。
Hale Waihona Puke 在金属基体中加入适量的高强度、高模量、低 密度的纤维、晶须及颗粒等增强体，可显著提高 复合材料的比强度和比模量。如：碳纤维密度只有
１．８５咖ｍ３，最高强度可达７，ｏｏｏＭＰａ，比铝合金强度
高出１０倍以上。石墨纤维的最高模量可达９００ＧＰａ， 比普通钢材要高４倍以上，而Ｂ纤维、Ｓｉｃ颗粒的密度
２金属基复合材料的分类
４典型的金属基复合材料
４．１铝基复合材料 铝及铝合金具有密度低、塑韧性好、导热导电 性较好等优点，但其熔点低、耐磨性差的缺陷限制 了其在更广范围和更高领域的应用。而铝基复合材 料通过增强相的加入使之具有高比强度、高比刚度、 耐磨性好、尺寸稳定性好以及易于加工等一系列优 良特性，在航空航天、汽车、电子等工业领域具有十 分广泛的应用前景。 铝基复合材料常用的基体有Ａｌ—Ｍ

攀 枝 花 钛 矿
钛的珍贵性在于比重小，强度高。钛比铁强韧的多，比重却仅为铁 的一半多点，而且不会生锈；钛比铝的比重大不足2倍，但是强度是铝的 3倍，而且耐热性远高于铝。钛合金的性能更加优良，钛合金的比强度 （强度/密度）是不锈钢的3.5倍，铝合金的1.3倍，镁合金的1.6倍。比强 度是目前工业金属中最高的。钛合金在540℃的比强度高于钢，这种优点 首先应用于航空发动机。钛合金又能抗住200℃低温而不破坏。钛合金是
TA2，TA3，钛合金是TC4，TC11，TA9，TA10等。这些合金，大部分为仿制俄、美、英、日等发
达国家的钛合金，少部分为近10年来自主开发的钛合金。西北有色金属研究院自主研发的Ti-31， Ti-75，CT20，Ti-40，TC21等合金在舰船、航空航天领域已获得重要工程应用。在高温钛合金方 面，我国已实现工程化应用的成熟钛合金是TC4（400℃），TC6（450℃），TC11（500℃），
现代超音速飞机、火箭、导弹和航天飞机等不可缺少的材料。
美国F14A和F15A飞机用钛及其它材料的比重：钛合金25％25.8 ％；铝合金35％37.5％；钢17％5.5％；复合材料1.2％；其它30.2%。
钛合金作为耐热和耐蚀材料，在许多情况下可以替代镁合金和铝合
金，也可代替不锈钢。应用于化工、石油、发电、冶金等部门。 纯钛在常压下有2种同素异晶结构：882.5℃以下是密排六方晶格α －Ti；以上是体心立方晶格β－Ti。合金元素的作用是提高或者降低 β/α转变温度，即稳定α相或稳定β相。Al、Ca等元素主要是稳定α
α钛合金一般在800℃以下均为α相，不能热处理强化。强化方法是 加工硬化和合金元素的固溶强化。工业纯钛室温拉伸强度在35－ 70kg/mm2（Mpa）具有很高的工艺塑性（延伸率30％），适合冷态下 加工成型为各种板材结构件和冲压件（飞机上受力不大的部件）。焊接 性能好。典型牌号是TC1。 β钛合金，可以通过淬火和时效实现强化。工业上使用的钛合金大

金属基复合材料的类型金属基复合材料是一种由金属基体和增强体组成的复合材料。

金属基体通常占据主导地位，承担大部分载荷，而增强体则起到增强材料性能的作用。

根据增强体的类型、形状、尺寸和分布，金属基复合材料可分为多种类型。

以下是几种常见的金属基复合材料类型：1. 按增强体形状分类（1）颗粒增强金属基复合材料：增强体为颗粒状，如陶瓷颗粒、金属颗粒等。

这种复合材料具有较好的韧性和耐磨性，但强度和刚度相对较低。

（2）纤维增强金属基复合材料：增强体为纤维状，如碳纤维、玻璃纤维、硼纤维等。

这种复合材料具有较高的强度和刚度，但韧性和耐磨性相对较低。

（3）晶须增强金属基复合材料：增强体为晶须状，如氧化铝晶须、碳化硅晶须等。

这种复合材料具有较高的强度和刚度，较好的韧性和耐磨性。

2. 按增强体材料分类（1）陶瓷增强金属基复合材料：增强体为陶瓷材料，如氧化铝、碳化硅等。

这种复合材料具有较高的硬度和耐磨性，但韧性较低。

（2）金属增强金属基复合材料：增强体为金属材料，如不锈钢、钛合金等。

这种复合材料具有较高的强度和韧性，但耐磨性相对较低。

（3）塑料增强金属基复合材料：增强体为塑料材料，如聚四氟乙烯、聚酰亚胺等。

这种复合材料具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，但强度和刚度较低。

3. 按增强体分布方式分类（1）连续增强金属基复合材料：增强体呈连续分布，如纤维增强金属基复合材料。

这种复合材料具有较高的强度和刚度，但韧性和耐磨性相对较低。

（2）非连续增强金属基复合材料：增强体呈非连续分布，如颗粒增强金属基复合材料。

这种复合材料具有较好的韧性和耐磨性，但强度和刚度相对较低。

4. 按制备工艺分类（1）铸造法制备的金属基复合材料：采用铸造工艺将增强体与金属基体结合，如陶瓷颗粒增强铝基复合材料。

（2）粉末冶金法制备的金属基复合材料：采用粉末冶金工艺将增强体与金属基体结合，如碳纤维增强铜基复合材料。

（3）热压法制备的金属基复合材料：采用热压工艺将增强体与金属基体结合，如碳化硅晶须增强钛基复合材料。

常用几种特种金属材料的耐腐蚀特点及应用Several Special Metal Corrosion Resistance Characteristics and their Using Status南京奇石乐电气有限公司有色金属事业部技术支持:025-总工程师:张清彪前言随着国内经济的快速发展尤其是化工行业的技术改造升级的加快，特种金属材料在国内的应用越来越广泛，南京宝色钛业有限公司通过近几年的研究及开发已成为国内最大的特种金属材料设备制造加工企业之一，结合国内近几年特种金属材料的应用发展状况，对国内近几年及正在逐步推广应用的几种特种金属材料进行了分析整理，并对这几种特种金属材料的推广使用提出了一些建议,希望能够引起国内相关主管部门及设备生产厂家的重视。

上世纪90年代前，由于国内石化、化工等行业发展缓慢及与国外的同行接触较少，因此特种金属材料在石化、化工等相关行业的推广应用也相对滞后，设备用材主要还是集中在碳钢、不锈钢，以及应用一些廉价的防腐方式（采用搪瓷，橡胶衬里、或耐蚀涂料等）近些年来,国内经济的快速发展，尤其是石油、化工等相关行业的大力发展，对生产设备的材料也提出了越来越高的防腐要求，从而也带动了国内相关研究院所加工企业（如合肥通用所、宝鸡有色金属加工厂等）对此的开发研究，以及相关设备制造厂家特种金属材料设备制造技术装备能力的提高（如爆炸复合技术的应用），这期间也离不开国家政府的推动（国家钛办、中石化国产化办公室），尤其是国产化进程的加快。

同时一些国际特种材料供应商（德国克虏勃、美国冶联公司等）的大力宣传也推动了特材应用步伐，这些因素都在不同程度上推动了国内特种金属材料的开发应用。

以下整理分析了几种特种金属材料的特点及应用。

一.钛及钛合金中国钛合金的生产与国外基本同步，但其推广应用要落后一些，尤其是民用。

同时由于近几年来国外走私钛材及一些设备加工企业的无序竞争，一些不具备生产能力的企业以及一些中小乡镇企业采用劣质材料或以次充好也在一定程度上扰乱了钛设备市场，使设备使用厂家谈‘钛’色变，因此这种状况也对中国的钛设备行业的发展起到一定阻碍作用，须引起相关管理部门的注意，并且也应成为正在发展的其他特材的前车之鉴，常用钛材牌号（有国家材料标准）TA1 (Grade2) 工业纯钛TA2 (Grade3) 工业纯钛TA9 (Grade11) Ti-0.2PdTA10 (Grade12) Ti-0.3Mo-0.8NiTC4 (AB-1) Ti-6Al-4V1.钛材的耐腐蚀特点钛是具有强烈钝化倾向的金属，在空气中和氧化性或中性水溶液中能迅速生成一层稳定的氧化性保护膜，即使因为某些原因膜遭破坏，也能迅速自动恢复。

爆炸焊接和爆炸复合材料金属爆炸焊接是介于金属物理学、爆炸物理学和焊接工艺学之间的一门边缘学科，爆炸焊接又是用炸药作能源进行金属间焊接和生产金属复合材料的一种很有实用价值的高新技术。

它的最大特点是在一瞬间能将相同的、特别是不同的和任意的金属组合，简单、迅速和强固地焊接在一起。

它的最大用途是制造大面积的各种组合、各种形状、各种尺寸和各种用途的双金属及多金属复合材料。

1 爆炸焊接的过程将炸药、雷管、覆板和基板在基础（地面）上安装起来。

当置于覆板之上的炸药被雷管引爆后，炸药的爆炸化学反应经过一段时间的加速便以爆轰速度在覆板上传播。

随着爆轰波的高速推进和爆炸产物的急骤膨胀，炸药化学能的大部分便转换成高速运动的爆轰波和爆炸产物的动能。

随后该动能的一部分传递给覆板，从而推动覆板向基板高速运动。

在两板之间的空气迅速和全部排出的同时，覆板和基板随即在接触点上依次发生撞击。

在这个过程中，在两板间的接触面上，借助波的形成，一薄层金属由于倾斜撞击和切向应力的作用而发生强烈的塑性变形。

在此过程中又借助于金属塑性变形的热效应将覆板高速运动的动能的90％～95％转换成热能。

如此大量的热能在近似绝热的情况下促使塑性变形后的金属的温度升高。

当此温度达到其熔点以后，就会使紧靠界面的一薄层塑性变形的金属发生熔化。

剩余的热能还会使部分塑性变形的金属发生回复和再结晶，并使双金属整体的温度升高。

由金属物理学的原理可知，在爆炸焊接过程中，由于不同金属间的高的浓度梯度，界面上的高压、高温和高温下金属的塑性变形及熔化等条件的存在及其综合作用，必然导致基体金属原子间的相互扩散。

这样，当界面上那一薄层塑性变形的和熔化了的金属迅速冷凝后，便在界面上形成了包括金属塑性变形特征、熔化特征和原子间相互扩散特征的结合区。

此结合区就是2种金属之间的焊接过渡区，亦称焊接接头。

众所周知，爆炸焊接双金属的结合区在一般和正常的情况下还具有波形特征（图2）。

此波形的形成与爆炸载荷在金属中和界面上的波动传播有关，并且不同强度和特性的金属材料，在不同强度和特性的爆炸载荷作用下，发生不同强度和特性的相互作用──冲击碰撞，便在结合界面上形成不同形状和参数（波长、波辐和频率）的波形。

制造飞机的材料飞机制造材料飞机作为现代航空工业的重要组成部分，其制造材料的选择对飞机的性能、安全和经济性都有着至关重要的影响。

在飞机制造中，涉及的材料种类繁多，包括金属材料、复合材料、塑料材料等。

本文将就飞机制造中常用的材料进行介绍，以及它们在飞机制造中的应用。

金属材料是飞机制造中最常用的材料之一，主要包括铝合金、钛合金和钢材。

铝合金因其具有良好的强度和轻质特性，被广泛应用于飞机机身、机翼和其他结构件的制造中。

同时，铝合金还具有良好的耐腐蚀性能，能够满足飞机在各种环境条件下的使用要求。

钛合金具有较高的强度和良好的耐腐蚀性能，被广泛应用于飞机的发动机和部分结构件的制造中。

钛合金的使用可以有效减轻飞机的重量，提高飞机的燃油效率。

钢材在飞机制造中主要用于制造飞机的部分结构件，如起落架、发动机支架等，因其具有较高的强度和耐磨性，能够满足飞机在使用过程中的高强度要求。

除了金属材料，复合材料也是飞机制造中广泛应用的材料之一。

复合材料由两种或两种以上的材料组合而成，具有良好的强度和轻质特性，被广泛应用于飞机的结构件和外壳的制造中。

碳纤维复合材料因其具有较高的强度和刚度，被广泛应用于飞机的机翼、尾翼和机身等部位的制造中。

玻璃纤维复合材料具有良好的抗冲击性和耐腐蚀性能，被广泛应用于飞机的内饰件和部分结构件的制造中。

同时，复合材料的使用可以有效减轻飞机的重量，提高飞机的燃油效率，降低飞机的运营成本。

此外，塑料材料也在飞机制造中发挥着重要作用。

塑料材料具有良好的成型性和耐腐蚀性能，被广泛应用于飞机的内饰件、隔热材料和部分结构件的制造中。

塑料材料的使用可以有效降低飞机的重量，提高飞机的燃油效率，减少飞机的运营成本。

总的来说，飞机制造中涉及的材料种类繁多，每种材料都有其独特的特性和应用领域。

在飞机制造中，材料的选择需要综合考虑飞机的设计要求、使用环境和经济性等因素，以确保飞机具有良好的性能、安全性和经济性。

随着科学技术的不断进步，飞机制造材料的研发和应用也将不断取得新的突破，为飞机的发展注入新的动力。