幾種常見鈦合金材料的特性及應(yīng)用

鈦合金具有很高的比強(qiáng)度（強(qiáng)度和密度之比），鈦合金已在航空、軍工、造船、化工、冶金、機(jī)械、醫(yī)療等領(lǐng)域起著不可替代的作用。例如，鈦與鋁、鉻、釩、鉬、錳等元素組成的合金，經(jīng)過熱處理，強(qiáng)度極限可達(dá)1176.8-1471MPa，　比強(qiáng)度達(dá)27-33，與它相同強(qiáng)度的合金鋼，其比強(qiáng)度只有15.5-19。鈦合金不僅強(qiáng)度高，而且耐腐蝕，因此在船舶制造、化工機(jī)械和醫(yī)療器械方面都有廣泛的應(yīng)用。其中耐蝕性鈦合金主要用于各種強(qiáng)腐蝕環(huán)境的反應(yīng)器、塔器、高壓釜、換熱器、泵、閥、離心機(jī)、管道、管件、電解槽等。但由于鈦及其合金的價(jià)格較高，限制了它們的應(yīng)用。

α鈦合金在室溫和使用溫度下呈α型單相狀態(tài)，不能熱處理強(qiáng)化（退火是唯一的熱處理形式），主要依靠固溶強(qiáng)化。室溫強(qiáng)度一般低于β型和α+β型鈦合金（但高于工業(yè)純鈦），而在高溫（500-600℃）下的強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度卻是三類鈦合金中最高的；且組織穩(wěn)定、抗氧化性和焊接性能好，耐蝕性和可切削加工性能也較好，但塑性低（熱塑性仍然良好），室溫沖壓性能差。其中使用最廣的是TA7，它在退火狀態(tài)下具有中高強(qiáng)度和足夠的塑性，焊接性良好，可在500℃以下使用；當(dāng)其間隙雜質(zhì)元素（氧、氫、氮等）含量極低時(shí)，在超低溫時(shí)還具有良好的韌性和綜合力學(xué)性能，是優(yōu)良的超低溫合金之一。TA4的抗拉強(qiáng)度比工業(yè)純鈦稍高，可做中等強(qiáng)度范圍的結(jié)構(gòu)材料。國(guó)內(nèi)主要用作焊絲。TA5、TA6用于400℃以下在腐蝕介質(zhì)中工作的零件及焊接件，如飛機(jī)蒙皮、骨架零件、壓氣機(jī)殼體、葉片、船舶零件等。TA7用于500℃以下長(zhǎng)期工作的結(jié)構(gòu)件和各種模煅件，短時(shí)使用可到900℃。亦可用于超低溫（-253℃）部件（如超低溫用的容器）。

β鈦合金的主要合金元素是鉬、鉻、釩等β相穩(wěn)定化元素，在正火和淬火時(shí)很容易將高溫β相保留到室溫，獲得較穩(wěn)定的β相組織，故稱β型鈦合金。β型鈦合金可熱處理強(qiáng)化，有較高的強(qiáng)度，焊接性能和壓力加工性能良好；但性能不夠穩(wěn)定，熔煉工藝復(fù)雜，故應(yīng)用不如α型及α+β型鈦合金廣泛。可用于350℃以下工作的零件，主要用于制造各種整體熱處理（固溶、時(shí)效）的板材沖壓件和焊接件；如壓氣機(jī)葉片、輪盤、鈦軸類等重載荷旋轉(zhuǎn)件以及飛機(jī)的構(gòu)件等。TB2合金一般在固溶處理狀態(tài)下交貨，在固溶、時(shí)效后使用。

α+β型鈦合金在室溫呈α+β型兩相組織，因而得名α+β型鈦合金。它具有良好的綜合力學(xué)性能，大多可熱處理強(qiáng)化（但TC1、TC2、TC7不能熱處理強(qiáng)化），鍛造、沖壓及焊接性能均較好，可切削加工、室溫強(qiáng)度高，150-500℃以下具有較高的耐熱性，有的（如TC1、TC2、TC3、TC4）還具有良好的低溫韌性和良好的抗海水應(yīng)力腐蝕及抗熱鹽應(yīng)力腐蝕能力；缺點(diǎn)是組織不夠穩(wěn)定。這類合金以TC4應(yīng)用最為廣泛，用量約占現(xiàn)有鈦合金生產(chǎn)量的一半。該合金不僅具有良好的室溫、高溫和低溫力學(xué)性能，且在多種介質(zhì)中具有優(yōu)良的耐蝕性，同時(shí)可焊接、冷熱成形，并可通過熱處理強(qiáng)化；因而在宇航、船艦以及化工等工業(yè)部門均獲得廣泛應(yīng)用。

TC1、TC2可用于400℃以下工作的沖壓件、焊接件以及模鍛件和彎曲加工的各種鈦零件。這兩種合金還可以用作低溫結(jié)構(gòu)材料。TC3、TC4可用作400℃以下長(zhǎng)期工作的零件、結(jié)構(gòu)用的模件、各種容器、泵、低溫部件、船艦?zāi)蛪簹んw、坦克履帶等。強(qiáng)度比TC1、TC2高。TC6可在400℃以下使用，主要用作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)材料。TC9可用于制造在560℃以下長(zhǎng)期工作的零件，主要用在飛機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)盤和葉片上。TC10可用于制造在450℃以下長(zhǎng)期工作的零件，如飛機(jī)結(jié)構(gòu)零件、起落架、蜂窩連接構(gòu)件、導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)外殼、武器結(jié)構(gòu)件等。