钛材生产工艺

碘法钛TAD这是以碘化物法所获得的高纯度钛，故称碘法钛，或称化学纯钛。但是，其中仍然还有氧 •碘法钛TAD这是以碘化物法所获得的高纯度钛，故称碘法钛，或称化学纯钛。但是，其中仍然还有氧 •氮•碳•这类间隙杂质元素，它们对纯钛的力学性能影响很大。随着钛的纯度提高，钛的强度、硬度明显下降。故其由于高纯度的钛强度较低，它作为结构材料应用意义不大，故在工业中很少用。目前在工业中广泛使用的是工业纯钛和钛合金。钛材生产工艺目前，金属钛生产的工业方法是可劳尔法，产品为海绵钛。制取钛材传统的工艺是将海绵

钛经熔铸成锭，再加工而成钛材。按此，从采矿到制成钛材的工艺过程的主要步骤为： 钛矿-采矿-选矿-太精矿-富集-富钛料-氯化-粗TiCI4-精制-纯TiCI4-镁还原-海绵钛-熔铸-钛锭-加工-钛材或钛部件上述步骤中如果采矿得到的是金红石，则不必经过富集，可以直接进行氯化制取粗TiCI4。另外，熔铸作业应属冶金工艺，但有时也归入加工工艺。上述工艺过程中的加工过程是指塑性加工和铸造而言。塑性加工方法又包括锻造、挤压、轧制、拉伸等。它可将钛锭加工成各种尺寸的饼材、环材、板材、管材、棒材、型材等制品，也可用铸造方法制成各种形状的零件、部件。钛和钛合金塑性加工具有变形抗力大；常温塑性差、屈服极限和强度极限比值高、回弹大、对缺口敏感、变形过程易与模具粘结、加热时又易吸咐有害气体等特点，塑性加工较钢、铜困难。故钛和钛合金的加工工艺必须考虑它们的这些特点。钛采用塑性加工，加土尺寸不受限制，又能够大批量生产，但成材率低，加工过程中产生大量废屑残料。针对钛塑性加工的上述缺点，近年来发展了钛的粉末冶金工艺。钛的粉末冶金流程与普通粉末冶金相同，只是烧结必须要在真空下进行。它适用于生产大批量、小尺寸的零件，特别适用于生产复杂的零部件。这种方法几乎无须再经过加工处理，成材率高，既可充分利用钛废料作原料，又可以降低生产成本，但不能生产大尺寸的钛件。钛的粉末冶金工艺流程为：钛粉（或钛合金粉）-筛分-混合-压制成形-烧结-辅助加工-钛制品。钛材生产的原则流程钛材除了纯钛外，目前世界上已经生产出近30种牌号的钛合金。使用最广泛的钛合金是Ti-6AI-4V，Ti-5AI—2.5Sn等。钛及钛合金的应用情况用途举例钛别牌号 主要特性用途举例特点是：化学性稳定性很好，但强度很底。工业纯钛TA1TA2TA3工业纯钛TA1TA2TA3工业纯钛与化学纯钛不同之处是：它含有较多的氧•氮•碳及多种其它杂志元素（如铁•硅等），它实质上是一种低合金含量的钛合金 。与化学纯钛相比，由于含有较多的杂志元素使其强度大大提高，它的力学性能与化学性与不锈钢相似 （但和钛合金相比，强度仍然较低）工业纯钛的特点是：强度不高，但塑性好，易于加工成行，冲压、焊接、可切割加工性能良好；在大气，海水•湿氯气及氧化性、中性、弱还原性介质中具有良好的耐蚀性，抗氧化性优于大多数臭固体不锈钢但耐热性较差，使用温度不太高。工业纯钛按其杂质含量的不同，分为TA1.TA2和TA3三个牌号。这三种工业纯钛的间隙杂质元素是逐渐增加的，故其机械强度和硬度也随之逐级增加，但塑性•韧性相应下降。工业上常用的纯钛是TA2，因其耐蚀性能和综合力（1） 主要用作工作温度360度以下，受力不大但要求高塑性的冲压件和耐蚀结构零件，例如：飞机的骨架个皮，发动机附件，船舶用耐海水腐蚀管道、阀门、泵及水带•海水淡化系统零部件，化工上的热交换器•泵体、蒸馏塔、冷却器、搅拌器、三通、叶轮、坚固件、离子泵、压缩机气阀以及柴油发动机活塞、连杆、叶簧等。（2） TA1.TA2在铁含量为0.095%.氧含量为0.08%•氢含量为0・0009%.氮含量为0.0062%时，具有很好的低温韧性和高的低温强度，可用作-259C以下的低温结构材料。学性能适中。对耐腐和强度要求较高时可采用TA3。对要求较好的成型性能时可采用TA1a型钛合金学性能适中。对耐腐和强度要求较高时可采用TA3。对要求较好的成型性能时可采用TA1a型钛合金这类合金在室温和使用温度下有 a型单相态，不能抗拉强度比工业纯钛稍高，可做中等强度TA4 /热处理强化（追灭是唯一的处理方式），，主要依靠固范围的结构材料，国内主要用作焊丝。溶强化。室温强度一般低于3型和a+型钛合金（但用于400C以下在腐蚀介质中工作的零高于工业纯TA5〒八钛），而在高温（500C--600C）下的强度件及焊接件，如飞机才皮，骨架零件，压气和蜕变，强TA6 _度却是二类钛合金中最高的， 且组织稳机壳体、叶片、船舶零件等。定，抗氧化性和焊接性能好， 耐蚀性和可切削加工500C以下长期工作的结构零件和各种性能也较好，但塑性低（热塑性仍然良好）室温冲压模锻件，短时使用可到900Co亦可用作性能"7差。其中使用最广的是TA7，它在退火状态下超低温（-233C）部件（如超低温用的容具有中等强度和足够的塑性，焊接性能良好，可在器）。500C以下使用，当其间隙杂质元素（氧、氢、氮等）500C长期工作的零件，可用于制造发动含量极TA8低时，再超低温时还具有良好的韧性和综合 机压气机盘和叶片。但合金的组织稳定力学性能，是优良的超低温合金之一。 性较差。在使用上受到一定限制。3型钛合TB2这类合金的的主要合金元素是钼、铬、钒等3稳定性化元素•在正火或级火时很容易将高温3相保留到室温，获得介稳定的3单相组织，故称3型钛合金。3型钛合金可热处理强化，有较高的强度，焊接性能和压力加工性能良好；但性能不够稳定，熔炼工艺复杂，故应用不如a型、a+3型钛合金广泛。在350C以下工作的零件，主要用于制造各种整体热处理（固容•时效）的板材冲压件和焊接件；如压气机叶片、轮盘、轴类等重载荷旋转件，以及飞机的构件等。TB2的合金一般在固溶处理状态下交货再固容，时效后使用。这类合金在高温是 a+3型两相组织，因而得名为a+型钛合金。它具有良好的综合力学性能，大多可热处理强化（但TC1、TC2、TC7不能热处理强a+型钛TC1化），锻造、冲压及焊接性能较好，可切削加工,合金TC2室温强度高o150--500度以下且有较好的耐热性有的（如TC1、TC2、TC3、TC4）并有良好的低温韧性和良好的抗海水应力腐蚀及抗热盐应力腐蚀能力。缺点浓度（质量分数）工业纯钛在各种介质中的耐蚀性浓度（质量分数）无1室温/沸腾0.000/0.345优良/良好机盐酸5室温/沸腾0.000/6.530优良/差酸10室温/沸腾0.175/40.87良好/差腐蚀速度/mm/a（年）介质耐蚀等级(%)温度/C

20室温/—1.340/—差/—35室温/—6.660/—差/—5室温/沸腾0.000/13.01优良/差10室温/—0.230/—良好/—硫酸60室温/—0.277/—良好/差80室温/—32.660/—差/—95室温/—1.400/—差/—37室温/沸腾0.000/<0.127优良/优良硝酸64室温/沸腾0.000/<0.127优良/优良95室温/—0.0025/—优良7—10室温/沸腾0.000/6.400优良/差磷酸30室温/沸腾0.000/17.600优良/差50室温/—0.097/—优良/—铬酸20室温/沸腾<0.127/<0.127优良/优良硝酸+盐酸1:3室温/沸腾0.0040/0.127优良/优良3:1室温/—<0.12刀一优良/—硝酸+硫酸7:3室温/—<0.12刀一优良/—4:6室温/—<0.12刀一优良/—醋酸100室温/沸腾0.000/0.000优良/优良蚁酸50室温/—0.000/—优良/—草酸5室温/沸腾0.127/29.390良好/差10室温/—0.008/—优良/—有机酸乳酸10室温/沸腾0.000/0.033优良/优良25—/沸腾—/0.028—/优良10—/沸腾—/1.270—/良好甲酸25—/100—/2.440—/差50—/100—/7.620—/差丹柠酸25室温/沸腾<0.127/<0.127优良/优良柠檬酸50室温/沸腾<0.127/<0.127优良/优良硬脂酸100室温/沸腾<0.127/<0.127优良/优良10—/沸腾—/0.020—/优良氢氧化钠20室温/沸腾<0.127/<0.127优良/优良50室温/沸腾<0.0025/0.0508优良/优良碱73—/沸腾—/0.127—/良好溶10—/沸腾—/<0.127—/优良液氢氧化钾25—/沸腾—/0.305—/良好5030/沸腾0.000/2.743优良/差氢氧化铵28室温/—0.0025/—优良/—碳酸钠20室温/沸腾<0.127/<0.127优良/优良阿摩尼亚20室温/—0.0708/—优良/—无氯化铁40室温/950.000/0.002优良/优良机氯化亚铁300.000/<0.127盐氯化亚铅10室温/沸腾<0.127/<0.127优良/优良溶氯化亚铜50<0.127/<0.127

氯化铵10氯化钙10氯化铝25氯化镁氯化铵10氯化钙10氯化铝25氯化镁10氯化镍5-10氯化钡20硫酸铜20硫酸铵20C饱和硫酸钠50硫酸亚铅20C饱和硫酸亚铜1030硝酸银11苯（含微量HCI、NaCI）蒸气与液体四氯化碳同上四氯乙烯（稳定）四氯乙烯（出0）100%蒸气和液体三氯甲烷三氯甲烷（出0）三氯乙烯99%蒸气和液体三氯乙烯（稳定）99甲醛37甲醛（含502.5%H2SO4)液有机化合物<0.127/<0.000<0.127/<0.000<0.127/<0.127<0.127/<0.127<0.127/<0.127<0.127/<0.127<0.127/<0.127<0.127/<0.127<0.127/<0.127<0.127/<0.127<0.127/<0.127<0.127/<0.127室温/— <0.12刀一80 0.0050.0050.00050.00050.003沸腾 _°旦 0.002540.002540.1270.305优良/—优良良好优良良好良好钛及钛合金力学性能室温力学性能， 不小于 高温力学性能， 不小于牌号抗拉强度bbMPa屈服强度b0.2MPa?伸长率S5%收缩率2%冲击值aJ/cm2V试验温度c抗拉强度bbMPa持久强度b100MPaT-TA24413732040--TA35394611535--TA5686--154058.8TA6686--102729.4350422392TA7785--102729.4350490441TC1588--153044.1350343324TC2686--123039.2350422392TC4902824103039.2400618569TC6981■■102329.4400736667TC91059--92529.4500785588TC101030--1225~3034.3400834785TC111030--103029.4500686588

钛金属的主要物理性能名称单位数据名称单位数据原子序数22比热卡/克度0.138原子量47.9热膨胀系数X10-6/C(0-100C)8.2克原子体