《工程材料及热处理》课件-7.3 钛及钛合金

工程材料及热处理机电工程学院钛及钛合金

钛及钛合金具有密度小、质量轻、比强度高、耐高温、耐腐蚀以及良好低温韧性等优点。资源丰富，有广泛应用前景。但目前钛及钛合金的加工条件复杂，成本较昂贵。钛及钛合金一、纯钛

1.纯钛性能密度小，熔点高，热膨胀系数小，导热性差。纯钛塑性好、强度低，容易加工成形，可制成细丝和薄片。钛的抗氧化能力优于大多数奥氏体不锈钢。钛在大气和海水中有优良的耐蚀性，在硫酸、盐酸、硝酸、氢氧化钠中都很稳定。钛及钛合金2.晶体结构钛在固态有两种结构。β-Ti882.5℃以上到熔点，体心立方晶格

α-Ti882.5℃以下，密排六方晶格

冷却时在882.5℃发生同素异构转变:

β-Ti→α-Ti3.牌号及用途

TA1、TA2、TA3

编号越大杂质越多。纯钛可制作在350℃以下工作的、强度要求不高的零件。钛及钛合金二、钛合金

合金元素溶入α-Ti中形成α固溶体,溶入β-Ti中形成β固溶体。α稳定化元素铝、碳、氮、氧、硼等使同素异构转变温度升高。β稳定化元素铁、钼、镁、铬、锰、钒等使同素异构转变温度下降。α稳定化元素的影响β稳定化元素的影响合金元素对钛同素异构转变温度的影响钛及钛合金1.α钛合金

钛中加入铝、硼等α稳定化元素。室温强度低于β钛合金和（α＋β）钛合金，但高温(500℃～600℃)强度比它们的高，组织稳定，抗氧化性和抗蠕变性好，焊接性能也很好。不能淬火强化，主要依靠固溶强化。可进行消除应力退火或再结晶退火。

典型牌号是TA7，成分为Ti-5Al-2.5Sn。使用温度不超过500℃，制造导弹的燃料罐、超音速飞机的涡轮机匣。钛及钛合金2.β钛合金

钛中加入钼、铬、钒等β稳定化元素。β钛合金有较高的强度、优良的冲压性能，可通过淬火和时效进行强化。在时效状态下，合金的组织为β相和弥散分布的细小α相粒子。

典型牌号是TB1，成分为Ti-3Al-13V-11Cr,一般在350℃以下使用,适于制造压气机叶片、轴、轮盘等重载的回转件，以及飞机构件等。钛及钛合金3.（α＋β）钛合金

（α＋β）钛合金强度高，塑性好，在400℃时组织稳定，蠕变强度较高，低温时有良好的韧性，并有良好的抗海水应力腐蚀及抗热盐应力腐蚀的能力。

应用：制造在400℃以下长期工作的零件，要求一定高温强度的发动机零件，低温下使用的火箭、导弹的液氢燃料箱部件等。钛及钛合金

Ti-6Al-4V具有良好的机械性能，包括高强度、良好的疲劳强度和抗裂性能。其典型的机械性能数据为：屈服强度825-895MPa，抗拉强度895-1180MPa，伸长率（A5）约为10-15%，断面收缩率（Z）约为25-35%。这些性能使得Ti-6Al-4V在承受高负荷和高温环境的应用中表现出色。

Ti-6Al-4V的应用领域非常广泛，包括但不限于：

航空航天：用于制造飞机的机翼、起落架、发动机部件等；

生物医疗：用于制造人工关节、骨骼植入物和外科手术器械等；

汽车工业：用于制造高性能汽车的发动机部件和车身结构件等；

海洋工程：用于制造海洋平台、潜水器和海洋管道等。钛及钛合金钛飞船钛合金人工关节

Ti-6Al-4V也是增