钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属,钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。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。
钛合金密度多少每立方米,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
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
钛合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右。一般钛材料的密度计算时一般按照4.51g/cm3的密度计算。但是钛合金因为牌号不同,材料的元素含量不同,不同牌号的钛合金密度会有略微的不同。钛合金的密度仅为钢的60%,纯钛的密。
一、纯钛(Ti)
二、钛合金分类
1.α-钛合金
2.β-钛合金
β-钛合金中主要加入铜、铬、铝、钒和铁等促使β相稳定的元素,它们在正火或淬火时容易将高温β相保留到室温组织,得到较稳定的β相组织。
钛合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右,仅为钢的60%,纯钛的密度才接近普通钢的密度,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。
具有良好的塑性,在540℃以下具有较高的强度,但其生产工艺复杂,合金密度大,故在生产中用途不广。
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3.α+β—钛合金
α+β—钛合金的强度、耐热性和塑性都比较好,并可以热处理强化,应用
三、钛合金的热处理
常用的热处理方法有退火、固溶和时效处理。
退火是为了消除内应力、提高塑性和组织稳定性,以获得较好的综合性能。通常α合金和(α+β)合金退火温度选在(α+β)─→β相转变点以下120~200℃;固溶和时效处理是从高温区快冷,以得到马氏体α′相和亚稳定的β相,然后在中温区保温使这些亚稳定相分解,得到α相或化合物等细小弥散的第二相质点,达到使合金强化的目的。通常(α+β)合金的淬火在(α+β)─→β相转变点以下40~100℃进行,亚稳定β合金淬火在(α+β)─→β相转变点以上40~80℃进行。时效处理温度一般为450~550℃。
Ti-6Al-4V(TC4)密度在“4.5g/cm3”Ti-6Al-4V(TC4)兼有α及β两类钛合金的优点,即塑性好、热强性好(可400℃在长期工作)、抗海水腐蚀能力很强,生产工艺简单,可以焊接、冷热成型,并可通过淬火和时效处理进行强。
(1)消除应力退火:目的是为消除或减少加工过程中产生的残余应力。防止在一些腐蚀环境中的化学侵蚀和减少变形。
(2)完全退火:目的是为了获得好的韧性,改善加工性能,有利于再加工以及提高尺寸和组织的稳定性。
(3)固溶处理和时效:目的是为了提高其强度,α钛合金和稳定的β钛合金不能进行强化热处理,在生产中只进行退火。α+β钛合金和含有少量α相的亚稳β钛合金可以通过固溶处理和时效使合金进一步强化。
为了满足工件的特殊要求,工业上还采用双重退火、等温退火、β热处理、形变热处理等金属热处理工艺。