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是一回事但又不是一回事。
钛合金是一种重要的的结构金属,其本身的特性就是,密度低、强度好、耐腐蚀性好、耐热性好。但是钛合金的种类根据其成分内其他元素含量的不同而分为数十种牌号不同的钛合金。
高温钛合金,一般用来制作使用温度超过300度的结构部件,常用的是在航空发动机内部的高强度部件。高温钛合金,从使用温度为300-350℃(牌号为Ti-6Al-4V)的品种,到使用温度达400℃的BT3-1等合金,以及使用温度为450~500℃的Ti-6246、Ti-6242等合金,已经有数量多达十余种的高温钛合金了。目前最高温度650度左右。
阻燃钛合金,常规钛合金在特定的条件下有燃烧的倾向(呵呵,很特别吧,能燃烧的金属。)这在很大程度上限制了其应用。针对这种情况,在钛合金成分中调整铝、铜、铬元素含量,制成了一种对持续燃烧不敏感的阻燃钛合金。看上去阻燃和耐高温都是同一性质,其实不然,高温钛合金使用的温度是一直高温,耐高温的目的是防止持续高温对钛合金制成的构件产生影响(例如,高温下和空气中的其他元素发生反应,而生成新的物质,使得物理、化学等性质变化)。而阻燃钛合金的使用温度不一定是高温,但是一旦环境温度变高,在高温下这种阻燃钛合金是一定不会燃烧的。那么什么情况下钛合金会燃烧呢?在钛合金碎屑颗粒很小的时候,二百多度的温度就能使钛合金碎屑燃烧(所以加工钛合金时,微小切削量的时候一定要注意冷却)。阻燃钛合金同样运用于航空发动机内,而且是喷气式发动机内部的高速旋转部件。每分钟转速高达6万转以上。这种转速如果不用阻燃材料,稍微磨点碎屑下来就燃烧起来了。
综上,阻燃钛合金是一种特殊的高温钛合金。
钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金。
钛合金的特性:
1、强度高
钛合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右, 钛合金仅为钢的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,见表7-1,可制出单位强度高、刚性好、质轻的零部件。飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。
2、热强度高
使用温度比 铝合金高几百度,在中等温度下仍能保持所要求的强度,可在450~500℃的温度下长期工作这两类钛合金在150℃~500℃范围内仍有很高的比强度,而铝合金在150℃时比强度明显下降。钛合金的工作温度可达500℃,铝合金则在200℃以下。
3、抗蚀性好
钛合金在潮湿的 大气和海水介质中工作,其抗蚀性远优于不锈钢;对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强;对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。
4、低温性能好
钛合金在低温和超低温下,仍能保持其 力学性能。低温性能好,间隙元素极低的钛合金,如TA7,在-253℃下还能保持一定的塑性。因此,钛合金也是一种重要的低温 结构材料。
5、化学活性大
钛的化学活性大,与大气中O、N、H 钛合金、CO、CO2、水蒸气、氨气等产生强烈的化学反应。含碳量大于0.2%时,会在钛合金中形成硬质TiC;温度较高时,与N作用也会形成TiN硬质表层;在600℃以上时,钛吸收氧形成硬度很高的硬化层;氢含量上升,也会形成脆化层。吸收气体而产生的硬脆表层深度可达0.1~0.15 mm,硬化程度为20%~30%。钛的化学亲和性也大,易与摩擦表面产生粘附现象。
6、导热弹性小
钛的导热系数λ=15.24W/(m.K)约为镍的1/4,铁的1/5,铝的1/14,而各种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降50%。钛合金的弹性模量约为钢的1/2,故其刚性差、易变形,不宜制作细长杆和薄壁件,切削时加工表面的回弹量很大,约为不锈钢的2~3倍,造成 刀具后刀面的剧烈摩擦、粘附、粘结磨损。
原理:
钛有两种同质异晶体:882℃以下为密排六方结构α钛,882℃以上为体心立方的β钛。
合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类:
1、稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素,它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。
2、稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素,又可分同晶型和共析型二种。前者有钼、铌、钒等;后者有铬、锰、铜、铁、硅等。
3、对相变温度影响不大的元素为中性元素,有锆、锡等。
氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。氧和氮在α相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,但却使塑性下降。通常规定钛中氧和氮的含量分别在0.15~0.2%和0.04~0.05%以下。氢在α相中溶解度很小,钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物,使合金变脆。通常钛合金中氢含量控制在 0.015%以下。氢在钛中的溶解是可逆的,可以用真空退火除去。
用途:
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。60年代中期,钛及其合金已在一般工业中应用,用于制作电解工业的电极,发电站的 冷凝器,石油精炼和海水淡化的加热器以及 环境污染控制装置等。钛及其合金已成为一种耐蚀结构材料。此外还用于生产 贮氢材料和 形状记忆合金等。
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