钛及钛合金全解.pptx
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会计学⑴密度小,比强度高:钛密度为3,约为钢或镍合金的一半。比强度高于铝合金及高合金钢。⑵导热系数小:钛的导热系数小,是低碳钢的五分之一,铜的二十五分之一。⑶无磁性,无毒:钛是无磁性金属,在很大的磁场中不被磁化,无毒且与人体组织及血液有很好的相容性。⑷抗阻尼性能强:钛受到机械振动及电振动后,与钢、铜相比,其自身振动衰减时间最长。⑸耐热性佳:因熔点高,使得钛被列为耐高温金属。⑹耐低温:可在低温下保持良好的韧性及塑性,是低温容器的理想材料。⑺吸气性能高:钛的化学性质非常活泼,在高温下容易与碳、氢、氮及氧发生反应。⑻耐蚀性佳:在空气中或含氧的介质中,钛表面生成一层致密的、附著力强、惰性大的氧化膜,保护钛基体不被腐蚀。2纯钛化学性质:室温下钛比较稳定,高温下很活泼,熔化态能与绝大多数坩埚或造型材料发生作用。高温下与卤素、氧、硫、碳、氮等进行强烈反应。钛在真空或惰性气氛下熔炼,如真空自耗电弧炉、电子束炉、等离子熔炉等设备中熔炼。钛在氮气中加热即能发生燃烧,钛尘在空气中有爆炸危险,所以钛材加热和焊接宜用氩气作保护气体。钛在室温可吸收氢气,在500℃以上吸气能力尤为强烈,故可作为高真空电子仪器的脱气剂;利用钛吸氢和放氢的特性,可以作储氢材料。耐蚀性能:钛的标准电极电位很低(E=-1.63V),但钛的致钝电位亦低,故钛容易钝化。常温下钛表面极易形成由氧化物和氮化物组成的钝化膜,它在大气及许多浸蚀性介质中非常稳定,具有很好的抗蚀性。在大气、海水、氯化物水溶液及氧化性酸(硝酸、铬酸等)和大多数有机酸中,其抗蚀性相当于或超过不锈钢,在海水中耐蚀性极强,可与铂相比,是海洋开发工程理想的材料。钛与生物体有很好相容性,而且无毒,适做生物工程材料。钛在还原性酸(浓硫酸、盐酸、正磷酸)、氢氟酸、氯气、热强碱、某些热浓有机酸及氧化铝溶液中不稳定,会发生强烈腐蚀。另外,钛合金有热盐应力腐蚀倾向。钛在550℃以下能与氧形成致密的氧化膜,具有良好的保护作用。在538℃以下,钛的氧化符合抛物线规律。但在800℃以上,氧化膜会分解,氧原子以氧化膜为转换层进入金属晶格,此时氧化膜已失去保护作用,使钛很快氧化。力学性能:纯钛性能和纯铁相似,塑性好,延伸率可达50~60%,断面收缩率可达70~80%,强度不太高(300MPa)。纯钛力学性能与纯度有关:间隙杂质(氧、氮、碳)含量增加,其强度升高,塑性陡降。常温下钛为密排六方结构,与其他六方结构的金属(镉、锌、镁)相比,钛的塑性要高得多。原因是:滑移模型和晶体中各晶面的层错能有关,如层错能低,则有利于全位错分解为不全位错,以促进滑移的继续进行;钛的层错能比基面小,原来在基面上进行滑移的位错容易通过交滑移而转移到棱柱面上,并可发生分解,这样基面上的滑移很快终止,而棱柱面上的滑移则发挥着主导作用。纯钛的强度随温度的升高而降低,加热到250℃时抗拉强度减小一半。500℃以下加热时断面收缩率变化很小,而伸长率却连续下降;500℃以上,ψ和δ随温度提高而增加,接近转变温度时,出现超塑性(δ>100%)。纯钛有很好的低温塑性,特别是间隙元素含量很低的α型合金适宜在低温下使用,如在火箭发动机或载人飞船上作超低温容器。钛的疲劳性能特点与钢类似,具有比较明显的物理疲劳极限,纯钛的反复弯曲疲劳极限为~b,钛的疲劳性能对金属表面状态及应力集中系数比较敏感。钛的耐热性比铁和镍低。这与钛原子自扩散系数大和存在同素异晶转变有关。钛的耐磨性较差,通过渗氮、碳、硼可提高其耐磨性。钛可进行锻造、轧制、挤压、冲压等各种压力加工,原则上加热钢材所采用的设备都可以用于钛材加热,要求炉内气氛保持中性或弱氧化性气氛,绝不允许使用氢气加热。钛的屈强比(σ/σb)较高,一般在~之间,变形抗力大,而钛的弹性模量相对较低,因此钛材在加工成型时比较困难。纯钛具有良好的焊接性能,焊缝强度、延性和抗蚀性与母材相差不多。为防止焊接时的污染,须采用钨极氩气保护焊。钛的切削加工比较困难,主要原因是钛的摩擦系数大,导热性差,热量主要集中在刀尖上,使刀尖很快软化。同时钛的化学活性高,温度升高容易粘附刀具,造成粘结磨损。在切削加工时,应正确选用刀具材料,保持刀具锋锐,并采用良好的冷却。杂质元素对钛性能的影响杂质元素主要有氧、氮、碳、氢、铁和硅。前四种属间隙型元素,后二种属置换型元素,可以固溶在α相或β相中,也可以化合物形式存在。钛的硬度对间隙型杂质元素很敏感,杂质含量愈多,钛的硬度就愈高。综合考虑间隙元素对硬度的影响,引入氧当量:O当=O%+2N%十%。氧当量和硬度的关系为:HV=65+310·O当。氢对纯钛及钛合金性能的影响就是引起氢脆。氢在β-Ti中的溶解度比α-Ti中大得多,且在α-Ti中的溶解度随温度降低而急剧减少,当冷却到