加工钛及钛合金的特性和应用(物理性质)

组别

牌号

主要特性

应用举例

碘法钛

TAD

这是以碘化物所获得的高纯度钛，故称碘法钛，或称化学纯钛。但是，其中仍含有氧、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；故其特点是：化学稳定性好，但强度很低

由于高纯度钛的强度较低，因此，它作为结构材料应用意义不大，故在工业中很少使用。目前在工业中广泛使用的是工业纯钛和钛合金

工业纯钛

TA1

TA2

TA3

工业纯钛与化学纯钛不同之处是，它含有较多量的氮、碳及多种其他杂质元素（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，由于含有较多的杂质元素后其强度大大提高，它的力学性能和化学性能与不锈钢相似（但和钛合金比，强度仍然较低） 工业纯钛的特点是：强度不高，但塑性好，易于加工成形，冲压、焊接、可切削加工性能良好；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奥氏体不锈钢；但耐热性较差，使用温度不宜太高 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 工业上常用的工业纯钛是TA2'>，因其耐蚀性能和综合力学性能适中。对耐磨和强度要求较高时可采用TA3。对要求较好的成型性能时可用TA1

主要用作工作温度350℃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、蒙皮、发动机附件；船舶用耐海水腐蚀的管道、阀门、泵及水翼、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 TA1、TA2在铁量ω为0.095%、氧含量ω为0.08%、氢含量ω为0. 0009%、氮含量ω为0.0062%时，具有很好的低温韧性和高的低温强度，可用作-253℃以下的低温结构材料

α型钛合金

TA4

'>这类合金在室温和使用温度下呈α型单相状态，不能热处理强化（退火是唯一的热处理形式），主要依靠固溶强化。室温强度一般低于β'>型和α+β型钛合金（但高于工业纯钛），而在高温（500-600℃）下的强度和蠕变强度却是三类钛合金中最高的；且组织稳定，抗氧化性和焊接性能好，耐蚀性和可切削加工性能也较好，但塑性低（热塑性仍然良好），室温冲压性能差。其中使用最广的是TA7，它在退火状态下具有中等强度和足够的塑性，焊接性良好，可在500℃以下使用；当其间隙杂质元素（氧、氢、氮等）含量极低时，在超低温时还具有良好的韧性和综合力学性能，是优良的超低温合金之一

抗拉强度比工业纯钛稍高，可做中等强度范围的结构材料。国内主要用作焊丝

TA5

TA6

用于400℃以下在腐蚀介质中工作的零件及焊接件，如飞机蒙皮、骨架零件、压气机壳体、叶片、船舶零件等

TA7

500℃以下长期工作的结构件和各种模锻件，短时使用可到900℃。亦可用作超低温（-253℃）部件（如超低温用的容器）

β型钛合金

TB2

这类合金的主要合金元素是钼、铬、钒等β稳定化元素在正火或淬火时很容易将高温β相保留到室温，获得介稳定的β单相组织，故称β型钛合金 β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α型，α+β型钛合金广泛

在350℃以下工作的零件，主要用于制造各种整体热处理（固溶、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合金一般在固溶处理状态下交货，在固溶、时效后使用

α+β型钛合金

TC1

TC2

这类合金在室温呈α+β型两相组织，因而得名为α+β型钛合金。

它具有良好的综合力学性能，大都可热处理强化（但TC1、TC2、TC7不能热处理加工；

室温强度高，150-500℃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；缺点是组织不够稳定

这类合金以TC4应用最为广泛，用量约占现有钛合金生产量的一半。该合金不仅具有良好的室温、

高温和低温力学性能，且在多种介质中具有优异的耐蚀性，同时可焊接、冷热成形，并可通过热处理强化；

因而在宇航、船舰、兵器以及化工等工业部门均获得广泛应用

400℃以下工作的冲压件、焊接件以及模锻件和弯曲加工的各种零件。这两种合金还可用作低温结构材料

TC3

TC4

400℃以下长期工作的零件，结构用的锻件，各种容器、泵、低温部件，船舰耐压壳体、坦克履带等。强度比TC2、2高

TC6

可在450℃以下使用，主要用作飞机发动机结构材料

TC9

500℃以下长期工作的零件，主要用在飞机喷气发动机的压气机盘和叶片上

TC10

450℃以下长期工作的零件，如飞机结构零件、起落支架、蜂窝联结件、导弹发动机外壳、武器结构件等