钛及钛合金.ppt

钛及滑动轴承合金
钛
1791年英国化学家格雷戈尔研究钛铁矿和金红石时发现了钛。钛在地壳中的丰度占第七位,%,金属占第四位(铝、铁、镁、钛)。
1947年才开始冶炼,当年产量只有2吨。
1955年产量2万吨。
1975年产量7万吨。
2006年产量14万吨
钛的硬度与钢铁差不多,而它的重量几乎只有同体积钢铁的一半,钛虽然比铝重,它的硬度却比铝大2倍。在宇宙火箭和导弹中,已大量用钛代替钢铁。极细的钛粉,还是火箭的好燃料,所以钛被誉为宇宙金属,空间金属。
⑴密度小,比强度高:,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。
纯钛
纯钛
物理性能:
有两种同素异晶体,℃。
。钛的弹性模量低,只有铁的一半。
熔点1668℃,导电性较差(%),导热系数(铁的六分之一)和线胀系数(与玻璃的相近)均较低。
钛无磁性,在强磁场下也不会磁化,用钛制人造骨和关节植入人体内不会受雷雨天气的影响。
钛阻尼性低,适宜做共振材料。
,钛呈现超导特性,经过适当合金化,超导温度可提高到9~10K。
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。
纯钛
耐蚀性能:
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,可与白金相比,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。
纯钛
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。
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。
纯钛
牌号
新牌号
ASTM牌号
旧牌号
TA1
Gr1
TA0
TA2
Gr2
TA1
TA3
Gr3
TA2
TA4
Gr4
TA3
TA28
TA4
按组织类型分:
α(用TA表示):全α、近α和α+化合物合金。以铝、锡、锆为主要合金元素,在近α型钛合金中还添加少量β稳定化元素,如钼、钒、钽、铌、钨、铜、硅等
β(用TB表示):热力学稳定型β合金、亚稳定β型合金和近β型合金
α+β(用TC表示):以Ti-Al为基再加适量β稳定元素
TA4 Ti-3Al                                        TA7 Ti-5Al- 
TA8 Ti-5Al--3Cu-            TC1 Ti-2Al-  
TC3 Ti-4Al-4V                                     TC4 Ti-6Al-4V