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  • 1 # 星羅大千

    鈦合金的密度一般在4.5g/cm3左右,僅為鋼的60%,純鈦的強度才接近普通鋼的強度,一些高強度鈦合金超過了許多合金結構鋼的強度。因此鈦合金的比強度(強度/密度)遠大於其他金屬結構材料,見表,可製出單位強度高、剛性好、質輕的零、部件。目前飛機的發動機構件、骨架、蒙皮、緊韌體及起落架等都使用鈦合金。

    原理:

    鈦合金是以鈦為基礎加入其他 元素組成的合金。鈦有兩種同質異晶體:882℃以下為密排六方結構α鈦,882℃以上為體心立方的β鈦。

    合金元素根據它們對 相變溫度的影響可分為三類:

    ①穩定α相、提高相轉變溫度的元素為α穩定元素,有鋁、碳、氧和氮等。其中鋁是鈦合金主要合金元素,它對提高合金的常溫和高溫強度、降低比重、增加彈性模量有明顯效果。

    ②穩定β相、降低相變溫度的元素為β穩定元素,又可分同晶型和共析型二種。前者有鉬、鈮、釩等;後者有鉻、錳、銅、鐵、矽等。

    氧、氮、碳和氫是鈦合金的主要雜質。氧和氮在α相中有較大的溶解度,對鈦合金有顯著強化效果,但卻使塑性下降。通常規定鈦中氧和氮的含量分別在0.15~0.2%和0.04~0.05%以下。氫在α相中溶解度很小,鈦合金中溶解過多的氫會產生氫化物,使 合金變脆。通常鈦合金中氫含量控制在 0.015%以下。氫在鈦中的 溶解是可逆的,可以用真空退火除去。

    效能:

    鈦是一種新型金屬,鈦的效能與所含碳、氮、氫、氧等雜質含量有關,最純的碘化鈦雜質含量不超過0.1%,但其強度低、塑性高。99.5% 工業純鈦的效能為:密度ρ=4.5g/立方厘米,熔點為1725℃,導熱係數λ=15.24W/(m.K),抗拉強度σb=539MPa,伸長率δ=25%,斷面收縮率ψ=25%,彈性模量E=1.078×105MPa,硬度HB195。

    強度高

    鈦合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右, 鈦合金僅為鋼的60%,純鈦的密度才接近普通鋼的密度,一些高強度鈦合金超過了許多 合金結構鋼的強度。因此鈦合金的比強度(強度/密度)遠大於其他金屬結構材料,見表7-1,可製出單位強度高、剛性好、質輕的零部件。飛機的發動機構件、骨架、蒙皮、緊韌體及起落架等都使用鈦合金。

    熱強度高

    使用溫度比 鋁合金高几百度,在中等溫度下仍能保持所要求的強度,可在450~500℃的溫度下長期工作這兩類鈦合金在150℃~500℃範圍內仍有很高的比強度,而鋁合金在150℃時比強度明顯下降。鈦合金的工作溫度可達500℃,鋁合金則在200℃以下。

    抗蝕性好

    鈦合金在潮溼的 大氣和海水介質中工作,其抗蝕性遠優於不鏽鋼;對點蝕、酸蝕、應力腐蝕的抵抗力特別強;對鹼、氯化物、氯的有機物品、硝酸、硫酸等有優良的抗腐蝕能力。但鈦對具有還原性氧及鉻鹽介質的抗蝕性差。

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