工業(yè)純鈦棒和鈦合金棒材料的幾種常見應(yīng)用介紹

鈦及鈦合金具有良好的焊接、冷熱壓制和加工性能，可加工成各種鈦型材、鈦棒、鈦板和鈦管。

鈦是理想的結(jié)構(gòu)材料，密度只有4.5g/m3，比鋼輕43%，但強度是鐵的兩倍，比純鋁幾乎高5倍。具有低密度和高強度性能。這種高強度和低密度的結(jié)合使鈦棒在技術(shù)上發(fā)揮了重要作用。同時，鈦合金棒材的耐腐蝕性能接近或超過不銹鋼，因此在石油、化工、農(nóng)藥、染料、造紙、輕工、航空空、航天開發(fā)、海洋工程等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

鈦合金具有較高的比強度(強度密度比)，鈦合金棒材和純鈦棒材在航空空、軍工、造船、化工、冶金、機械、醫(yī)療等領(lǐng)域發(fā)揮了不可替代的作用。例如，由鈦、鋁、鉻、釩、鉬、錳等元素組成的合金，經(jīng)熱處理后，其強度極限為1176.8-1471兆帕，比強度為27-33。同強度合金鋼的比強度只有15.5-19。鈦合金具有高強度和耐腐蝕性，因此廣泛應(yīng)用于造船、化工機械和醫(yī)療設(shè)備。其中，耐腐蝕鈦合金主要用于各種反應(yīng)器、塔、高壓釜、換熱器、泵、閥門、離心機、管道、管件、電解槽等。然而，鈦合金的高價格限制了其應(yīng)用。

不同鈦合金的應(yīng)用

1.碘法鈦，品牌TAD:是碘化法得到的高純鈦，所以叫碘法鈦，或化學純鈦。但仍有氧、氮、碳等間隙雜質(zhì)，對純鈦的力學性能影響很大。隨著鈦純度的提高，鈦的強度和硬度明顯降低。因此，它的特點是化學穩(wěn)定性好，但強度低。

由于強度低，高純鈦作為結(jié)構(gòu)材料的意義不大，因此在工業(yè)上很少使用。目前工業(yè)上廣泛使用的是工業(yè)純鈦棒和鈦合金棒。

2.工業(yè)純鈦:與化學純鈦不同，工業(yè)純鈦含有大量的氧、氮、碳等多種雜質(zhì)元素(如鐵、硅等)。)，本質(zhì)上是低合金含量的鈦合金。與化學純鈦相比，由于含有更多的雜質(zhì)元素，其強度大大提高，力學和化學性能與不銹鋼相似(但強度仍低于鈦合金)。

工業(yè)純鈦的特點是強度低、塑性好、易加工、易沖壓、易焊接、可加工性好；它在大氣、海水、濕氯和氧化性、中性和弱還原性介質(zhì)中具有良好的耐腐蝕性，其抗氧化性優(yōu)于大多數(shù)奧氏體不銹鋼。但耐熱性差，使用溫度不宜過高。

工業(yè)純鈦根據(jù)其雜質(zhì)含量可分為三個等級:TA1、TA2和TA3。這三種工業(yè)純鈦的間隙雜質(zhì)元素逐漸增加，因此其機械強度和硬度也逐步增加，但塑性和韌性相應(yīng)降低。

TA2是工業(yè)上常用的工業(yè)純鈦，具有中等的耐腐蝕性和綜合力學性能。當對耐磨性和強度要求高時，可以選擇TA3。當需要更好的成形性時，可以選擇TA1。

工業(yè)純鈦主要用于350℃以下低應(yīng)力的沖壓件、耐腐蝕結(jié)構(gòu)件，如飛機機架、蒙皮、發(fā)動機附件等；船舶用耐海水腐蝕的管道、閥門、泵、水翼和海水淡化系統(tǒng)部件；化學熱交換器、泵、蒸餾塔、冷卻器、攪拌器、三通、葉輪、緊固件、離子泵、壓縮機氣閥、柴油機活塞、連桿和板簧等。

3.α型鈦合金，牌號為TA4鈦棒、TA5鈦棒、TA6鈦棒、TA7鈦棒:這類合金在室溫和使用溫度下呈α型單相狀態(tài)，不能通過熱處理進行強化(退火是唯一的熱處理形式)，主要依靠固溶強化。室溫強度一般低于β和α+β鈦合金(但高于工業(yè)純鈦)，而高溫(500-600℃)強度和蠕變強度是三種鈦合金中最高的。且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，抗氧化和焊接性能好，耐腐蝕性和可加工性也很好，但塑性低(熱塑性仍好)，室溫沖壓性能差。其中TA7是應(yīng)用最廣泛的一種，具有中高強度，足夠的塑性，退火狀態(tài)下焊接性好，500℃以下即可使用。當間隙雜質(zhì)元素(氧、氫、氮等)的含量)極低，在超低溫下也具有良好的韌性和綜合力學性能，是優(yōu)良的超低溫合金之一。

TA4的抗拉強度略高于工業(yè)純鈦，可作為中等強度范圍的結(jié)構(gòu)材料。國內(nèi)主要用作焊絲。

TA5和TA6用于在400℃以下腐蝕介質(zhì)中工作的零件和焊件，如飛機蒙皮、骨架零件、壓縮機殼體、葉片、船舶零件等。

TA7用于500℃以下長時間工作的結(jié)構(gòu)件和各種成型件，可短時間使用，最高可達900℃。也可用于超低溫(-253℃)零件(如超低溫容器)。

4.β型鈦合金，品牌TB2:該型合金的主要合金元素為鉬、鉻、釩等β相穩(wěn)定元素。正火和淬火時容易將高溫β相保持在室溫，獲得相對穩(wěn)定的β相結(jié)構(gòu)，因此被稱為β型鈦合金。

β型鈦合金可通過熱處理進行強化，具有高強度、良好的焊接性和沖壓加工性；但其性能不穩(wěn)定，熔化過程復雜，因此沒有廣泛用作α型和α+β型鈦合金。

可用于350℃以下工作的零件，主要用于制造各種整體熱處理(固溶和時效)的板材沖壓件和焊接件；例如壓縮機葉片、圓盤、軸和其他重型旋轉(zhuǎn)部件和飛機部件。TB2合金一般以固溶處理狀態(tài)交付，固溶時效后使用。

5.常用的α+β鈦棒和鈦合金鈦棒品牌有TC6鈦棒、TC9鈦棒和TC10鈦棒:這些合金在室溫下呈α+β兩相結(jié)構(gòu)，故名α+β鈦合金。具有良好的綜合力學性能，大部分可以通過熱處理進行強化(但TC1、TC2、TC7不能通過熱處理進行強化)。它具有良好的鍛造、沖壓和焊接性能、可加工性、高室溫強度、150-500℃以下的高耐熱性，一些(如TC1、TC2、TC3和TC4)還具有良好的低溫韌性、耐海水應(yīng)力腐蝕和耐熱鹽性。缺點是組織不夠穩(wěn)定。

TC4是應(yīng)用最廣泛的合金，TC4鈦棒的用量約占現(xiàn)有鈦合金產(chǎn)量的一半。該合金不僅在室溫、高溫和低溫下具有良好的力學性能，而且在各種介質(zhì)中具有優(yōu)異的耐蝕性，可以焊接、冷熱成型，并通過熱處理進行強化；因此，它已廣泛應(yīng)用于航空航天、船舶和化工行業(yè)。

TC1和TC2可用于400℃以下的沖壓件、焊件、模鍛件和各種彎曲加工零件。這兩種合金也可以用作低溫結(jié)構(gòu)材料。

TC3和TC4可用作400℃以下的長期工作部件、結(jié)構(gòu)模塊、各種容器、泵、低溫部件、船舶耐壓殼、坦克履帶等。強度高于TC1和TC2。

TC6可在400℃以下使用，主要用作飛機發(fā)動機的結(jié)構(gòu)材料。TC9可用于制造長期在560℃下工作的零件，主要用于飛機噴氣發(fā)動機的壓氣機盤和葉片。

TC10可用于制造在450℃下長期工作的零件，如飛機結(jié)構(gòu)件、起落架、蜂窩連接部件、導彈發(fā)動機外殼、武器結(jié)構(gòu)件等。

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