鈦在常溫下的空氣中十分穩(wěn)定,當(dāng)加熱到400~550℃時(shí),則在表面生成一層牢固的氧化膜,起防止進(jìn)一步氧化的保護(hù)作用。鈦吸收氧、氮、氫的能力很強(qiáng),這類氣體是對(duì)金屬鈦十分有害的雜質(zhì),即使含量甚微(0.01%~0.005%)也能嚴(yán)重影響它的力學(xué)性能。在鈦的化合物中以二氧化鈦(TiO2)最有實(shí)用價(jià)值。Ti02對(duì)人體呈惰性,無(wú)毒害,它具有一系列優(yōu)良的光學(xué)性質(zhì)。Ti02不透明,光澤度與白度高,折射率與散射力大,遮蓋力強(qiáng)、分散性好,制成的顏料為白色粉末,俗稱鈦白,應(yīng)用甚廣。鈦棒的外觀與鋼極為相似,密度為4.51克/厘米3,不足鋼的60%,是難熔金屬中密度最低的金屬元素。鈦的力學(xué)性質(zhì)即通稱的機(jī)械性能與純度十分相關(guān)。高純鈦具有優(yōu)良的機(jī)加工性能,延伸率、斷面收縮率均佳,但強(qiáng)度低,不適合作結(jié)構(gòu)材料。工業(yè)純鈦含有適量的雜質(zhì),具有較高的強(qiáng)度和可塑性,適宜制作結(jié)構(gòu)材料。
鈦合金有低強(qiáng)高塑性、中強(qiáng)和高強(qiáng)之分,為200(低強(qiáng))~1300(高強(qiáng))兆帕,但大體上可以把鈦合金看作是高強(qiáng)合金。它們比被認(rèn)為是中強(qiáng)的鋁合金的強(qiáng)度為高,在強(qiáng)度上已完全可以取代某些型號(hào)的鋼材。與鋁合金在150℃以上的溫度下強(qiáng)度迅速下降相比,某些鈦合金在600℃仍能保持良好的強(qiáng)度。 致密金屬鈦由于質(zhì)量輕,比鋁合金強(qiáng)度高,能在高溫下保持比鋁為高的強(qiáng)度而受到航空工業(yè)的高度重視。鑒于鈦的密度為鋼的57%,其比強(qiáng)度(強(qiáng)度/重量比或強(qiáng)度/密度比皆稱比強(qiáng)度)高,抗腐蝕、抗氧化、抗疲勞能力均強(qiáng),鈦合金的3/4用作以航空結(jié)構(gòu)合金為代表的結(jié)構(gòu)材料,1/4主要用作耐蝕合金。鈦合金具有強(qiáng)度高而密度又小,機(jī)械性能好,韌性和抗蝕性能很好。另外,鈦合金的工藝性能差,切削加工困難,在熱加工中,非常容易吸收氫氧氮碳等雜質(zhì)。還有抗磨性差,生產(chǎn)工藝復(fù)雜。鈦的工業(yè)化生產(chǎn)是1948年開始的。航空工業(yè)發(fā)展的需要,使鈦工業(yè)以平均每年約 8%的增長(zhǎng)速度發(fā)展。目前世界鈦合金加工材年產(chǎn)量已達(dá)4萬(wàn)余噸'鈦合金牌號(hào)近30種。使用最廣泛的鈦合金是Ti-6Al-4V(TC4)'Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工業(yè)純鈦(TA1、TA2和TA3)。
鈦棒及鈦合金棒的熱處理工藝有以下3種:
1、固溶處理和時(shí)效
目的是為了提高其強(qiáng)度,α鈦合金和穩(wěn)定的β鈦合金不能進(jìn)行強(qiáng)化熱處理,在生產(chǎn)中只進(jìn)行退火。α+β鈦合金和含有少量α相的亞穩(wěn)β鈦合金可以通過(guò)固溶處理和時(shí)效使合金進(jìn)一步強(qiáng)化。
2、消除應(yīng)力退火
目的是為消除或減少加工過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。防止在一些腐蝕環(huán)境中的化學(xué)侵蝕和減少變形。
3、完全退火
目的是為了獲得好的韌性,改善加工性能,有利于再加工以及提高尺寸和組織的穩(wěn)定性。
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