钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金强度高、、、耐蚀性好、、、耐热性高。。。20世纪50～60年代，重要是发展航空发起机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金，70年代开发出一批耐蚀钛合金，80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。。。钛合金重要用于制作飞机发起机压气机部件，其次为火箭、、、导弹和高速飞机的结构件

发展汗青

钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因拥有强度高、、、耐蚀性好、、、耐热性高档特点而被宽泛用于各个领域。。。世界上很多国度都意识到钛合金资料的重要性，相继对其进行钻研开发，并得到了现实利用。。。

第一个实用的钛合金是1954年美国研制成功的Ti-6Al-4V合金，由于它的耐热性、、、强度、、、塑性、、、韧性、、、成形性、、、可焊性、、、耐蚀性和生物相容性均较好，而成为钛合金工业中的王牌合金，该合金使用量已占全数钛合金的75%～85%。。。其他很多钛合金都能够看作是Ti-6Al-4V合金的改型。。。

20世纪50～60年代，重要是发展航空发起机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金，70年代开发出一批耐蚀钛合金，80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。。。耐热钛合金的使用温度已从50年代的400℃提高到90年代的600～650℃。。。A2(Ti3Al)和r（TiAl）基合金的出现，使钛在发起机的使用部位正由发起机的冷端（电扇和压气机）向发起机的热端（涡轮）方向推动。。。结构钛合金向高强、、、高塑、、、高强高韧、、、高模量和高危险容限方向发展。。。

别的，20世纪70年代以来，还出现了Ti-Ni、、、Ti-Ni-Fe、、、Ti-Ni-Nb等状态影象合金，并在工程上获得日益宽泛的利用。。。

世界上已研制出的钛合金罕见百种，最驰名的合金有20～30种，如Ti-6Al-4V、、、Ti-5Al-2.5Sn、、、Ti-2Al-2.5Zr、、、Ti-32Mo、、、Ti-Mo-Ni、、、Ti-Pd、、、SP-700、、、Ti-6242、、、Ti-10-5-3、、、Ti-1023、、、BT9、、、BT20、、、IMI829、、、IMI834等[2,4]。。。

据有关统计数据，2012年我国化工行业用钛量达2.5万吨，比2011年有所削减。。。这是自2009年以来，我国化工用钛市场初次出现负增长。。。近些年来，化工行业一向是钛加工材最大的用户，其用量在钛材总用量的占比一向维持在50%以上，2011年占比高达55%。。。但随着经济陷入低迷期，化工行业不只新建项目显著削减，同时还将面对产业结构调整，部门产品新建产能受到节制，落后产能也将逐步裁减的境界。。。受此影响，其对钛加工材用量的萎缩也变得顺理成章。。。在此之前，便有业内人士预测化工行业用钛量在2013~2015年间达到峰值。。。以当前市场阐发看来，2012年整体经济的疲软有可能使得化工用钛的衰退期提前。。。

道理

钛合金是以钛为基础参与其他元素组成的合金。。。钛有两种同质异晶体：882℃以下为密排六方结构α钛，882℃以上为体心立方的β钛。。。

合金元素凭据它们对相变温度的影响可分为三类：

①不变α相、、、提高相转变温度的元素为α不变元素,有铝、、、碳、、、氧和氮等。。。其中铝是钛合金重要合金元素，它对提高合金的常和善高温强度、、、降低比重、、、增长弹性模量有显著成效。。。

②不变β相、、、降低相变温度的元素为β不变元素，又可分同晶型和共析型二种。。。前者有钼、、、铌、、、钒等；；；后者有铬、、、锰、、、铜、、、铁、、、硅等。。。

③对相变温度影响不大的元素为中性元素，有锆、、、锡等。。。

氧、、、氮、、、碳和氢是钛合金的重要杂质。。。氧和氮在α相中有较大的溶化度,对钛合金有显著强化成效,但却使塑性降落。。。统统例定钛中氧和氮的含量别离在0.15～0.2%和0.04～0.05%以下。。。氢在α相中溶化度很小,钛合金中溶化过多的氢会产生氢化物，使合金变脆。。。通常钛合金中氢含量节制在 0.015%以下。。。氢在钛中的溶化是可逆的，能够用真空退火除去。。。

机能

钛是一种新型金属，钛的机能与所含碳、、、氮、、、氢、、、氧等杂质含量有关，最纯的碘化钛杂质含量不超过0.1%，但其强度低、、、塑性高。。。99.5%工业纯钛的机能为：密度ρ=4.5g/立方厘米，熔点为1725℃，导热系数λ=15.24W/(m.K)，抗拉强度σb=539MPa，伸长率δ=25%，断面收缩率ψ=25%，弹性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。。。

强度高

钛合金的密度通常在4.51g/立方厘米左右，

仅为钢的60%，纯钛的密度才靠近通常钢的密度，一些高强度钛合金超过了很多合金结构钢的强度。。。因而钛合金的比强度(强度/密度)弘远于其他金属结构资料，见表7-1，可制出单元强度高、、、刚性好、、、质轻的零部件。。。飞机的发起机构件、、、骨架、、、蒙皮、、、紧固件及起落架等都使用钛合金。。。

热强度高

使用温度比铝合金高几百度，在中等温度下仍能维持所要求的强度,可在450～500℃的温度下持久工作这两类钛合金在150℃～500℃领域内仍有很高的比强度，而铝合金在150℃时比强度显著降落。。。钛合金的工作温度可达500℃，铝合金则在200℃以下。。。

抗蚀性好

钛合金在湿润的大气和海水介质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢；；；对点蚀、、、酸蚀、、、应力侵蚀的抵抗力出格强；；；对碱、、、氯化物、、、氯的有机物品、、、硝酸、、、硫酸等有良好的抗侵蚀能力。。。但钛对拥有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。。。

低温机能好

钛合金在低和善超低温下，仍能维持其力学机能。。。低温机能好，间隙元素极低的钛合金，如TA7，在-253℃下还能维持肯定的塑性。。。因而，钛合金也是一种重要的低温结构资料。。。

化学活性大

钛的化学活性大，与大气中O、、、N、、、H

钛合金制品、、、CO、、、CO2、、、水蒸气、、、氨气等产生强烈的化学反映。。：剂看笥0.2%时，会在钛合金中形成硬质TiC；；；温度较高时，与N作用也会形成TiN硬质表层；；；在600℃以上时，钛吸收氧形成硬度很高的硬化层；；；氢含量上升，也会形成脆化层。。。吸收气体而产生的硬脆表层深度可达0.1～0.15 mm，硬化水平为20%～30%。。。钛的化学亲和性也大，易与摩擦理论产生粘附景象。。。

导热弹性小

钛的导热系数λ=15.24W/（m.K）约为镍的1/4，铁的1/5，铝的1/14，而各类钛合金的导热系数比钛的导热系数约降落50%。。。钛合金的弹性模量约为钢的1/2，故其刚性差、、、易变形，不宜制作细长杆和薄壁件，切削时加工理论的回弹量很大，约为不锈钢的2～3倍，造成刀具后刀面的剧烈摩擦、、、粘附、、、粘结磨损。。。

钛是同素异构体，熔点为1668℃，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α钛；；；在882℃以上呈体心立方晶格结构，称为β钛。。。利用钛的上述两种结构的分歧特点，增长适当的合金元素，使其相变温度及相分含量逐步扭转而得到分歧组织的钛合金（titanium alloys）。。。室温下，钛合金有三种基体组织，钛合金也就分为以下三类：α合金,(α+β)合金和β合金。。。中国别离以TA、、、TC、、、TB暗示。。。

α钛合金

它是α相固溶体组成的单相合金，不论是在通常温度下还是在较高的现实利用温度下，均是α相，组织不变，耐磨性高于纯钛，抗氧化能力强。。。在500℃～600℃的温度下，仍维持其强度和抗蠕变机能，但不能进行热处置强化，室温强度不高。。。

β钛合金

它是β相固溶体组成的单相合金，未热处置即拥有较高的强度，淬火、、、时效后合金得到进一步强化，室温强度可达1372～1666 MPa；；；但热不变性较差，不宜在高温下使用。。。

α+β钛合金

它是双相合金，拥有优良的综合机能，组织不变性好，有优良的韧性、、、塑性和高温变形机能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、、、时效使合金强化。。。热处置后的强度约比退火状态提高50%～100%；；；高温强度高，可在400℃～500℃的温度下持久工作，其热不变性次于α钛合金。。。

三种钛合金中最常用的是α钛合金和α+β钛合金；；；α钛合金的切削加工性最好，α+β钛合金次之，β钛合金最差。。。α钛合金代号为TA，β钛合金代号为TB，α+β钛合金代号为TC。。。

钛合金按用处可分为耐热合金、、、高强合金、、、耐蚀合金（钛-钼，钛-钯合金等）、、、低温合金以及特殊职能合金（钛-铁贮氢资料和钛-镍影象合金）等。。。典型合金的成分和机能见表。。。

热处置 钛合金通过调整热处置工艺能够获得分歧的相组成和组织。。。通常以为藐小等轴组织拥有较好的塑性、、、热不变性和委顿强度；；；针状组织拥有较高的悠久强度、、、蠕变强度和断裂韧性；；；等轴和针状混合组织拥有较好的综合机能。。。

用处

钛合金拥有强度高而密度又小，机械机能好，韧性和抗蚀机能很好。。。别的，钛合金的工艺机能差，切削加工难题，在热加工中，极度容易吸收氢氧氮碳等杂质。。；；；褂锌鼓バ圆，出产工艺复杂。。。钛的工业化出产是1948年起头的。。：娇展ひ捣⒄沟谋匾，使钛工业以均匀每年约 8%的增长速度发展。。。世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合金商标近30种。。。使用最宽泛的钛合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯钛（TA1、、、TA2和TA3）。。。

钛合金重要用于制作飞机发起机压气机部件，其次为火箭、、、导弹和高速飞机的结构件。。。60年代中期，钛及其合金已在通常工业中利用，用于制作电解工业的电极，发电站的冷凝器，石油精辟和海水淡化的加热器以及环境传染节制装置等。。。钛及其合金已成为一种耐蚀结构资料。。。此外还用于出产贮氢资料和状态影象合金等。。。

中国于1956年起头钛和钛合金钻研；；；60年代中期起头钛材的工业化出产并研制成TB2合金。。。

钛合金是航空航天工业中使用的一种新的重要结构资料，比重、、、强度和使用温度介于铝和钢之间，但比铝、、、钢强度高并拥有优异的抗海水侵蚀机能和超低温机能。。。1950年美国初次在F-84战斗轰炸机上用作后机身隔热板、、、导风罩、、、机尾罩等非承力构件。。。60年代起头钛合金的使用部位从后机身移向中机身、、、部门地包办结构钢制作隔框、、、梁、、、襟翼滑轨等重要承力构件。。。钛合金在军用飞机中的用量迅速增长，达到飞机结构重量的20%～25%。。。70年代起，民用机起头大量使用钛合金，如波音747客机用钛量达3640公斤以上。。。马赫数大于 2.5的飞机用钛重要是为了包办钢，以减轻结构重量。。。又如，美国SR-71 高空高速窥伺机(飞行马赫数为3，飞行高度26212米)，钛占飞机结构重量的93%，号称“全钛”飞机。。。当航空发起机的推重比从4～6提高到8～10，压气机出口温度相应地从200～300°C增长到500～600°C时，原来用铝制作的低压压气机盘和叶片就必须改用钛合金，或用钛合金包办不锈钢制作高压压气机盘和叶片，以减轻结构重量。。。70年代，钛合金在航空发起机中的用量通常占结构总重量的20%～30%，重要用于制作压气机部件，如铸造钛电扇、、、压气机盘和叶片、、、铸钛压气机机匣、、、中介机匣、、、轴承壳体等。。：教炱髦匾妙押辖鸬母弑惹慷，耐侵蚀和耐低温机能来制作各类压力容器、、、燃料贮箱、、、紧固件、、、仪器绑带、、、构架和火箭壳体。。。人造地球卫星、、、登月舱、、、载人飞船和航天飞机 也都使用钛合金板材焊接件。。。

热处置

常用的热处置步骤有退火、、、固溶和时效处置。。。退火是为相识除内应力、、、提高塑性和组织不变性，以获得较好的综合机能。。。通常α合金和（α+β）合金退火温度选在（α+β）─→β相转变点以下120～200℃；；；固溶和时效处置是从高温区快冷,以得到马氏体α′相和亚不变的β相,而后在中温区保温使这些亚不变相分化，得到α相或化合物等藐小弥散的第二相质点，达到使合金强化的主张。。。通常(α+β)合金的淬火在(α+β)─→β相转变点以下40～100℃进行，亚不变β合金淬火在(α+β)─→β相转变点以上40～80℃进行。。。时效处置温度通常为450～550℃。。。

总结，钛合金的热处置工艺能够综合为：

（1）解除应力退火：主张是为解除或削减加工过程中产生的残存应力。。。预防在一些侵蚀环境中的化学侵蚀和削减变形。。。

（2）齐全退火：主张是为了获得好的韧性，改善加工机能，有利于再加工以及提高尺寸和组织的不变性。。。

（3）固溶处置和时效：主张是为了提高其强度，α钛合金和不变的β钛合金不能进行强化热处置，在出产中只进行退火。。。α+β钛合金和含有少量α相的亚稳β钛合金能够通过固溶处置和时效使合金进一步强化。。。

此外，为了满足工件的特殊要求，工业上还选取双重退火、、、等温退火、、、β热处置、、、形变热处置等金属热处置工艺。。。

切削特点

钛合金的硬度大于HB350时切削加工出格难题，小于HB300时则容易出现粘刀景象，也难于切削。。。但钛合金的硬度只是难于切削加工的一个方面，关键在于钛合金自身化学、、、物理、、、力学机能间的综合对其切削加工性的影响。。。钛合金有如下切削特点：

(1)变形系数。。：这是钛合金切削加工的显著特点，变形系数小于或靠近于1。。。切屑在前刀面上滑动摩擦的旅程大大增大，加快刀具磨损。。。

(2)切削温度高：由于钛合金的导热系数很小(只相当于45号钢的1/5～1/7)，切屑与前刀面的接触长度极短，切削时产生的热不易传出，集中在切削区和切削刃左近的较小领域内，切削温度很高。。。在一样的切削前提下，切削温度可比切削45号钢时逾越一倍以上。。。

(3)单元面积上的切削力大：主切削力比切钢时约小20%，由于切屑与前刀面的接触长度极短，单元接触面积上的切削力大大增长，容易造成崩刃。。。同时，由于钛合金的弹性模量小，加工时在径向力作用下容易产生弯曲变形，引起振动，加大刀具磨损并影响零件的精度。。。因而，要求工艺系统应拥有较好的刚性。。。

(4)冷硬景象严重：由于钛的化学活性大，在高的切削温度下，很容易吸收空气中的氧和氮形成硬而脆的外皮；；；同时切削过程中的塑性变形也会造成理论硬化。。。冷硬景象不仅会降低零件的委顿强度，并且能加剧刀具磨损，是切削钛合金时的一个很重要特点。。。

(5)刀具易磨损：毛坯经过冲压、、、铸造、、、热轧等步骤加工后，形成硬而脆的不均匀外皮，极易造成崩刃景象，使得切除硬皮成为钛合金加工中最难题的工序。。。别的，由于钛合金对刀具资料的化学亲和性强，在切削温度高和单元面积上切削力大的前提下，刀具很容易产生粘结磨损。。。车削钛合金时，有时前刀面的磨损甚至比后刀面更为严重；；；进给量f<0.1 mm/r时，磨损重要产生在后刀面上；；；当f>0.2 mm/r时，前刀面将出现磨损；；；用硬质合金刀具精车和半精车时，后刀面的磨损以VBmax<0.4 mm较相宜。。。

在铣削加工中，由于钛合金资料的导热系数低，并且切屑与前刀面的接触长度极短，切削时产生的热不易传出，集中在切削变形区和切削刃左近的较小领域内，加工时切削刃刃口处会产生极高的切削温度，将大大缩短刀具寿命。。。对于钛合金Ti6Al4V来说，在刀具强度和机床功率允许的前提下，切削温度的凹凸是影响刀具寿命的关键成分，而并非切削力的巨细。。。

刀具资料

切削加工钛合金应从降低切削温度和削减粘结两方面启程，选用红硬性好、、、抗弯强度高、、、导热机能好、、、与钛合金亲和性差的刀具资料，YG类硬质合金比力相宜。。。由于高速钢的耐热性差，因而应尽量选取硬质合金制作的刀具。。。常用的硬质合金刀具资料有YG8、、、YG3、、、YG6X、、、YG6A、、、813、、、643、、、YS2T和YD15等。。。

涂层刀片和YT类硬质合金会与钛合金产生剧烈的亲和作用，加剧刀具的粘结磨损，不宜用来切削钛合金；；；对于复杂、、、多刃刀具，可选用高钒高速钢(如W12Cr4V4Mo)、、、高钴高速钢(如W2Mo9Cr4VCo8)或铝高速钢(如W6Mo5Cr4V2Al、、、M10Mo4Cr4V3Al)等刀具资料，适于制作切削钛合金的钻头、、、铰刀、、、立铣刀、、、拉刀、、、丝锥等刀具。。。

选取金刚石和立方氮化硼作刀具切削钛合金，可获得显著成效。。。如用天然金刚石刀具在乳化液冷却的前提下，切削速度可达200 m/min；；；若不用切削液，在一致磨损量时，允许的切削速度仅为100m/min。。。

当苦衷项

在切削钛合金的过程中，该把稳的事项有：

(1)由于钛合金的弹性模量小，工件在加工中的夹紧变形和受力变形大，会降低工件的加工精度；；；工件装置时夹紧力不宜过大，必要时可增长辅助支承。。。

(2)若是使用含氢的切削液，切削过程中在高温下将分化开释出氢气，被钛吸收引起氢脆；；；也可能引起钛合金高温应力侵蚀开裂。。。

(3)切削液中的氯化物使用时还可能分化或挥发有毒气体，使用时宜采取安全防护措施，不然不应使用；；；切削后应实时用不含氯的洗濯剂彻底洗濯零件，断根含氯残留物。。。

(4)不容使用铅或锌基合金制作的工、、、夹具与钛合金接触，铜、、、锡、、、镉及其合金也同样不容使用。。。

(5)与钛合金接触的所有工、、、夹具或其他装置都必须干净；；；经洗濯过的钛合金零件，要预防油脂或指印传染，不然以来可能造成盐(氯化钠)的应力侵蚀。。。

(6)通常情况下切削加工钛合金时，没有发火危险，只有在微量切削时，切下的藐小切屑才有发火点火景象。。。为了预防火警，除大量浇注切削液之外，还应预防切屑在机床上堆积，刀具用钝后立即进行更换，或降低切削速度，加猛进给量以加大切屑厚度。。。若一旦着火，应选取滑石粉、、、石灰石粉末、、、干砂等灭火器材进行杀绝，严禁使用四氯化碳、、、二氧化碳灭火器，也不能浇水，由于水能加快点火，甚至导致氢爆炸。。。

脱氧化及酸洗

在热处置中央及热处置之后大多要求进行理论处置，以便去除金属理论氧化皮及各类传染物，削减金属裸餺理论的活性，以及在钛及其合金表卤涂敷；；；げ慵案骼嘀澳芡坎阒昂屯糠蠊讨幸惨欣砺鄞χ，涂敷这种涂层的是改善金属理论的机能，例如，预防侵蚀、、、氧化及磨损等。。。

钛及其合金的酸洗前提决定于氧化层及现存反映层的种类（特点），而这种层的种类又受到高温加热过程及加工过程温度增高（例如，铸造、、、铸造、、、焊接等）的影响。。。在较低的加工温度或者约莫在600X：以下的髙温加热温度前提下仅仅天生薄的氧化层，高温前提下对着某种氧化层左近形成一种富氧扩散区,也必须通过酸洗脱除这个富氧扩散层。。Ｄ芄谎∪「骼喾制绲耐殉趸げ街：脱除厚氧化层及硬理论层的机械步骤，在熔融盐浴中脱除氧化皮以及在酸溶液中进行酸洗脱除氧化皮的步骤。。。

在好多种情况下能够选取若干步骤相结合的步骤，例如，先机械方式脱除氧化皮及接着进行酸洗相结合，或者先盐浴及接着进行酸洗相结合的脱除氧化皮步骤^遇到在较高的温度下形成的氧化层及扩散层的情况下要选取特殊的步骤但是在高温加热到600X：的情况下形成的氧化层大多通过通常的酸洗就可将其溶化掉。。。

无有关信息