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介紹

      TA1、TA2都稱為工業純鈦，區別在于后者鐵和氧的含量要高一些，因此TA2的強度比TA1要高。

      GB/T 3625-2007（換熱器及冷凝器用鈦及鈦合金管）規定：

      TA1抗拉大于等于240，屈服140-310，延伸率TA1大于等于24%，工藝性能要求TA1擴口不小于22%。

      TA2抗拉大于等于400，屈服275-450，延伸率TA2大于等于20%，工藝性能要求TA2擴口不小于20%。

      目前基本上都是用TA2，因為TA2強度比較高，設計的時候壁厚可以薄一些，一方面增強了換熱效果，另一方面可以節約一些成本。 

      鈦制管板換熱器常采用材料為工業純鈦TA1、TA2其化學成分和力學性能分別見下表

TA1化學成分（%）

TA2及其合金化學成分（%）

TA1力學性能

TA2及其合金力學性能

鈦合金用途

      鈦合金具有強度高而密度又小，機械性能好，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。還有抗磨性差，生產工藝復雜。鈦的工業化生產是1948年開始的。

      航空工業發展的需要，使鈦工業以平均每年約 8％的增長速度發展。目前世界鈦合金加工材年產量已達4萬余噸,鈦合 號近30種。使用最廣泛的鈦合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工業純鈦（TA1、TA2和TA3）。   

      鈦合金主要用于制作飛機發動機壓氣機部件，其次為 、 和高速飛機的結構件。60年代中期，鈦及其合金已在一般工業中應用，用于制作電解工業的電極，發電站的冷凝器，石油精煉和海水淡化的加熱器以及環境污染控制裝置等。鈦及其合金已成為一種耐蝕結構材料。此外還用于生產貯氫材料和形狀記憶合金等。

      鈦有許多明顯優越的特性：密度小（4.5kg/m3）、熔點高（1660℃）、耐腐蝕性強、比強度高、塑性好，還可以過合金化及熱處理的辦法制造出力學性能高的各種合金,是較為理想的 工程結構材料。

簡介

      TC4又名GR5，我們又會叫它6Al4V，這是用途最廣的一種鈦合金，通常我們使用的鈦合金就是指它。它擁有良好的強度和延伸率。

熱處理

      mpa，TC4材料固溶強化處理后，強度增加不大，也就到1100MPa，退火狀態下強度一般在900MPa

熱膨脹系數

      TC4鈦合金具有優良的耐蝕性、小的密度、高的比強度及較好的韌性和焊接性等一系列優點，在航空航天、石油化工、造船、汽車，醫藥等部門都得到成功的應用。

力學性能

      抗拉強度σb/MPa≥895,規定殘余伸長應力σr0.2/MPa≥825,伸長率δ5(%)≥10,斷面收縮率ψ(%)≥25

密度

      4.5（g/cm3）工作溫度 100-550（℃）

化學成分

      TC4含鈦(Ti)余量,鐵(Fe)≤0.30,碳(C)≤0.10,氮(N)≤0.05,氫(H)≤0.015,氧(O)≤0.20,鋁(Al)5.5-6.8,釩(V)3.5-4.5

各材質鈦合金性能用途

工業純鈦 TA1、TA2、TA3

      沖壓性能優良。可進行各種形式的焊接,焊接性能良好,焊接接頭可達基體金屬強度的90%。易于鋸和砂輪切割,機械加工性能良好。耐蝕性能優良 

      用于350℃以下、受力小的零件及沖壓成各種復雜形狀的零件。如火電站凝汽器;船用海水腐蝕的管道系統、閥門、泵;化工熱交換器、泵體、蒸餾塔;海水淡化系統、鍍鉑陽極;飛機的骨架、蒙皮、發動機部件、橫梁等。

TA6
      具有良好的焊接性能,有較高的蠕變強度,但工藝可塑性較低,可熱狀態下變形,合金在承受軸向負荷時,對切口沒有 性,切削性能尚好 

      400℃以下工作的零件及焊接件 

TA7
      沖壓性能差,熱塑性尚好。可進行各種形式的焊接,性能良好,焊接接頭強度和塑性可與基體金屬相等。機械加工性能與工業純鈦相同。耐蝕性良好,高溫熱穩定性良好

      做500℃以下長期工作的結構件,可做各種模鍛件 

TA8
      熱塑性良好。可進行各種形式焊接,焊接性良好。機加工性與工業純鈦相同。抗氧化性良好

      500℃以下長期工作零件。可以制造發動機壓氣機盤和葉片 

TC1
      沖壓性良好。可進行各種形式焊接,焊接性良好。機加工性與工業純鈦相同。抗氧化性良好 

      做400℃以下工作的零件。適于各種板材，沖壓和焊接零件 

TC2
      在350℃下,100h的持久強度在400MPa以上,熱加工有良的塑性。加熱到350-400℃,沒有發脆傾向,因此,可用其焊接在高溫下工作的零件 

      做500℃以下工作的零件、焊接件、模鍛件和彎曲加工的零件等 

TC4
      沖壓性差,熱塑性良好。可進行各種形式的焊接,焊接接頭強度可達基體金屬強度90%。機械加工性能尚好,需要用硬質合金,大走刀量、慢速,充分冷卻。耐蝕性能良好,熱穩定性好。是應用最廣的鈦合金之一 

      做400℃以下長期工作的零件 

TC5
      在350以下穩定,在更高的溫度下塑性下降。在熱狀態下可進行鍛造、壓等變形 

      在350℃以下工作的零件 

TC9

      熱塑性尚好。機加工性與T合金相同。抗蝕性高。熱穩定性尚好 

      400℃以下長期工作的零件。可制造壓氣機盤和葉片 

TC10
      沖壓性差,熱塑性良好。可進行各種形式的焊接,焊接接頭強度可達基體金屬強度90%。機械加工性能與T合金相同 。耐蝕性能好。熱穩定性較好,熱處理效果顯著,淬透性好 

      做450℃以下長期工作

介紹

發展歷史

      鈦是20世紀50年代發展起來的一種重要的結構金屬，鈦合金因具有強度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點而被廣泛用于各個領域。世界上許多 都認識到鈦合金材料的重要性，相繼對其進行研究開發，并得到了實際應用。

       個實用的鈦合金是1954年美國研制成功的Ti-6Al-4V合金，由于它的耐熱性、強度、塑性、韌性、成形性、可焊性、耐蝕性和生物相容性均較好，而成為鈦合金工業中好的合金，該合金使用量已占全部鈦合金的75%～85%。其他許多鈦合金都可以看作是Ti-6Al-4V合金的改型。

      20世紀50～60年代，主要是發展航空發動機用的高溫鈦合金和機體用的結構鈦合金，70年代開發出一批耐蝕鈦合金，80年代以來，耐蝕鈦合金和高強鈦合金得到進一步發展。耐熱鈦合金的使用溫度已從50年代的400℃提高到90年代的600～650℃。A2(Ti3Al)和r（TiAl）基合金的出現，使鈦在發動機的使用部位正由發動機的冷端（風扇和壓氣機）向發動機的熱端（渦輪）方向推進。結構鈦合金向高強、高塑、高強高韌、高模量和高損傷容限方向發展。

另外，20世紀70年代以來，還出現了Ti-Ni、Ti-Ni-Fe、Ti-Ni-Nb等形狀記憶合金，并在工程上獲得日益廣泛的應用。

      世界上已研制出的鈦合金有數百種，最著名的合金有20～30種，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。

      據相關統計數據，2012年我國化工行業用鈦量達2.5萬噸，比2011年有所減少。這是自2009年以來，我國化工用鈦市場首次出現負增長。近些年來，化工行業一直是鈦加工材最大的用戶，其用量在鈦材總用量的占比一直保持在50%以上，2011年占比高達55%。但隨著經濟陷入低迷期，化工行業不但新建項目明顯減少，同時還將面臨產業結構調整，部分產品新建產能受到控制，落后產能也將逐步淘汰的境地。受此影響，其對鈦加工材用量的萎縮也變得順理成章。在此之前，便有業內人士預測化工行業用鈦量在2013~2015年間達到峰值。以當前市場表現看來，2012年整體經濟的疲軟有可能使得化工用鈦的衰退期提前。

分類

      鈦是同素異構體，熔點為1668℃，在低于882℃時呈密排六方晶格結構，稱為α鈦；在882℃以上呈體心立方晶格結構，稱為β鈦。利用鈦的上述兩種結構的不同特點，添加適當的合金元素，使其相變溫度及相分含量逐漸改變而得到不同組織的鈦合金（titanium alloys）。室溫下，鈦合金有三種基體組織，鈦合金也就分為以下三類：α合金,(α+β)合金和β合金。中國分別以TA、TC、TB表示。

α鈦合金

      它是α相固溶體組成的單相合金，不論是在一般溫度下還是在較高的實際應用溫度下，均是α相，組織穩定，耐磨性高于純鈦，抗氧化能力強。在500℃～600℃的溫度下，仍保持其強度和抗蠕變性能，但不能進行熱處理強化，室溫強度不高。

β鈦合金

      它是β相固溶體組成的單相合金，未熱處理即具有較高的強度，淬火、時效后合金得到進一步強化，室溫強度可達1372～1666 MPa；但熱穩定性較差，不宜在高溫下使用。

α+β鈦合金

      它是雙相合金，具有良好的綜合性能，組織穩定性好，有良好的韌性、塑性和高溫變形性能，能較好地進行熱壓力加工，能進行淬火、時效使合金強化。熱處理后的強度約比退火狀態提高50%～100%；高溫強度高，可在400℃～500℃的溫度下長期工作，其熱穩定性次于α鈦合金。

      三種鈦合金中最常用的是α鈦合金和α+β鈦合金；α鈦合金的切削加工性 ，α+β鈦合金次之，β鈦合金最差。α鈦合金代號為TA，β鈦合金代號為TB，α+β鈦合金代號為TC。

      鈦合金按用途可分為耐熱合金、高強合金、耐蝕合金（鈦-鉬，鈦-鈀合金等）、低溫合金以及特殊功能合金（鈦-鐵貯氫材料和鈦-鎳記憶合金）等。典型合金的成分和性能見表。

      熱處理 鈦合金通過調整熱處理工藝可以獲得不同的相組成和組織。一般認為細小等軸組織具有較好的塑性、熱穩定性和疲勞強度；針狀組織具有較高的持久強度、蠕變強度和斷裂韌性；等軸和針狀混合組織具有較好的綜合性能。

性能

      鈦是一種新型金屬，鈦的性能與所含碳、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%工業純鈦的性能為：密度ρ=4.5g/立方厘米，熔點為1725℃，導熱系數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，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)遠大于其他金屬結構材料，可制出單位強度高、剛性好、質輕的零部件。飛機的發動機構件、骨架、蒙皮、緊固件及起落架等都使用鈦合金。