鈦加工件、鈦合金鍛件、鈦合金管等鈦材料的特性與特殊功能

1、密度小、強(qiáng)度高、比強(qiáng)度大

鈦的密度是4.51g/cm3,為鋼的57%，只是鋼的一半多一點(diǎn)，不到鋁的兩倍，強(qiáng)度比鋁大三倍。鈦合金的比強(qiáng)度是常用工業(yè)合金中最大的，鈦合金的比強(qiáng)度是不銹鋼的3.5倍，是鋁合金的1.3倍，是鎂合金的1.7倍，所以是宇航工業(yè)必不可少的結(jié)構(gòu)材料。

鈦與其它金屬密度和比強(qiáng)度的比較見(jiàn)表1-1。

表1-1 鈦與其他金屬密度和比強(qiáng)度的比較

2、耐腐蝕性能優(yōu)異

鈦的鈍性取決于氧化膜的存在，它在氧化性介質(zhì)中的耐蝕性比在還原性介質(zhì)中要好的多，在還原性介質(zhì)中能發(fā)生高速率腐蝕。鈦在一些腐蝕性介質(zhì)中不被腐蝕，如海水、濕氯氣、亞氯酸鹽及次氯酸鹽溶液、硝酸、鉻酸、金屬氯化物、硫化物以及有機(jī)酸等?？墒?，在與鈦反應(yīng)產(chǎn)生氫的介質(zhì)(例如鹽酸和硫酸) 中，鈦通常具有較大的腐蝕率。但如果在酸中加入少量的氧化劑會(huì)使鈦形成一層鈍化膜。所以在硫酸-硝酸或鹽酸-硝酸的混合液里，甚至在含游離氯的鹽酸中，鈦都是耐腐蝕的。鈦的保護(hù)性氧化膜經(jīng)常是當(dāng)金屬碰到水時(shí)形成的，即使少量的水或以水蒸氣存在也能形成。如果把鈦暴露于完全沒(méi)有水的強(qiáng)氧化性環(huán)境里，就能發(fā)生快速氧化并產(chǎn)生劇烈的、常常出現(xiàn)自燃反應(yīng)。鈦與含過(guò)量氧化氮的發(fā)煙硝酸以及鈦與干氯氣的反應(yīng)就發(fā)生過(guò)這類(lèi)行為。然而要預(yù)防發(fā)生這類(lèi)狀態(tài)下的反應(yīng)，必須要有一定量的水分。

3、耐熱性能好

通常鋁在150℃，不銹鋼在310℃即失去了原有較高的力學(xué)性能，而鈦合金在500℃左右仍保持良好的力學(xué)性能。當(dāng)飛機(jī)速度達(dá)到音速的2.7倍時(shí)，飛機(jī)機(jī)構(gòu)表面溫度達(dá)到230℃，鋁合金和鎂合金已不能使用，而鈦合金則能滿足要求。鈦的耐熱性能好，它適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)的渦輪盤(pán)和葉片以及飛機(jī)后機(jī)身的蒙皮。

4、低溫性能好

某些鈦合金（如Ti-5Al-2.5SnELI）的強(qiáng)度隨溫度的降低而提高，但塑性降低的不多，在低溫下仍有較好的延性及韌性，適宜在超低溫下使用?？梢杂糜谝簹?、液氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)上，或在載人飛船上做超低溫容器和貯箱等。

5、無(wú)磁

鈦無(wú)磁性，它用于潛艇殼體，不會(huì)引起水雷的爆炸。

6、導(dǎo)熱系數(shù)小

鈦與其它金屬的熱導(dǎo)率比較見(jiàn)下表:

鈦的熱導(dǎo)率小，僅為鋼的1/5,鋁的1/13,銅的1/25。導(dǎo)熱性不好是鈦的一個(gè)缺點(diǎn)，但在某些場(chǎng)合下可以利用鈦的這一特征。

7、彈性模量小

鈦的彈性模量約為鐵的55%，作為結(jié)構(gòu)材料使用時(shí)，彈性模量低是個(gè)缺點(diǎn)。

8、抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度接近

Ti-6Al-4V鈦合金抗拉強(qiáng)度為960Mpa,屈服強(qiáng)度為892MPa,兩者之間差只有58Mpa。

鈦與其它金屬在抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度之間的比較見(jiàn)下表：

9、鈦在高溫下容易被氧化

鈦同氫、氧的結(jié)合力強(qiáng)，要注意防止氧化和吸氫。鈦材焊接要在氬氣保護(hù)下進(jìn)行，防止污染。鈦管與薄板要在真空下熱處理，鈦鍛件在熱處理時(shí)要控制微氧化性氣氛。

10、抗阻尼性能低

用鈦及其他金屬材料（銅、鋼）制成形狀和大小完全一樣的鐘，用同等的力把每個(gè)鐘敲一下就會(huì)發(fā)現(xiàn)，用鈦?zhàn)龅溺娬鹗幤饋?lái)聲音持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)，即通過(guò)敲擊給予鐘的能量不容易消失。

鈦及鈦合金加工材的特殊功能：

11、形狀記憶功能

Ti-50%Ni（原子分?jǐn)?shù)）合金，在一定的溫度條件下，它有能夠恢復(fù)它的原來(lái)形狀的本領(lǐng)，故稱它為鈦形狀記憶合金。

12、超導(dǎo)功能

NbTi合金，當(dāng)溫度下降到接近絕對(duì)零度時(shí)，NbTi合金制成的導(dǎo)線，會(huì)失去電阻，可以使任意大的電流通過(guò)，導(dǎo)線不會(huì)發(fā)熱，沒(méi)有能耗，故NbTi合金被稱為超導(dǎo)材料。

13、吸氫功能

Ti-50%Fe(原子分?jǐn)?shù))合金，具有大量吸收氫氣的本領(lǐng)。利用Ti-Fe合金的這一特征，可把氫安全地貯存起來(lái)，即貯存氫不一定使用鋼制高壓氣瓶。在一定條件下還可以讓貯氫Ti-Fe合金把氫放出來(lái)，故它被稱為貯氫材料。