钛设备加工技术之钛的应用领域

钛及其合金的应用 致密金属钛由于质量轻，钛设备加工比铝合金强度高，能在高温下保持比铝为高的强度而受到航空工业的高度重视。鉴于钛的密度为钢的57％，其比强度(强度／重量比或强度／密度比皆称比强度)高，抗腐蚀、抗氧化、抗疲劳能力均强，钛合金的3／4用作以航空结构合金为代表的结构材料，1／4主要用作耐蚀合金。 

钛合金强度低，塑性高，中高强度点，为200（低强度）/1300（高强度）MPa，但一般可视为高合金钛合金。它们比铝强度要高，在实力上已经能够取代一些型号的钢。随着铝合金在150℃以上的强度急剧下降，与一些钛合金在600℃下仍能保持较好的强度。

除了强度外，根据用途还可分为热，腐蚀，低温和特殊功能（如TiNi形状记忆合金，TiFe储氢合金）等钛合金，根据相组成可分为α，α+，亚稳定等类型。到目前为止，合金号的生产已有100多种，工业广泛应用了10种。 Ti-6Al-4V用于结构合金，占钛合金销售总额的60％，其次是Ti-5Al-2.5Sn。其长期工作温度可达500℃（强度为780?980MPa）。然而，钛有两个主要因素，使这个资源丰富的元素不能成为常用的金属。

首先是成本。以美国的市场价格，钛锭的价格为每磅8磅至12美元（1磅= 0.45公斤），锭价为1.00美元至1.30美元/磅，碳钢为0.20至0.40美元/磅。但主要因素是钛本身非常活跃，难以处理。炉内气氛必须严格控制，焊接必须在惰性气氛中进行。金属钛高活性，导热性低，变形阻力小，室温塑性差，变形过程不仅易与模具成型，特别是在加工工具和磨料粘合到热面上趋于制作标准制造结构件产生大量的废钛废料，即所谓的残余钛。通常的锻造钛锭加工可以产生70％的残余钛，有时这个数字可以高达90％。

为了减轻由于成本过高造成的负担，一方面开发残留钛处理工艺，另一方面开发了净形，超塑成型，精密铸造和粉末冶金，热等静压扩散连接和其他高科技。例如，通过粉末，成型，烧结或热等静压法将粉末冶金产品加工成近净成型件，材料利用率可达80％以上，既能降低材料消耗，又能显着降低切割能力。另一个例子是在钛合金中应用大型薄壁精密铸造技术，使钛合金铸造性能接近钛锻造，成本降低约50％。钛和钛的主要消费领域是航空业优先选择。 20世纪80年代，美国航空业钛业占钛合金总量的74.8％，俄罗斯，英国也主要应用于航空业，日本90％的钛用于民用工业。近年来，钛在非航空航天工业中的应用越来越多，航空航天依然处于“主导地位”。从1952年起，道格拉斯DC-7飞机为发动机机舱和防火墙开始，所以很多飞机的结构部件都是用钛合金制成的。在波音757中，超音速SR-71黑鸟，F-22喷气式战机，太空卫星和导弹，钛零件正起着非常关键的作用。如飞机内的风扇盘，发动机叶片由钛铸件和锻件制成。

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