工业纯钛棒和钛合金棒材料的几种常见的应用介绍

    钛及钛合金具有良好的焊接、冷热压力加工和机械加工性能，可加工成各种钛型材、钛棒材钛板材及钛管材供应。

    钛是一种理想的结构材料，钛的密度不大，仅为4.5g/m3，比钢轻43%，但钛的强度比铁高一倍，比纯铝几乎高5倍。具有低密度高强度性能。这种高的强度和不大的密度相结合，使得钛棒在技术上占有极重要的地位。同时钛合金棒的耐腐蚀性近乎或超过不锈钢，所以在石油、化工、农药、染料、造纸、轻工、航空、宇宙开发、海洋工程等方面都得到了广泛的应用。

　　钛的合金具有很高的比强度（强度和密度之比），钛合金棒、纯钛棒已在航空、军工、造船、化工、冶金、机械、医疗等领域起着不可替代的作用。例如，钛与铝、铬、钒、钼、锰等元素组成的合金，经过热处理，强度极限可达1176.8-1471MPa，　比强度达27-33，与它相同强度的合金钢，其比强度只有15.5-19。钛合金不仅强度高，而且耐腐蚀，因此在船舶制造、化工机械和医疗器械方面都有广泛的应用。其中耐蚀性钛合金主要用于各种强腐蚀环境的反应器、塔器、高压釜、换热器、泵、阀、离心机、管道、管件、电解槽等。但由于钛合金的价格较高，限制了它们的应用。

不同型态钛合金的应用

1、碘法钛，牌号TAD：是以碘化法所获得的高纯度钛，故称碘法钛，或称化学纯钛。但是，其中仍含有氧、氮、碳这类间隙杂质元素，它们对纯钛的力学性能影响很大。随着钛的纯度提高，钛的强度、硬度明显下降；故其特点是：化学稳定性好，但强度很低。

　　由于高纯度钛的强度较低，因此它作为结构材料应用意义不大，故在工业中很少使用。目前在工业中广泛使用的是工业纯钛棒和钛合金棒。

2、工业纯钛：与化学纯钛不同之处是，工业纯钛含有较多量的氧、氮、碳及多种其他杂质元素（如铁、硅等），它实质上是一种低合金含量的钛合金。与化学纯钛相比，由于含有较多的杂质元素，其强度大大提高，它的力学性能和化学性能与不锈钢相似（但和钛合金相比强度仍然较低）。

　　工业纯钛的特点是：强度不高，但塑性好，易于加工成形、冲压、焊接、可切削加工性能良好；在大气、海水、湿氯气及氧化性、中性、弱还原性介质中具有良好的耐蚀性，抗氧化性优于大多数奥氏体不锈钢；但耐热性较差，使用温度不宜太高。

　　工业纯钛按其杂质含量的不同，分为TA1、TA2、TA3三个牌号。这三种工业纯钛的间隙杂质元素是逐渐增加的，故其机械强度和硬度也随之逐级增加，但塑性、韧性相应下降。

　　工业上常用的工业纯钛是TA2，因其耐蚀性能和综合力学性能适中。对耐磨和强度要求较高时可选用TA3。对要求较好的成形性能时可选用TA1。

　　工业纯钛主要用于工作温度350℃以下，受力不大，但要求塑性好的冲压件和耐蚀结构零件，例如：飞机的骨架、蒙皮、发动机附件；船舶用耐海水腐蚀的管道、阀门、泵及水翼、海水淡化系统零部件；化工上的热交换器、泵体、蒸馏塔、冷却器、搅拌器、三通、叶轮、紧固件、离子泵、压缩机气阀以及柴油发动机活塞、连杆、叶簧等。

    3、α型钛合金，牌号TA4钛棒、TA5钛棒、TA6钛棒、TA7钛棒：这类合金在室温和使用温度下呈α型单相状态，不能热处理强化（退火是唯一的热处理形式），主要依靠固溶强化。室温强度一般低于β型和α+β型钛合金（但高于工业纯钛），而在高温（500-600℃）下的强度和蠕变强度却是三类钛合金中最高的；且组织稳定、抗氧化性和焊接性能好，耐蚀性和可切削加工性能也较好，但塑性低（热塑性仍然良好），室温冲压性能差。其中使用最广的是TA7，它在退火状态下具有中高强度和足够的塑性，焊接性良好，可在500℃以下使用；当其间隙杂质元素（氧、氢、氮等）含量极低时，在超低温时还具有良好的韧性和综合力学性能，是优良的超低温合金之一。

　　TA4的抗拉强度比工业纯钛稍高，可做中等强度范围的结构材料。国内主要用作焊丝。

　　TA5、TA6用于400℃以下在腐蚀介质中工作的零件及焊接件，如飞机蒙皮、骨架零件、压气机壳体、叶片、船舶零件等。

　　TA7用于500℃以下长期工作的结构件和各种模煅件，短时使用可到900℃。亦可用于超低温（-253℃）部件（如超低温用的容器）。

    4、β型钛合金，牌号TB2：这类合金的主要合金元素是钼、铬、钒等β相稳定化元素，在正火和淬火时很容易将高温β相保留到室温，获得较稳定的β相组织，故称β型钛合金。

　　β型钛合金可热处理强化，有较高的强度，焊接性能和压力加工性能良好；但性能不够稳定，熔炼工艺复杂，故应用不如α型及α+β型钛合金广泛。

　　可用于350℃以下工作的零件，主要用于制造各种整体热处理（固溶、时效）的板材冲压件和焊接件；如压气机叶片、轮盘、轴类等重载荷旋转件以及飞机的构件等。TB2合金一般在固溶处理状态下交货，在固溶、时效后使用。

    5、α+β型钛棒及钛合金钛棒常用的牌号TC6钛棒、TC9钛棒、TC10钛棒：这类合金在室温呈α+β型两相组织，因而得名α+β型钛合金。它具有良好的综合力学性能，大多可热处理强化（但TC1、TC2、TC7不能热处理强化），锻造、冲压及焊接性能均较好，可切削加工、室温强度高，150-500℃以下具有较高的耐热性，有的（如TC1、TC2、TC3、TC4）还具有良好的低温韧性和良好的抗海水应力腐蚀及抗热盐应力腐蚀能力；缺点是组织不够稳定。

　　这类合金以TC4应用最为广泛，TC4钛棒用量约占现有钛合金生产量的一半。该合金不仅具有良好的室温、高温和低温力学性能，且在多种介质中具有优良的耐蚀性，同时可焊接、冷热成形，并可通过热处理强化；因而在宇航、船舰以及化工等工业部门均获得广泛应用。

　　TC1、TC2可用于400℃以下工作的冲压件、焊接件以及模锻件和弯曲加工的各种零件。这两种合金还可以用作低温结构材料。

　　TC3、TC4可用作400℃以下长期工作的零件、结构用的模件、各种容器、泵、低温部件、船舰耐压壳体、坦克履带等。强度比TC1、TC2高。

　　TC6可在400℃以下使用，主要用作飞机发动机结构材料。TC9可用于制造在560℃以下长期工作的零件，主要用在飞机喷气发动机的压气机盘和叶片上。

　　TC10可用于制造在450℃以下长期工作的零件，如飞机结构零件、起落架、蜂窝连接构件、导弹发动机外壳、武器结构件等。