钛合金疲劳特性论文

钛合金疲劳特性论文

问:钛合金是什么?有什么特性?
  1. 答:这就是金属“钛(Ti)”,地壳中储量仅次于铁、铝、镁,居第四位,熔点高、比重小、比强度高等等,商业价值在二十世纪五十年代开始被人们认识,被应用于航空、航天等高科技领域,21世纪开始,随着科技上升,也慢慢引用于医疗,生活等行业。
  2. 答:钛金属外观似钢,具有银灰光泽,是一种过渡金属,在过去一段时间内人们一直认为它是一种稀有金属。钛并不是稀有金属,钛在地壳中约占总重量的0.42%,是 铜、镍、铅、锌的总量的16倍。在金属世界里排行第七,含钛的矿物多达70多种。钛的强度大,密度小,硬度大,熔点高,抗腐蚀性很强;高纯度钛具有良好的可塑性,但当有杂质存在时变得脆而硬。
  3. 答:钛合金是以钛为基础加入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。
    合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类:
    ①稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素,它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。
    ②稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素,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、碳和氢是钛合金的主要杂质。氧和氮在α相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,但却使塑性下降。通常规定钛中氧和氮的含量分别在0.15~0.2%和0.04~0.05%以下。氢在α相中溶解度很小,钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物,使合金变脆。通常钛合金中氢含量控制在0.015%以下。氢在钛中的溶解是可逆的,可以用真空退火除去。
问:钛合金的特性与用途是什么?
  1. 答:钛及钛合金的性质和用途:
    (一)钛的性质
    钛的外观与钢极为相似,密度为4.51克/厘米3,不足钢的60%,是难熔金属中密度最低的金属元素。
    (二)钛的用途
    致密金属钛由于质量轻,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。
    其他应用:
    用钛铁矿精矿制成的钛铁(TiFe)是制造不锈钢时使用的脱氧剂和稳定剂,钛铁贮氢阳极在贮氢电池制造中与稀土贮氢材料在性能上各有千秋,而成本则相对要低,在贮氢、运输、催化、燃料电池等方面与稀土将有一搏。Ti—Ni形状记忆合金更是医用和军工不可或缺的高新技术材料。
问:钛合金的特性
  1. 答:Ti-6Al-4V属于TC4的名义化学成分通称。
    Ti-6Al-4V(TC4)属于国标钛合金,执行标准“GB/T 2965-2007”
    Ti-6Al-4V(TC4)兼有α及β两类钛合金的优点,即塑性好、热强性好(可400℃在长期工作)、抗海水腐蚀能力很强,生产工艺简单,可以焊接、冷热成型,并可通过淬火和时效处理进行强化。主要应用于飞机压气机盘和叶片、舰艇耐压壳体、大尺寸锻件、模锻件等。
    Ti-6Al-4V(TC4)还具有良好的低温工作性能。在-196℃以下仍然具有良好韧性,用于制造低温高压容器,如火箭及导弹的液氢燃料箱等。
    Ti-6Al-4V(TC4)化学成分如下图:
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