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钛的三大功能
功能材料是以物理性能为主的工程材料，即在电、磁、声、光、热等方面具有的特殊性质，或在其作用下表现出特殊功能的材料。对钛和钛合金的研究已发现其有三种特殊功能有应用前途:
一、记忆功能
钛-镍合金在一定环境温度下具有单向、双向和全方位的记忆效应，被公认是最佳记忆合金。在工程上做管接头用于战斗机的油压系统；石油联合企业的输油管路系统；直径0.5mm丝做成的直径500mm抛物网状天线用于宇航飞行器上；在医学工程上用于制作鼾症治疗；制成螺钉用于骨折愈合等。上述应用均获得了明显效果。
二、超导功能
铌-钛合金在温度低于临界温度时，呈现出零电阻的超导功能。
三、贮氢功能
钛-铁合金具有吸氢的特性，把大量的氢安全的贮存起来，在一定的环境中又把氢释放出来。这在氢气分离、氢气净化、氢气贮存及运输、制造以氢为能源的热泵和蓄电池等方面应用很有前途。
钛的十大性能
一、密度小,比强度高
金属钛的密度为4.51g/cm3,高于铝而低于钢、铜、镍，但比强度位于金属之首。
二、耐腐蚀性能
钛是一种非常活泼的金属，其平衡电位很低，在介质中的热力学腐蚀倾向大。但实际上钛在许多介质中很稳定，如钛在氧化性、中性和弱还原性等介质中是耐腐蚀的。这是因为钛和氧有很大的亲和力，在空气中或含氧的介质中，钛表面生成一层致密的、附着力强、惰性大的氧化膜，保护了钛基体不被腐蚀。即使由于机械磨损也会很快自愈或重新再生。这表明了钛是具有强烈钝化倾向的金属。介质温度在315℃以下钛的氧化膜始终保持这一特性。
为了提高钛的耐蚀性，研究出氧化、电镀、等离子喷涂、离子氮化、离子注入和激光处理等表面处理技术，对钛的氧化膜起到了增强保护性作用，获得了所希望的耐腐蚀效果。针对在硫酸、盐酸、甲胺溶液、高温湿氯气和高温氯化物等生产中对金属材料的需要 ，开发出钛-钼、钛-钯、钛-钼-镍等一系列耐蚀钛合金。钛铸件使用了钛-32钼合金，对常发生缝隙腐蚀或点蚀的环境使用了钛-0.3钼-0.8镍合金或钛设备的局部使用了钛-0.2钯合金,均获得了很好的使用效果。
三、耐热性能好
新型钛合金可在600℃或更高的温度下长期使用。
四、耐低温性能好
钛合金TA7（Ti-5Al-2.5Sn）,TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等为代表的低温钛合金,其强度随温度的降低而提高,但塑性变化却不大。在-196～-253℃低温下保持较好的延性及韧性,避免了金属冷脆性,是低温容器,贮箱等设备的理想材料。
五、抗阻尼性能强
金属钛受到机械振动、电振动后，与钢、铜金属相比，其自身振动衰减时间最长。利用钛的这一性能可作音叉、医学上的超声粉碎机振动元件和高级音响扬声器的振动薄膜等。
六、无磁性、无毒
钛是无磁性金属，在很大的磁场中也不会被磁化，无毒且与人体组织及血液有好的相溶性，所以被医疗界采用。
七、抗拉强度与其屈服强度接近
钛的这一性能说明了其屈强比（抗拉强度/屈服强度）高，表示了金属钛材料在成形时塑性变形差。由于钛的屈服极限与弹性模量的比值大，使钛成型时的回弹能力大。
八、换热性能好
金属钛的导热系数虽然比碳钢和铜低，但由于钛优异的耐腐蚀性能，所以壁厚可以大大减薄，而且表面与蒸汽的换热方式为滴状冷凝，减少了热组，太表面不结垢也可减少热阻，使钛的换热性能显著提高。
九、弹性模量低
钛的弹性模量在常温时为106.4GMPa,为钢的57%。
十、吸气性能
钛是一种化学性质非常活泼的金属,在高温下可与许多元素和化合物发生反应。钛吸气主要指高温下与碳、氢、氮、氧发生反应。
|
应用领域 |
材料的使用特性 |
应用部位 | |
|
航空 工业 |
喷气发动机 |
在500℃以下具有高的屈服强度/密度比和疲劳强度/密度比，良好的热稳定性，优异的抗大气腐蚀性能，可减轻结构质量 |
在500℃以下的部位使用：压气盘、静叶片、动叶片、机壳、燃烧室外壳、排气机构外壳、中心体、喷气管等 |
|
机身 |
在300℃以下，比强度高 |
防火壁、蒙皮、大梁、起浇架、翼肋、隔框、紧固件、导管、舱门、拉杆等 | |
|
火箭、导弹及宇宙飞船工业 |
在常温及超低温下，比强度高，并具有足够的韧性及塑性 |
高压容器、燃料贮箱、火箭发动机及导弹壳体、飞船船舱蒙皮及结构骨架、主起落架、登月舱等 | |
|
船舶、舰艇制造工业 |
比强度高，在海水及海洋气氛下具有优异的耐蚀性能 |
耐压艇体、结构件、浮力系统球体，水上船舶的泵体、管道和甲板配件，快艇推进器、推进轴、水翼艇水翼、鞭状天线等 | |
|
化学工业、石油工业 |
在氧化性和中性介质中具有良好的耐蚀性，在还原性介质中也可通过合金化改善其耐蚀性 |
在石油化工、化肥、酸碱、钠、氯气及海水淡化等工业中，作热交换器、反应塔、蒸馏器、洗涤塔、合成器、高压釜、阀门、导管、泵、管道等 | |
|
其他 工业 |
常规正品制造 |
耐蚀性好，密度小 |
火炮尾架、迫击炮底板、火箭炮炮管及药室、喷管、火炮套箍、坦克车轮及履带、扭力棒、战车驱动轴、装甲板等 |
|
冶金工业 |
有高的化学活性和良好的耐蚀性 |
在镍、钴、钛等有色金属冶炼中做耐蚀材料，在钢铁冶炼中是良好的脱氧剂和合金元素 | |
|
其他 工业 |
医疗卫生 |
对人体体液有极好的耐蚀性，没有毒性，与肌肉组织亲合性能良好好 |
做医疗器械及外科矫形材料，钛制牙、心脏内瓣、隔膜、骨关节及固定螺钉、钛骨头等 |
|
超高真空 |
有高的化学活性，能吸附氧、氮、氢、CO、CO2、甲烷等气体 |
钛离子泵 | |
|
电镀工业 |
耐腐蚀、寿命长、传热快、加热效果好，对产品无污染，可提高劳动生产率和减少维修费用 |
镀镍、镀铬（除氟化物镀铬外）、酸性和氰化物镀铜、三氯化铁铜板腐蚀中作加热器、电镀槽子，网篮、挂具、薄膜蒸发器等 | |
|
电站 |
高的耐蚀性，密度小、质量轻，良好的综合力学性能和工艺性能，较高的热稳定性，线胀系数小 |
全钛凝汽器、冷凝器、管板、冷油管、蒸汽涡轮叶片等 | |
|
机械仪表 |
精密天平秤杆、表壳、光学仪器等 | ||
|
纺织工业 |
亚漂机、亚漂罐中耐蚀零、部件 | ||
|
造纸工业 |
泵、阀、管道、风机、搅拌器等 | ||
|
医药工业 |
加料机、加热器、分离器、反应罐、搅拌器、压滤罐、出料管道等 | ||
|
体育用品 |
航模、羽毛球拍、登山器械、钓鱼杆、宝剑、全钛赛车等 | ||
|
工艺美术 |
钛板画、笔筒、砚台、拐杖、胸针等 |
|
性能 |
合金牌号 | |||||||||||||
|
TA1TA2TA3 |
TA4 |
TA5 |
TA6 |
TA7 |
TB2 |
TC1 |
TC2 |
TC3 |
TC4 |
TC6 |
TC9 |
TC10 | ||
|
20℃密度γ/g/cm3 |
4.5 |
— |
4.43 |
4.40 |
4.46 |
4.81 |
4.55 |
4.55 |
4.43 |
4.45 |
4.5 |
4.52 |
4.53 | |
|
熔点/℃ |
1668 |
-- |
-- |
-- |
1538-1649 |
-- |
-- |
1570-1640 |
-- |
1538-1649 |
1620-1650 |
-- |
-- | |
|
比热容 c/（j/kg·K） |
20℃ |
544 |
-- |
-- |
-- |
540 |
540 |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
|
100℃ |
544 |
-- |
-- |
586 |
540 |
540 |
574 |
-- |
-- |
678 |
502 |
544 |
540 | |
|
200℃ |
628 |
-- |
-- |
670 |
569 |
553 |
-- |
565 |
565 |
691 |
586 |
-- |
548 | |
|
300℃ |
670 |
-- |
-- |
712 |
590 |
569 |
641 |
628 |
628 |
703 |
670 |
-- |
565 | |
|
400℃ |
712 |
-- |
-- |
796 |
620 |
636 |
699 |
670 |
670 |
741 |
712 |
-- |
557 | |
|
500℃ |
754 |
-- |
-- |
879 |
653 |
599 |
729① |
754 |
712 |
754 |
796 |
-- |
528 | |
|
600℃ |
837 |
-- |
-- |
921 |
691 |
862 |
-- |
-- |
-- |
879 |
-- |
-- |
-- | |
|
20℃电阻率ρ/10-6Ω·m |
0.47 |
-- |
1.26 |
1.08 |
1.38 |
1.55 |
-- |
-- |
1.42 |
1.60 |
1.36 |
1.62 |
1.87 | |
|
热导率λ/W/（m· K） |
20℃ |
16.33 |
10.47 |
-- |
7.54 |
8.79 |
-- |
9.63 |
9.63 |
8.37 |
5.44 |
7.95 |
7.54 |
-- |
|
100℃ |
16.33 |
12.14 |
-- |
8.79 |
9.63 |
12.14② |
10.47 |
-- |
8.79 |
6.70 |
8.79 |
12.98 |
-- | |
|
热导率λ/W/（m·K） |
200℃ |
16.33 |
-- |
-- |
10.05 |
10.89 |
12.56 |
11.72 |
11.30 |
10.05 |
8.79 |
10.05 |
11.30 |
-- |
|
300℃ |
16.75 |
-- |
-- |
11.72 |
12.14 |
12.98 |
12.14 |
12.14 |
10.89 |
10.47 |
11.30 |
12.14 |
10.47 | |
|
400℃ |
17.17 |
-- |
-- |
13.40 |
13.40 |
16.33 |
13.40 |
13.40 |
12.56 |
12.56 |
12.59 |
12.98 |
12.14 | |
|
500℃ |
18.00 |
-- |
-- |
15.07 |
14.65 |
17.58 |
14.65 |
14.65 |
14.24 |
14.24 |
-- |
13.40⑧ |
13.40 | |
|
600℃ |
-- |
-- |
-- |
16.75 |
15.91 |
18.84 |
16.33 |
-- |
15.49 |
15.49 |
-- |
14.65⑨ |
-- | |
|
线胀系统a1/(10-6/k) |
20-100℃ |
8.0 |
8.2 |
9.28 |
8.3 |
9.36 |
8.53 |
8.0 |
8.0 |
-- |
7.89 |
8.60 |
7.70 |
9.45 |
|
20-200℃ |
8.6 |
-- |
9.53 |
8.9③ |
9.4 |
9.34 |
8.6 |
8.6 |
-- |
9.01 |
-- |
8.90 |
9.73 | |
|
20-300℃ |
9.1 |
-- |
9.87 |
9.5④ |
9.5 |
9.52 |
9.1 |
9.1 |
-- |
9.30 |
-- |
9.27 |
9.97 | |
|
20-400℃ |
9.25 |
-- |
10.08 |
10.4⑤ |
9.54 |
9.79 |
9.6 |
9.6 |
-- |
9.24 |
-- |
9.64 |
10.15 | |
|
20-500℃ |
9.4 |
-- |
10.09 |
10.6⑥ |
9.68 |
9.83 |
9.6 |
9.4 |
-- |
9.39 |
11.60⑥ |
9.85 |
10.19 | |
|
20-600℃ |
9.8 |
-- |
10.28 |
10.8⑦ |
9.86 |
9.99 |
-- |
-- |
-- |
9.40 |
-- |
-- |
10.21 |
|
鈦合金鍛件 | |
|
材料特性 |
鍛造技術 |
|
‧比強度高 |
‧傳統段造 |
|
| ||||||||
|
| ||||||||
|
| ||||||||
1、钛丝
|
牌号 |
状态 |
直径mm |
|
TA0、TA0EL1 |
退火状态（M） |
0.1-7.0 |
|
TC4 |
1.6-7.0 | |
|
注：丝材的用途和供应状态应在合同中注明，未注明时一律按焊丝、加工状态（Y或R）供应 | ||
优势：
1）无磁（磁化率3.2×10^(-6)）无毒；
2）耐热性能好（熔点1668±4℃，沸点3535℃），耐低温性能好（在-196—253℃低温下保持较好的延性和韧性，避免金属冷脆性，是低 温容器、贮箱等设备的理想材料）；
3）耐腐蚀：钛在海水、湿氯气、亚氯酸盐及次氯酸盐溶液、硝酸、铬酸、金属氯化物、硫化物以及有机酸中不被腐蚀。
4）应用：航空航天工业，舰船工业，冶金工业，医药工业，运动器械，生活用品和其他领域。
钛丝可提供的材料牌号为：Gr1 Gr2 Gr2 Gr3 Gr4 Gr5 Gr7 Gr9 Gr12 Gr23
执行标准为:ASTM B348 规格:直径0.5-----直径6.0 的盘丝 直丝 ;焊丝执行标准为：AWS A5.16
|
钛焊丝型号 |
AWS |
ASTM |
|
纯钛1 |
AWS A5.16, ERTi 1 |
ASTM B 348, Gr 1 |
|
纯钛2 |
AWS A5.16, ERTi 2 |
ASTM B 348, Gr 2 |
|
纯钛3 |
AWS A5.16, ERTi 3 |
ASTM B 348, Gr 3 |
|
纯钛4 |
AWS A5.16, ERTi 4 |
ASTM B 348, Gr 4 |
|
6Al-4V |
AWS A5.16, ERTi-5 |
ASTM B 348, Gr 5 |
|
6Al-4V Eli WW |
AWS A5.16, ERTi-5 Eli |
ASTM B 348 Gr23 |
|
0.3 Mo-0.8 Ni |
AWS A5.16, ERTi 12 |
ASTM B 348, Gr 12 |
|
Ti + Pd |
AWS A5.16, ERTi-0.2 Pd. |
ASTM B 348, Gr 7 |
|
3Al-2.5V |
AWS A5.16, ERTi-9 |
ASTM B 348, Gr 9 |
2、钛管
|
钛 管 |
产品名称 |
牌号 |
规格范围(㎜) |
执行标准 |
|
|
钛制无缝管(中国) |
TA0-TA3 |
（3-114）×(1.0-6) ×≤12000 |
GB/T3624-95 GB/T3625-2007 GB/T3625-95 |
|
|
钛制管道(中国) |
TA0-TA3 |
≥114 |
GB/T3624-95 GB/T3625-2007 GB/T3625-95 |
|
|
钛合金无缝管(中国) |
TA9 |
（3-114）×(1.0-6) ×≤12000 |
GB/T3624-95 GB/T3625-2007 GB/T3625-95 |
|
|
|
TA10 |
（3-114）×(1.0-6) ×≤12000 |
GB/T3624-95 GB/T3625-2007 GB/T3625-95 |
|
|
钛合金管道(中国) |
TA9 |
≥114 |
GB/T3624-95 GB/T3625-2007 GB/T3625-95 |
|
|
钛制无缝管(美国) |
Gr1 |
（3-114）×(1.0-6) ×≤12000 |
ASTM B337 ASTM B338 ASTM B 861-2005 |
|
|
钛制管道(美国) |
Gr1 |
≥114 |
ASTM B 862-2006 |
|
|
钛合金无缝管(美国) |
Gr7 |
（3-114）×(1.0-6) ×≤12000 |
ASTM B337 |
|
|
|
Gr12 |
（3-114）×(1.0-6) ×≤12000 |
ASTM B337 |
|
|
钛合金管道(美国) |
Gr7 |
||
|
|
钛制无缝管(俄罗斯) |
BT1-0 |
（3-114）×(1.0-6) ×≤12000 |
GOST22879-86 |
|
镍 管 |
镍制无缝管(中国) |
Ni4 |
（3-114）×(1.0-6) |
GB/T 2882-2005 |
|
|
镍制无缝管 |
Ni200 |
（3-114）×(1.0-6) |
ASTMB163 |
|
锆 管 |
锆制无缝管 |
Zr2 |
（3-114）×(1.0-6) |
GB/T 8768-88 ASTM B 523 |
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