鈦合金材料講解，鈦合金的分類和熱處理

鈦是20世紀50年代發展起來的一種重要的結構金屬，鈦合金強度高、耐蝕性好、耐熱性高。20世紀50～60年代，主要是發展航空發動機用的高溫鈦合金和機體用的結構鈦合金。

70年代開發出一批耐蝕鈦合金，80年代以來，耐蝕鈦合金和高強鈦合金得到進一步發展。鈦合金主要用于制作飛機發動機壓氣機部件，其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件

一、純鈦（Ti）

純鈦是一種銀白色具有同素異構轉變現象的金屬；在882℃以下為密排六方晶格，稱為α—鈦（α—Ti），在882℃以上為體心立方晶格，稱為β—鈦（β—Ti）。密度?。?.58g/cm3） ，熔點高（1677℃），熱膨脹系數小，塑性好，容易加工成形；在550℃以下有很好的耐蝕性，不易氧化，在海水和蒸汽中的抗蝕能力比鋁合金、不銹鋼和鎳合金好。

二、鈦合金分類

1．α－鈦合金

主要合金化元素有Al和Sn。在室溫或較高溫度時均為單相α固溶體組織，不能熱處理強化。常溫下，它的硬度低于其他鈦合金，但高溫（500~600℃）條件下其強度最高，α－鈦合金組織穩定，焊接性良好。

2．β－鈦合金

β－鈦合金中主要加入銅、鉻、鋁、釩和鐵等促使β相穩定的元素，它們在正火或淬火時容易將高溫β相保留到室溫組織，得到較穩定的β相組織。

具有良好的塑性，在540℃以下具有較高的強度，但其生產工藝復雜，合金密度大，故在生產中用途不廣。

3．α+β—鈦合金

除含有鉻、鑰、釩等β相穩定元素外，還含有錫、鋁等α相穩定元素。在冷卻到一定溫度時發生β→α相轉變，室溫下為α+β兩相組織。

α+β—鈦合金的強度、耐熱性和塑性都比較好，并可以熱處理強化，應用

三、鈦合金的熱處理

常用的熱處理方法有退火、固溶和時效處理。

退火是為了消除內應力、提高塑性和組織穩定性，以獲得較好的綜合性能。通常α合金和（α+β）合金退火溫度選在（α+β）─→β相轉變點以下120～200℃；固溶和時效處理是從高溫區快冷,以得到馬氏體α′相和亞穩定的β相,然后在中溫區保溫使這些亞穩定相分解，得到α相或化合物等細小彌散的第二相質點，達到使合金強化的目的。通常(α+β)合金的淬火在(α+β)─→β相轉變點以下40～100℃進行，亞穩定β合金淬火在(α+β)─→β相轉變點以上40～80℃進行。時效處理溫度一般為450～550℃。

（1）消除應力退火：目的是為消除或減少加工過程中產生的殘余應力。防止在一些腐蝕環境中的化學侵蝕和減少變形。

（2）完全退火：目的是為了獲得好的韌性，改善加工性能，有利于再加工以及提高尺寸和組織的穩定性。

（3）固溶處理和時效：目的是為了提高其強度，α鈦合金和穩定的β鈦合金不能進行強化熱處理，在生產中只進行退火。α+β鈦合金和含有少量α相的亞穩β鈦合金可以通過固溶處理和時效使合金進一步強化。

為了滿足工件的特殊要求，工業上還采用雙重退火、等溫退火、β熱處理、形變熱處理等金屬熱處理工藝。