钛的概念，特点，用途钛（合金）化学成分与牌号钛（合金）化学成分与牌号

一、什么是“钛”

   钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，按照纯度可分为纯钛和钛合金。

   纯钛titanium：习惯上将含量大于xxx%钛成为“纯钛”，最纯的碘化钛（tii）杂质含量不超过0.1%，含有微量的c、n、o、h、fe等杂质。

  钛合金 titanium alloy：以钛为基材，加入适量其他合金元素组成的合金。

二、钛的特点

   钛是一种神奇的金属，具有比强度高、导热系数低、耐高温、耐腐蚀、无磁性及记忆、超导、储氢功能等一系列优异的特性。部分参数如下：

1. 强度高

  钛合金的密度一般在4.5g/cm3左右，仅为钢的的60%，纯钛的强度才接近普通钢的强度，一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料，可制出单位强度高、刚性好、质量轻的零部件。目前飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。

2. 热强度高

  使用温度比铝合金高几百度，在中等温度下仍持所要求的强度，可在450~500℃的温度下长期工作这两类钛合金在150~500℃范围内仍有很高的比强度，而铝合金在150℃时比强度明显下降。钛合金的工作温度可达500℃，铝合金则在200℃以下。

3. 抗蚀性好

钛合金在潮湿在大气和海水介质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等优良的抗腐蚀能力，但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。

4. 低温性能好

   钛合金在低温和超低温下，仍能保持其力学性能。低温性能好，间隙元素极低的钛合金，如ta7，在-253℃下还能保持一定的塑性。因此，钛合金也是一种重要的低温结构材料。

5.  化学活性大

钛的化学活性大，与大气中o、n、h、co、co2、水蒸气、氨气等产生强烈的化学反应。含碳量大于0.2%时，会在钛合金中形成硬质tic；温度较高时，与n作用也会形成tin硬质表层；在600℃以上时，钛吸收氧形成硬度很高的硬化层；氢含量上升，也会形成脆化层。吸收气体而产生的硬脆表层深度可达0.1~0.15mm，硬化程度为20%~30%。钛的化学亲和性也大，易与摩擦表面产生粘附现象。

6. 导热系数小、弹性模量小

钛的导热系数λ=15.24w/(m·k)约为镍的1/4，铁的1/5/，铝的1/14，而各种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降50%。钛合金的弹性模量约为钢的1/2，故其刚性差、易变形，不宜制作细长杆和薄壁件，切削时加工表面的回弹量很大，约为不锈钢的2~3倍，造成刀具后刀面的剧烈摩擦、粘附、粘结磨损。

三、钛的用途

根据不同的特性，钛被广泛应用于航空、航天、舰船、兵器、石油、化工、冶金、电力、制药、海洋工程及体育、旅游等各个领域，被誉为“海洋金属”、“太空金属”、“生物金属”、“智慧金属”、“现代金属”。

1.军工：钛在军事工业方面有着十分广阔的用途。核动力潜艇、水翼艇、迫击炮身管、反坦克导弹、导弹发射器、坦克防护板、防弹背心等大量用钛。据资料介绍，一艘台风级核潜艇，用钛量高达9000吨，由此可见军工对钛材的需求巨大。

2.航天航空：钛广泛用于航空工业，民用飞机用钛量约占构架重量的20~25%；此外战略

火箭发动机、宇宙飞船（如神州五号、神州六号）、人造卫星天线等也大量用钛。

3.海洋产业：在海水中，钛具有其他金属材料无法比拟的耐蚀性能，特别是耐受海水的高速冲刷腐蚀。目前，美国、日本、法国等国家都已研制出各种先进的钛制深潜器、潜艇、海底实验室装置来进行海洋研究。此外，沿海电站、海上采油设备、海水淡化、海洋化工生产、海水养殖业等都广泛采用钛制设备和装置。

4.化工：目前钛设备的应用已从最初的“纯碱与烧碱工业”扩展到整个化工行业，设备种类已从小型、单一化发展到大型、多样化。据化工部门预计，化工行业的年用钛量将超过1500吨。二十世纪70~80年代以后，我国真空制盐企业逐步开始采用钛金属材料制造设备，结果设备腐蚀情况大大改观。

5.石油精炼：在石油精炼过程中，石油加工产品与冷却水中的硫化物、氯化物、和其他腐蚀剂，对炼油装置特别是低温轻油部位的常减压塔顶冷凝设备的腐蚀性严重，设备腐蚀问题已经成为困扰炼油工业的突出问题之一。近年来美国、日本等国将钛制设备引入到这些高腐蚀的环节，取得了很好的效果。

6.汽车工业：钛的轻质、高强度等性能早已被汽车制造商所关注，钛在赛车山的应用已有许多年的历史，目前赛车几乎都使用了钛材，日本汽车用钛已超过600吨，随着全球汽车工业的发展，汽车用钛还在快速增加。

7.医学：随着医疗技术的提高，在人体内植入金属是十分常见的外壳手术，由于钛金属与人体组织排异反应弱，目前被广泛用于人工骨骼、人工关节、人造牙等人体植入物估。

8.体育和日用品：钛在全球高尔夫球具制造领域消耗数量巨大，方面得到广泛应用。此外，钛在制药机械、医疗器械方面的应用也得到进一步的认识，未来需求不可低每年用于钛高尔夫球具制造的钛材量高达6000多吨。此外，网球拍、羽毛球拍、滑雪杖、雪铲、等山冰仗、登山钉、雪橇、击剑防护面罩、钓鱼竿、自行车、眼镜架、手表、工艺品以及其他生活用品都广泛使用钛材。

9.建筑材料：备受关注的中国国家大剧院曲面屋顶全部采用钛板制作，是建筑用钛的典型案例，这个穹顶用掉约100吨钛材。据有关资料介绍，钛材在屋面、窗框、屋檐、山墙、防雨墙屏障、围栏、外部装饰壁板、内装饰材、以及纪念碑、墓志铭、名牌、厢屋、化妆住和空气调节器等方面都用应用。

10.核工业：出上述用途外，钛是发展核工业不可缺少的重要材料，核反应堆使用的很多设备、管道和相关部件，除使用锆、铪外，还需要大量的钛和钛基合金材料。随着工业的进一步发展，钛的价值必将会得到更多的体现。

一.  钛（合金）化学成分与牌号

常见纯钛、钛合金化学成分及国内外牌号对照如下表：

【注】：上表只显示了常见几种材质的名称和合金元素，具体化学成分数据详见gb/t 3620-2007.

 钛产品的形式及执行标准

见下表：

【注】：astm为美国测试和材料协会标准；

       asme为美国机械工程师协会标准。