铍钛合金耐多少低温

㈠ 钛合金（TA、TC、TB）阐述热处理工艺

钛的热处理方法
一.钛的基本热处理:
工业纯钛是单相α 型组织，虽然在890℃以上有α-β 的多型体转变，但由于
相变特点决定了它的强化效应比较弱，所以不能用调质等热处理提高工业纯钛的
机械强度。工业纯钛唯一的热处理就是退火。它的主要退火方法有三种：1 再结
晶退火 2 消应力退火 3 真空退火。前两种的目的都是消除应力和加工硬化效应，
以恢复塑性和成型能力。
工业纯钛在材料生产过程中加工硬度效应很大。图2-26 所示为经不同冷加
工后，TA2 屈服强度的升高，因此在钛材生产过程中，经冷、热加工后，为了恢
复塑性，得到稳定的细晶粒组织和均匀的机械性能，应进行再结晶退火。工业纯
钛的再结晶温度为550-650℃，因此再结晶退火温度应高于再结晶温度，但低于
α-β 相的转变温度。在650-700℃退火可获得最高的综合机械性能（因高于700℃
的退火将引起晶粒粗大，导致机械性能下降）。退火材料的冷加工硬化一般经
10-20 分钟退火就能消除。这种热处理一般在钛材生产单位进行。为了减少高温
热处理的气体污染并进一步脱除钛材在热加工过程中所吸收的氢气，目前一般钛
材生产厂家都要求真空气氛下的退火处理。
为了消除钛材在加工过程（如焊接、爆炸复合、制造过程中的轻度冷变形）
中的残余应力，应进行消应力热处理。
消应力退火一般不需要在真空或氩气气氛中进行，只要保持炉内气氛为微氧
化性即可。
二.钛及钛合金的热处理:
为了便于进行机械工业加并得到具有一定性能的钛和钛合金，以满足各种
产品对材料性能的要求，需要对钛及钛合金进行热处理。
1．工业纯钛（TA1、TA2、TA3）的热处理
α-钛合金从高温冷却到室温时，金相组织几乎全是α 相，不能起强化作用，
因此，目前对α-钛只需要进行消应力退火、再结晶退火和真空退火处理。前
两种是在微氧化炉中进行，而后者则应在真空炉中进行。
（一）消应力退火
为了消除钛和钛合金在熔铸、冷加工、机械加工及焊接等工艺过程中所产生
的内应力，以便于以后加工，并避免在使用过程中由于内应力存在而引起开裂破
坏，对α-钛应进行消除应力退火处理。消除应力退火温度不能过高、过低，因为
过高引起晶粒粗化，产生不必要的相变而影响机械性能，过低又会使应力得不到
消除，所以，一般是选在再结晶温度以下。对于工业纯钛来说，消除应力退火的
加热温度为500-600℃。加热时间应根据工件的厚度及保温时间来确定。为了提
高经济效果并防止不必要的氧化，应选择能消除大部分内应力的最短时间。工业
纯钛消除应力退火的保温时间为15-60 分钟，冷却方式一般采用空冷。
（二）再结晶退火（完全退火）
α-钛大部分在退火状态下使用，退火可降低强度、提高塑性，得到较好的综
合性能。为了尽可能减少在热处理过程中气体对钛材表面污染，热处理温度尽可
能选得低些。工业纯钛的退火温度高于再结晶温度，但低于α 向β 相转变的温度
120-200℃，这时所得到的是细晶粒组织。加热时间视工件厚度而定，冷却方式
一般采用空冷。对于工业纯钛来说，再结晶退火的加热温度为680-700℃，保温
时间为30-120 分钟。规范的选取要根据实际情况来定，通常加热温度高时，保
温时间要短些。
需要指出的是，退火温度高于700℃时，而且保温时间长时，将引起晶粒粗
化，导致机械性能下降，同时，晶粒一旦粗化，用现有的任何热处理方法都难以
使之细化。为了避免晶粒粗化，可采取下列两种措施：
1）尽可能将退火温度选在700℃以下。
2） 退火温度如果在700℃以上时，保温时间尽可能短些，但在一般情况下，
每mm 厚度不得少于3 分钟，对于所有工件来讲，不能小于15 分钟。
（三）真空退火
钛中的氢虽无强化作用，但危害性很大，能引起氢脆。氢在α-钛中的溶解
度很小，主要呈TiH2 化合物状态存在，而TiH2 只在300℃以下才稳定。如将α-
钛在真空中进行加热，就能将氢降低至0.1%以下。当钛中含氢量过多时需要除
氢，为了除氢或防止氧化，必须进行真空退火。真空退火的加热温度与保温时间，
与再结晶退火基本相同。冷却方式为在炉中缓冷却到适当的温度，然后才能开炉，
真空度不能低于5×10-4mmHg。
二．TC4（Ti-6Al-4V）的热处理
在钛合金中，TC4 是应用比较广泛的一种钛合金，通常它是在退火状态下
使用。对TC4 可进行消除应力退火、再结晶退火和固溶时效处理，退火后的组织
是α 和β 两相共存，但β 相含量较少，约占有10%。TC4 再结晶温度为750℃。
再结晶退火温度一般选在再结晶温度以上80~100℃（但在实际应用中，可视具
体情况而定，如表5-26），再结晶退火后TC4 的组织是等轴α 相+β 相，综合性
能良好。但对TC4 的退火处理只是一种相稳定化处理，为了充分民掘其优良性
能的潜力，则应进行强化处理。TC4 合金的α+β/β 相转变温度为980~990℃，固
溶处理温度一般选在α+β/β 转变温度以下40~100℃（视具体情况而定，如表5-26
所示），因为在β 相区固溶处理所得到的粗大魏氏体组织虽具有持久强度高和断
裂韧性高的优点，但拉伸塑性和疲劳强度均很低，而在α+β 相区固溶处理则无此
缺点。
规 范
类 型
温 度（℃） 时间（min） 冷 却 方 式
消除应力退火 550~650 30~240 空 冷
再结晶退火 750~800 60~120 空冷或随炉冷却至590℃后空冷
真空退火 790~815
固溶处理 850~950 30~60 水 淬
时效处理 480~560 4~8h 空 冷
时效处理是将固溶处理后的TC4 加热到中等温度，保持一定时间，随后空冷。
时效处理的目的是消除固溶处理所产生的对综合性能不利的α’相。固溶处理所产
生的淬火马氏体α’，在时效过程中发生迅速分解（相变相当复杂），使强度升高，
对此有两种看法：
1。认为由于α’分解出α+β，分解产物的弥散强化作用使TC4 强度升高。
2.认为在时效过程中，β 相分解形成ω 相，造成TC4 强化。
随着时效的进行，强度降低，对此现象也有两种不同的观点：
1．β 相的聚集使强度降低（与上述1 对应）。
2．ω 相的分解为一软化过程（与上述2 对应）。
时效温度和时间的选择要以获得最好的综合性能为准。在推荐的固溶及时效
范围内，最好通过时效硬化曲线来确定最佳工艺（如图5-28 所示。此曲线为TC4
经850℃固溶处理后，在不同温度下的时效硬化曲线）。低温时效（480-560℃）
要比大于700℃的高温时效好。因为在高温时的拉伸强度、持久和蠕变强度、断
裂韧性以及缺口拉伸性能等各方面，低温时效都比高温时效的好。
经固溶处理的TC4 综合性能比750-800℃ 退火处理后的综合性能要好。
需要指出的是，TC4 合金的加工态原始组织对热处理后的显微组织和力学性
能有较大的影响。对于高于相变温度，经过不同变形而形成的网兰状组织来说，
是不能被热处理所改变，在750~800℃退火后，基本保持原来的组织状态；对于
在相变温度以下进行加工而得到的α 及β 相组织，在750-800℃退火后，则能得
到等轴初生α相及转变的β相。前者的拉伸延性和断面收缩率都较后者低；但耐
高温性能和断裂韧性、抗热盐应力腐蚀都较高。
四．Ti-32Mo-2.5Nb 的热处理
Ti-32Mo-2.5Nb 是稳定β 型单相固溶合金，只需进行消除应力退火处理，
退火温度为750~800℃，保温一小时，冷却方式采用空冷、炉冷均可。
五．热处理中的几个问题
（一）污染问题
钛有极高的化学活性，几乎能与所有的元素作用。在室温下能与空气中的氧
起反应，生成一层极薄的氧化膜，氧化速率很小。但在高的温度下，除了氧化速
率加快并向金属晶格内扩散外，钛还与空气中的氢、氮、碳等起激烈的反应，也
能与气体化合物CO、CO2、H2O、NH4 及许多挥发性有机物反应。热处理金属元
素与工件表面的钛发生反应，使钛表面的化学成分发生变化，其中一些间隙元素
还能透过金属点阵，形成间隙固溶体。况且除氢以外，其他元素与钛的反应是不
可逆的。即使是氢，也不允许在最终热处理后，进行高温去除。间隙元素不仅影
响钛和钛合金的力学性能，而且还影响α+β/β 转变温度和一些相变过程，因此，
对于间隙元素，尤其是气体杂质元素对钛和钛合金的污染问题，在热处理中必须
引起重视。
（二）加热炉的选择
为在加热过程中防止污染，必须对不同要求的工件采取不同的措施。若在最
后经磨削或其他机械加工能将工件表面的污染层去除时，可在任何类型的加热炉
中进行加热，炉内气氛呈中性或微氧化性。为防止吸氢，炉内应绝对避免呈还原
性气氛。当工件的最后加工工序为热处理时，一定要采用真空炉（真空度要求在
1×10-4mmHg）或氩气气氛（氩气纯度在99.99%以上并且干燥）的加热炉中进行
加热。热处理完毕后，必要时用30%的硝酸加3%的氢氟酸其余为水，在50℃温
度下对工件进行酸洗，或轻微磨削，以除去表面污染层。
（四）加热方法
在热处理进行以前，首先要对加热炉炉膛进行清理，炉内不应有其他金属或
氧化皮；对于工件，则要求表面没有油污、水和氧化皮。
用真空炉对钛工件进行加热是防止污染的一种有效方法，但由于目前条件所
限，许多工厂还是采用一般加热炉。在一般加热炉中加热，根据需求的不同采用
不同的措施防止污染，比如：
1．根据工件的大小，可装在封闭的低碳钢容器中，抽真空后进行加热。若无真
空泵可通入惰性气体（氩气或氦气）进行保护，保护气体要多次反复通入、
排出，把空气完全排净。
2．使用涂层也是热处理中保护钛免遭污染的措施之一，在国外已取得一定的经
验。国内一些工厂也在采用高温漆和玻璃涂料作涂层。有人认为，目前对钛
所用的各种保护涂层，只能减少污染的深度，并不能完全免除污染。对每种
热处理，必须考虑允许的污染深度，选择合适有效的涂层，其中也包括热处
理后的剥离。
3．若用火焰加热，在加热过程中切忌火焰直接喷射在钛工件上，煤气火焰是钛
吸氢的主要根源之一。而用燃油加热，如若不慎将会引起钛工件过分氧化或
增碳。
（五） 冷却
钛和钛合金热处理的冷却方式主要是空冷或炉冷，也有采用油冷或风扇冷却
的。淬火介质可用低粘度油或含3%NaOH 的水溶液，但通常使用最广泛的淬火
介质是水。
只要能满足钛和钛合金对冷却速度的要求。一般钢的热处理所采用的冷却装
置对钛都适用。

㈡ 钛合金tc4最低温度是多少

TC4钛合金一般是水淬或空冷，温度相变点以上30--·50℃

㈢ 钛合金的熔点是多少度啊

纯钛的熔点为1678℃。加入合金元素后（钛合金），合金的熔点一般都要降低，而且一般会随合金元素加入量的增加而降低更大。所以，钛合金的熔点一般会低于1678℃，且因为合金元素的不同及量的不同而有差异。

㈣ 钛合金的应用

自1795年发现钛至今已有200多年的历史，但是由于钛的熔点高、化学性质十分活泼，塑性良好的纯钛很难制取；钛锭的冶炼需在真空中进行；制造工艺复杂，从而使得钛及其合金长期不能广泛用于工业生产。从20世纪50年代开始，由于航空航天技术的迫切需要，钛工业得到了迅速的发展。现在，钛及钛合金不仅是航空航天工业中不可缺少的结构材料，在造船、化工、冶金、医疗等方面也获得了广泛的应用[1]。
钛合金的应用决定于钛及钛合金的特点和对产品的要求。概括起来，钛及钛合金的特点有如下[1～4]。
①钛的密度小、比强度高。钛的密度为4510kg／m^3，介于铝(2700kg／m^3)和铁(7600kg／m^3)之间。钛合金的比强度高于铝合金和钢。
②钛合金的工作温度范围较宽，低温钛合金在-253℃还能保持良好的塑性，而耐热钛合金的工作温度可达550℃左右，其耐热性明显高于铝合金和镁合金，如果克服了550℃以上的氧化污染问题，其使用温度还可能进一步提高。
③钛及钛合金还具有优良的抗蚀性，特别是在海水和海洋大气环境中抗蚀性极高，这使其在应用于舰艇和水上飞机上时具有很大的竞争优势；钛在各种浓度的硝酸、铬酸中都很稳定，温度升高，反应也慢。此外纯钛在碱溶液中和大多数有机酸和化合物中的抗蚀性也很高；而且，钛的腐蚀性能的突出特直是不发生居部腐蚀和晶间腐蚀，一般为均匀腐蚀。
④钛的化学活性很高，极易受氢、氧、氮的污染，难以冶炼和加工，使得生产成本较高。
⑤导热性差(只有铁的1／5，铝的1／3)，摩擦系数大(0．42)，抗磨性也较差，故在切削加工时，容易使工件及刀具温度升高，造成粘刀，降低刀具寿命，故切削加工性差。
⑥弹性模量低，影响构件的刚度，也使细长构件的使用受到限制，不过在某些情况下，也可利用钛的σs／E比值大的特点制作弹性元件。
目前钛合金的主要用途可大致分为三类，即喷气发动机、航空构架和工量
应用。
钛合金可分为两种主要类别：耐蚀合金和结构合金。耐蚀合金通常为单相。相并加有不多的固溶强化添加剂及。稳定元素，如钯和铝。这些合金用于化学、能源、造纸及食品加工工业以及生产高耐蚀性管材、热交换器、阀门外套及容器。除了极优越的耐蚀性外，单相。合金具有良好的焊接性能，易于加工制造，但强度相对较低。而结构合金可分为四种：近α合金、α+β合金、β合金以及钛铝金属间化合物[5]。1954年Ti-6A1-4V被采用，这个合金很快成为迄今为止最重要的钛合金，因为它有极佳的综合力学性能及良好的加工能力。在由美国主要钛生产厂家供应的市场中，耐蚀合金占总产量的25％，Ti-6Al-4V为60％，余下的15％则为其他结构合金。钛合金能达到令人满意的综合力学性能，因而使它们成为许多航空航天及商业应用的备选材料。但是，由于钛合金零件价格昂贵，限制了它们的应用范围。
在美国，钛合金主要应用于宇航领域；在日本，大部分钛用于非航空航天方面。目前，全世界约有30多个国家从事钛合金的研究和开发，其中美、俄两国研究钛合金历史较长，实力最强。表9—2为世界各国钛的消费结构比较，从消费结构上看，美国、西欧和俄罗斯，钛材的60％～70％用于航空航天领域，民用工业相对较少， 日本和中国则不同，民用工业领域里钛消费量约占85％—90％，航空航天领域约占10％～15％。

在每种市场中对钛合金产品的要求是基于特定用途的具体要求，例如，喷气式发动机的要求主要集中在高温抗拉强度、蠕变强度和高温下的稳定性，第二位的性能考虑则是疲劳强度和断裂韧性。航空构架则是要求高抗拉强度并结合有良好的疲劳强度和断裂韧性。制造构件的难易也是一个重要的考虑。工业应用则要求在各种介质中有良好的抗蚀性作为一基本考虑，并要求适当的强度、成形能力及相对于其他抗蚀合金有可以竞争的价格。

㈤ 钛合金的强度是多少啊

钛合金强度在420兆帕到1400兆帕之间。

钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金强度高、耐余轮蚀性好、耐热性稿毁指高。20世纪50至60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金。

70年代开发出一批耐蚀钛合金，80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机结构件。

钛合金在低温和超低温下，仍能保持其键配力学性能。低温性能好，间隙元素极低的钛合金，在零下253摄氏度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。

㈥ 钛合金性能有哪些

1，密度低 仅为钢的60％
2，比强度高 在各种金属材料中，钛的比强度几乎是最高的
3，弹性模量小 仅为钢的50%，且抗疲劳强度大
4，耐热性好 可在200～650℃下长时间工作，适合做高温部件
5，热胀系数小 是不锈钢、铝材的50%
6，耐蚀性能好 耐蚀性优于铝、镁等不锈钢
7，抗冻性好 在零下100℃的环境中也不会产生低温脆性；
8，成形性好 可通过冲压、热锻、粉末冶金、精密铸造等方法制造各种形状的零部件；
9，装饰性好 通过氧化处理，可形成色彩鲜艳的各种装饰材料。

㈦ 钛合金性能有哪些

使用温度比铝合金高几网络，在中等温度下仍能保持所要求的强度,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。钛合金在潮湿的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、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。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。

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0.1～0.15 mm，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。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。