A. 鈦合金的應用
自1795年發現鈦至今已有200多年的歷史,但是由於鈦的熔點高、化學性質十分活潑,塑性良好的純鈦很難製取;鈦錠的冶煉需在真空中進行;製造工藝復雜,從而使得鈦及其合金長期不能廣泛用於工業生產。從20世紀50年代開始,由於航空航天技術的迫切需要,鈦工業得到了迅速的發展。現在,鈦及鈦合金不僅是航空航天工業中不可缺少的結構材料,在造船、化工、冶金、醫療等方面也獲得了廣泛的應用[1]。
鈦合金的應用決定於鈦及鈦合金的特點和對產品的要求。概括起來,鈦及鈦合金的特點有如下[1~4]。
①鈦的密度小、比強度高。鈦的密度為4510kg/m^3,介於鋁(2700kg/m^3)和鐵(7600kg/m^3)之間。鈦合金的比強度高於鋁合金和鋼。
②鈦合金的工作溫度范圍較寬,低溫鈦合金在-253℃還能保持良好的塑性,而耐熱鈦合金的工作溫度可達550℃左右,其耐熱性明顯高於鋁合金和鎂合金,如果克服了550℃以上的氧化污染問題,其使用溫度還可能進一步提高。
③鈦及鈦合金還具有優良的抗蝕性,特別是在海水和海洋大氣環境中抗蝕性極高,這使其在應用於艦艇和水上飛機上時具有很大的競爭優勢;鈦在各種濃度的硝酸、鉻酸中都很穩定,溫度升高,反應也慢。此外純鈦在鹼溶液中和大多數有機酸和化合物中的抗蝕性也很高;而且,鈦的腐蝕性能的突出特直是不發生居部腐蝕和晶間腐蝕,一般為均勻腐蝕。
④鈦的化學活性很高,極易受氫、氧、氮的污染,難以冶煉和加工,使得生產成本較高。
⑤導熱性差(只有鐵的1/5,鋁的1/3),摩擦系數大(0.42),抗磨性也較差,故在切削加工時,容易使工件及刀具溫度升高,造成粘刀,降低刀具壽命,故切削加工性差。
⑥彈性模量低,影響構件的剛度,也使細長構件的使用受到限制,不過在某些情況下,也可利用鈦的σs/E比值大的特點製作彈性元件。
目前鈦合金的主要用途可大致分為三類,即噴氣發動機、航空構架和工量
應用。
鈦合金可分為兩種主要類別:耐蝕合金和結構合金。耐蝕合金通常為單相。相並加有不多的固溶強化添加劑及。穩定元素,如鈀和鋁。這些合金用於化學、能源、造紙及食品加工工業以及生產高耐蝕性管材、熱交換器、閥門外套及容器。除了極優越的耐蝕性外,單相。合金具有良好的焊接性能,易於加工製造,但強度相對較低。而結構合金可分為四種:近α合金、α+β合金、β合金以及鈦鋁金屬間化合物[5]。1954年Ti-6A1-4V被採用,這個合金很快成為迄今為止最重要的鈦合金,因為它有極佳的綜合力學性能及良好的加工能力。在由美國主要鈦生產廠家供應的市場中,耐蝕合金占總產量的25%,Ti-6Al-4V為60%,餘下的15%則為其他結構合金。鈦合金能達到令人滿意的綜合力學性能,因而使它們成為許多航空航天及商業應用的備選材料。但是,由於鈦合金零件價格昂貴,限制了它們的應用范圍。
在美國,鈦合金主要應用於宇航領域;在日本,大部分鈦用於非航空航天方面。目前,全世界約有30多個國家從事鈦合金的研究和開發,其中美、俄兩國研究鈦合金歷史較長,實力最強。表9—2為世界各國鈦的消費結構比較,從消費結構上看,美國、西歐和俄羅斯,鈦材的60%~70%用於航空航天領域,民用工業相對較少, 日本和中國則不同,民用工業領域里鈦消費量約佔85%—90%,航空航天領域約佔10%~15%。
在每種市場中對鈦合金產品的要求是基於特定用途的具體要求,例如,噴氣式發動機的要求主要集中在高溫抗拉強度、蠕變強度和高溫下的穩定性,第二位的性能考慮則是疲勞強度和斷裂韌性。航空構架則是要求高抗拉強度並結合有良好的疲勞強度和斷裂韌性。製造構件的難易也是一個重要的考慮。工業應用則要求在各種介質中有良好的抗蝕性作為一基本考慮,並要求適當的強度、成形能力及相對於其他抗蝕合金有可以競爭的價格。
B. 鈦金屬有哪些用途
這種輕
金屬
具有通過細胞電離調節身體天然電流的能力。鈦具有特殊的電流特性,對人體會產生有益的生理
作用
且其化學性穩定
C. 鈦合金的主要使用在哪些方面
要求強度高、質量輕等場合。特別是當產品體積受限時使用特別好。缺點是價格昂貴、加工較難
D. 請問鈦合金有哪些主要用途
鈦合金具有強度高而密度又小,機械性能好,韌性和抗蝕性能很好。另外,鈦合金的工藝性能差,切削加工困難,在熱加工中,非常容易吸收氫氧氮碳等雜質。還有抗磨性差,生產工藝復雜。鈦的工業化生產是1948年開始的。航空工業發展的需要,使鈦工業以平均每年約 8%的增長速度發展。目前世界鈦合金加工材年產量已達4萬余噸,鈦合金牌號近30種。使用最廣泛的鈦合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工業純鈦(TA1、TA2和TA3)。鈦合金主要用於製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。60年代中期,鈦及其合金已在一般工業中應用,用於製作電解工業的電極,發電站的冷凝器,石油精煉和海水淡化的加熱器以及環境污染控制裝置等。鈦及其合金已成為一種耐蝕結構材料。此外還用於生產貯氫材料和形狀記憶合金等。
中國於1956年開始鈦和鈦合金研究;60年代中期開始鈦材的工業化生產並研製成TB2合金。鈦合金是航空航天工業中使用的一種新的重要結構材料,比重、強度和使用溫度介於鋁和鋼之間,但比強度高並具有優異的抗海水腐蝕性能和超低溫性能。1950年美國首次在F-84戰斗轟炸機上用作後機身隔熱板、導風罩、機尾罩等非承力構件。60年代開始鈦合金的使用部位從後機身移向中機身、部分地代替結構鋼製造隔框、梁、襟翼滑軌等重要承力構件。鈦合金在軍用飛機中的用量迅速增加,達到飛機結構重量的20%~25%。70年代起,民用機開始大量使用鈦合金,如波音747客機用鈦量達3640公斤以上。
E. 鈦合金的用途以及種類
被愚為「21世紀金屬」的所行成的合金,在高科技領域發揮了巨大的作用。同時,由於它有較高的強度、良好的抗氧化性和優異的耐腐蝕性,對人體無毒和無不良反應,還可作為人造骨的材料,因而又被稱為」親生物金屬」。現在,鈦合金已廣泛應用於膝關節、肩關節、頭蓋骨的修復或再造。
F. 鈦合金有哪些具體用在哪些方面
鈦合金是以鈦元素為基加入其他元素組成的合金。鈦有兩種同質異晶體:鈦是同素異構體,熔點為1668℃,在低於882℃時呈密排六方晶格結構,稱為α-鈦;在882℃以上呈體心立方品格結構,稱為β-鈦。
鈦合金主要用於製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。
G. 鈦合金主要應用在什麼地方
現在國內用於航天、醫療、化工工業、特殊運動裝備的
當然還要一些牌號 規范比較低的,應用范圍就更加廣闊一點
H. 鈦合金一般用在什麼地方,鋁合金一般用在什麼地方
鈦合金大量使用在航空航天領域或醫療器械方面; 而鋁合金則廣泛使用在建築材料等方面。
I. 鈦合金的主要用途是什麼
1、航空航天領域用鈦大國集中在西方國家,尤其是美國,60%的鈦材都應用到這個領域。亞洲國家,日本和中國在此領域中鈦的投入量均在10%左右。但是近年來隨著亞洲航空航天的飛速發展,鈦在航空航天領域的消費量將會隨之增長。從全球角度來看,航空業對鈦市場起著決定性的作用,從歷史上看,鈦行業大的周期輪回都和航空業的冷暖密切相關。
2、民用飛機
(1)減輕結構重量、提高結構效率
(2)符合高溫部位的使用要求
(3)符合與復合材料結構相匹配的要求
(4)符合高抗蝕性和長壽命的要求
3、軍事飛機
軍用武器的開發與采購不斷向著輕便、靈活方向發展,為了滿足戰斗機對戰斗性能要求,除了採用先進的設計技術外,還必須採用額性能優良的材料以及先進的工藝製造技術。大量選用鈦合金、提高先進鈦合金應用水平就是重要措施之一。
自20世紀60年代以來,國外軍用飛機的鈦量逐年增加,當前歐美設計的各種先進軍用戰斗機和轟炸機中鈦合金用量已經穩定在20%以上,並且新機型的用鈦量佔比正在大幅提升。
4、汽車
降低燃油消耗、減少有害廢棄物(CO2、NOX 等)排放已經成為汽車行業技術進步的主要動力和方向之一。研究表明,輕量化是實現節省燃料、減少污染的有效措施。汽車的質量每降低10%,燃料消耗可節省8%-10%,廢氣排放可減少10%。
在駕駛方面,汽車輕量化後加速性能提高,車輛控制穩定性、噪音、振動方面也都有改善。從碰撞安全性考慮,汽車輕量化後,碰撞時慣性小,制動距離減少。
汽車輕量化的首選途徑就是用高比強度的輕質材料,如鋁、鎂、鈦等替代傳統的汽車材料(鋼鐵)。2009年全球汽車用鈦量已達3000噸。鈦在賽車上的應用已有許多年的歷史目前賽車幾乎都使用了鈦材,日本汽車用鈦已超過600噸,隨著全球汽車工業的發展,汽車用鈦還在快速增加。
5、醫療行業
鈦在醫療領域有著廣泛的應用。鈦與人體骨骼接近,對人體組織具有良好的生物相容性、無毒副作用。人體植入物是與人的生命和健康密切相關的特殊的功能材料。同其它金屬材料相比較,使用鈦及鈦合金的優勢主要有以下幾點:
1 質輕;2 彈性模量低;3無磁性;4 無毒性;5 抗腐蝕性;6 強度高、韌性好。
外科植入物中的鈦合金用量正以每年5%-7%的速度增長。採用鈦及鈦合金製造的股骨頭、髖關節、肱骨、顱骨、膝關節、肘關節、肩關節、掌指關節、頜骨以及心辨膜、腎辨膜、血管擴張器、夾板、假體、緊固螺釘等上百種金屬件移植到人體中,取得了良好的效果,被醫學界給予了很高的評價。
6、化工行業
鈦具有優良的耐腐蝕性能、力學性能和工藝性能,被廣泛應用於國民經濟許多部門。特別是在化工生產中,用鈦代替不銹鋼、鎳基合金和其它稀有金屬作為耐腐蝕材料。這對增加產量,提高產品質量,延長設備使用壽命,減少消耗,降低能耗,降低成本,防止污染,改善勞動條件和提高勞動生產率等方面都有十分重要的意義。
7、海洋工程
隨著科學技術的發展和陸地資源日趨枯竭,人類開發利用海洋已經提到日程上來了。鈦對於海水有優異的耐蝕性能,大量運用於海水淡化、艦船、海洋熱能開發和海底資源開采等領域。
8、日常生活
鈦在日常生活中的應用非常廣泛,可謂無處不在,例如高爾夫球頭、自行車車架、網球拍、輪椅、眼鏡架等都會應用到鈦。
鈦以其輕質、強度高的特性在體育用品中的應用,從最早的網球拍、羽毛球拍逐步擴展到了高爾夫球頭、球桿以及賽車等。
2008年我國體育休閑占總消費量的13%,其中僅高爾夫球頭和球桿的用鈦量就超過了1000噸。鈦合金做成的自行車車架也頗受歡迎,目前有近50價公司生產鈦自行車,美國早已是最大的鈦自行車生產商和消費國。
鈦輕質的特點也應用到眼鏡架中,而且鈦又不易與皮膚發生過敏,並且鈦表面經陽極處理可有絢麗色彩,因此從20世紀80年代初就開始應用於鏡架中。
(9)鈦合金還可以用在哪裡擴展閱讀
鈦被認為是一種稀有金屬,這是由於在自然界中其存在分散並難於提取。但其相對豐富,在所有元素中居第十位。 鈦的礦石主要有鈦鐵礦及金紅石,廣布於地殼及岩石圈之中。鈦亦同時存在於幾乎所有生物、岩石、水體及土壤中。
從主要礦石中萃取出鈦需要用到克羅爾法 或亨特法。鈦最常見的化合物是二氧化鈦,可用於製造白色顏料。其他化合物還包括四氯化鈦(TiCl4)(作催化劑和用於製造煙幕作空中掩護)及三氯化鈦(TiCl3)(用於催化聚丙烯的生產)。
J. 鈦合金的使用范圍有哪些
鈦合金主要用於製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。60年代中期,鈦及其合金已在一般工業中應用,用於製作電解工業的電極,發電站的冷凝器,石油精煉和海水淡化的加熱器以及環境污染控制裝置等。鈦及其合金已成為一種耐蝕結構材料。此外還用於生產貯氫材料和形狀記憶合金等。