鈹鈦合金耐多少低溫

㈠ 鈦合金（TA、TC、TB）闡述熱處理工藝

鈦的熱處理方法
一.鈦的基本熱處理:
工業純鈦是單相α 型組織，雖然在890℃以上有α-β 的多型體轉變，但由於
相變特點決定了它的強化效應比較弱，所以不能用調質等熱處理提高工業純鈦的
機械強度。工業純鈦唯一的熱處理就是退火。它的主要退火方法有三種：1 再結
晶退火 2 消應力退火 3 真空退火。前兩種的目的都是消除應力和加工硬化效應，
以恢復塑性和成型能力。
工業純鈦在材料生產過程中加工硬度效應很大。圖2-26 所示為經不同冷加
工後，TA2 屈服強度的升高，因此在鈦材生產過程中，經冷、熱加工後，為了恢
復塑性，得到穩定的細晶粒組織和均勻的機械性能，應進行再結晶退火。工業純
鈦的再結晶溫度為550-650℃，因此再結晶退火溫度應高於再結晶溫度，但低於
α-β 相的轉變溫度。在650-700℃退火可獲得最高的綜合機械性能（因高於700℃
的退火將引起晶粒粗大，導致機械性能下降）。退火材料的冷加工硬化一般經
10-20 分鍾退火就能消除。這種熱處理一般在鈦材生產單位進行。為了減少高溫
熱處理的氣體污染並進一步脫除鈦材在熱加工過程中所吸收的氫氣，目前一般鈦
材生產廠家都要求真空氣氛下的退火處理。
為了消除鈦材在加工過程（如焊接、爆炸復合、製造過程中的輕度冷變形）
中的殘余應力，應進行消應力熱處理。
消應力退火一般不需要在真空或氬氣氣氛中進行，只要保持爐內氣氛為微氧
化性即可。
二.鈦及鈦合金的熱處理:
為了便於進行機械工業加並得到具有一定性能的鈦和鈦合金，以滿足各種
產品對材料性能的要求，需要對鈦及鈦合金進行熱處理。
1．工業純鈦（TA1、TA2、TA3）的熱處理
α-鈦合金從高溫冷卻到室溫時，金相組織幾乎全是α 相，不能起強化作用，
因此，目前對α-鈦只需要進行消應力退火、再結晶退火和真空退火處理。前
兩種是在微氧化爐中進行，而後者則應在真空爐中進行。
（一）消應力退火
為了消除鈦和鈦合金在熔鑄、冷加工、機械加工及焊接等工藝過程中所產生
的內應力，以便於以後加工，並避免在使用過程中由於內應力存在而引起開裂破
壞，對α-鈦應進行消除應力退火處理。消除應力退火溫度不能過高、過低，因為
過高引起晶粒粗化，產生不必要的相變而影響機械性能，過低又會使應力得不到
消除，所以，一般是選在再結晶溫度以下。對於工業純鈦來說，消除應力退火的
加熱溫度為500-600℃。加熱時間應根據工件的厚度及保溫時間來確定。為了提
高經濟效果並防止不必要的氧化，應選擇能消除大部分內應力的最短時間。工業
純鈦消除應力退火的保溫時間為15-60 分鍾，冷卻方式一般採用空冷。
（二）再結晶退火（完全退火）
α-鈦大部分在退火狀態下使用，退火可降低強度、提高塑性，得到較好的綜
合性能。為了盡可能減少在熱處理過程中氣體對鈦材表面污染，熱處理溫度盡可
能選得低些。工業純鈦的退火溫度高於再結晶溫度，但低於α 向β 相轉變的溫度
120-200℃，這時所得到的是細晶粒組織。加熱時間視工件厚度而定，冷卻方式
一般採用空冷。對於工業純鈦來說，再結晶退火的加熱溫度為680-700℃，保溫
時間為30-120 分鍾。規范的選取要根據實際情況來定，通常加熱溫度高時，保
溫時間要短些。
需要指出的是，退火溫度高於700℃時，而且保溫時間長時，將引起晶粒粗
化，導致機械性能下降，同時，晶粒一旦粗化，用現有的任何熱處理方法都難以
使之細化。為了避免晶粒粗化，可採取下列兩種措施：
1）盡可能將退火溫度選在700℃以下。
2） 退火溫度如果在700℃以上時，保溫時間盡可能短些，但在一般情況下，
每mm 厚度不得少於3 分鍾，對於所有工件來講，不能小於15 分鍾。
（三）真空退火
鈦中的氫雖無強化作用，但危害性很大，能引起氫脆。氫在α-鈦中的溶解
度很小，主要呈TiH2 化合物狀態存在，而TiH2 只在300℃以下才穩定。如將α-
鈦在真空中進行加熱，就能將氫降低至0.1%以下。當鈦中含氫量過多時需要除
氫，為了除氫或防止氧化，必須進行真空退火。真空退火的加熱溫度與保溫時間，
與再結晶退火基本相同。冷卻方式為在爐中緩冷卻到適當的溫度，然後才能開爐，
真空度不能低於5×10-4mmHg。
二．TC4（Ti-6Al-4V）的熱處理
在鈦合金中，TC4 是應用比較廣泛的一種鈦合金，通常它是在退火狀態下
使用。對TC4 可進行消除應力退火、再結晶退火和固溶時效處理，退火後的組織
是α 和β 兩相共存，但β 相含量較少，約佔有10%。TC4 再結晶溫度為750℃。
再結晶退火溫度一般選在再結晶溫度以上80~100℃（但在實際應用中，可視具
體情況而定，如表5-26），再結晶退火後TC4 的組織是等軸α 相+β 相，綜合性
能良好。但對TC4 的退火處理只是一種相穩定化處理，為了充分民掘其優良性
能的潛力，則應進行強化處理。TC4 合金的α+β/β 相轉變溫度為980~990℃，固
溶處理溫度一般選在α+β/β 轉變溫度以下40~100℃（視具體情況而定，如表5-26
所示），因為在β 相區固溶處理所得到的粗大魏氏體組織雖具有持久強度高和斷
裂韌性高的優點，但拉伸塑性和疲勞強度均很低，而在α+β 相區固溶處理則無此
缺點。
規 范
類 型
溫 度（℃） 時間（min） 冷 卻 方 式
消除應力退火 550~650 30~240 空 冷
再結晶退火 750~800 60~120 空冷或隨爐冷卻至590℃後空冷
真空退火 790~815
固溶處理 850~950 30~60 水 淬
時效處理 480~560 4~8h 空 冷
時效處理是將固溶處理後的TC4 加熱到中等溫度，保持一定時間，隨後空冷。
時效處理的目的是消除固溶處理所產生的對綜合性能不利的α』相。固溶處理所產
生的淬火馬氏體α』，在時效過程中發生迅速分解（相變相當復雜），使強度升高，
對此有兩種看法：
1。認為由於α』分解出α+β，分解產物的彌散強化作用使TC4 強度升高。
2.認為在時效過程中，β 相分解形成ω 相，造成TC4 強化。
隨著時效的進行，強度降低，對此現象也有兩種不同的觀點：
1．β 相的聚集使強度降低（與上述1 對應）。
2．ω 相的分解為一軟化過程（與上述2 對應）。
時效溫度和時間的選擇要以獲得最好的綜合性能為准。在推薦的固溶及時效
范圍內，最好通過時效硬化曲線來確定最佳工藝（如圖5-28 所示。此曲線為TC4
經850℃固溶處理後，在不同溫度下的時效硬化曲線）。低溫時效（480-560℃）
要比大於700℃的高溫時效好。因為在高溫時的拉伸強度、持久和蠕變強度、斷
裂韌性以及缺口拉伸性能等各方面，低溫時效都比高溫時效的好。
經固溶處理的TC4 綜合性能比750-800℃ 退火處理後的綜合性能要好。
需要指出的是，TC4 合金的加工態原始組織對熱處理後的顯微組織和力學性
能有較大的影響。對於高於相變溫度，經過不同變形而形成的網蘭狀組織來說，
是不能被熱處理所改變，在750~800℃退火後，基本保持原來的組織狀態；對於
在相變溫度以下進行加工而得到的α 及β 相組織，在750-800℃退火後，則能得
到等軸初生α相及轉變的β相。前者的拉伸延性和斷面收縮率都較後者低；但耐
高溫性能和斷裂韌性、抗熱鹽應力腐蝕都較高。
四．Ti-32Mo-2.5Nb 的熱處理
Ti-32Mo-2.5Nb 是穩定β 型單相固溶合金，只需進行消除應力退火處理，
退火溫度為750~800℃，保溫一小時，冷卻方式採用空冷、爐冷均可。
五．熱處理中的幾個問題
（一）污染問題
鈦有極高的化學活性，幾乎能與所有的元素作用。在室溫下能與空氣中的氧
起反應，生成一層極薄的氧化膜，氧化速率很小。但在高的溫度下，除了氧化速
率加快並向金屬晶格內擴散外，鈦還與空氣中的氫、氮、碳等起激烈的反應，也
能與氣體化合物CO、CO2、H2O、NH4 及許多揮發性有機物反應。熱處理金屬元
素與工件表面的鈦發生反應，使鈦表面的化學成分發生變化，其中一些間隙元素
還能透過金屬點陣，形成間隙固溶體。況且除氫以外，其他元素與鈦的反應是不
可逆的。即使是氫，也不允許在最終熱處理後，進行高溫去除。間隙元素不僅影
響鈦和鈦合金的力學性能，而且還影響α+β/β 轉變溫度和一些相變過程，因此，
對於間隙元素，尤其是氣體雜質元素對鈦和鈦合金的污染問題，在熱處理中必須
引起重視。
（二）加熱爐的選擇
為在加熱過程中防止污染，必須對不同要求的工件採取不同的措施。若在最
後經磨削或其他機械加工能將工件表面的污染層去除時，可在任何類型的加熱爐
中進行加熱，爐內氣氛呈中性或微氧化性。為防止吸氫，爐內應絕對避免呈還原
性氣氛。當工件的最後加工工序為熱處理時，一定要採用真空爐（真空度要求在
1×10-4mmHg）或氬氣氣氛（氬氣純度在99.99%以上並且乾燥）的加熱爐中進行
加熱。熱處理完畢後，必要時用30%的硝酸加3%的氫氟酸其餘為水，在50℃溫
度下對工件進行酸洗，或輕微磨削，以除去表面污染層。
（四）加熱方法
在熱處理進行以前，首先要對加熱爐爐膛進行清理，爐內不應有其他金屬或
氧化皮；對於工件，則要求表面沒有油污、水和氧化皮。
用真空爐對鈦工件進行加熱是防止污染的一種有效方法，但由於目前條件所
限，許多工廠還是採用一般加熱爐。在一般加熱爐中加熱，根據需求的不同採用
不同的措施防止污染，比如：
1．根據工件的大小，可裝在封閉的低碳鋼容器中，抽真空後進行加熱。若無真
空泵可通入惰性氣體（氬氣或氦氣）進行保護，保護氣體要多次反復通入、
排出，把空氣完全排凈。
2．使用塗層也是熱處理中保護鈦免遭污染的措施之一，在國外已取得一定的經
驗。國內一些工廠也在採用高溫漆和玻璃塗料作塗層。有人認為，目前對鈦
所用的各種保護塗層，只能減少污染的深度，並不能完全免除污染。對每種
熱處理，必須考慮允許的污染深度，選擇合適有效的塗層，其中也包括熱處
理後的剝離。
3．若用火焰加熱，在加熱過程中切忌火焰直接噴射在鈦工件上，煤氣火焰是鈦
吸氫的主要根源之一。而用燃油加熱，如若不慎將會引起鈦工件過分氧化或
增碳。
（五） 冷卻
鈦和鈦合金熱處理的冷卻方式主要是空冷或爐冷，也有採用油冷或風扇冷卻
的。淬火介質可用低粘度油或含3%NaOH 的水溶液，但通常使用最廣泛的淬火
介質是水。
只要能滿足鈦和鈦合金對冷卻速度的要求。一般鋼的熱處理所採用的冷卻裝
置對鈦都適用。

㈡ 鈦合金tc4最低溫度是多少

TC4鈦合金一般是水淬或空冷，溫度相變點以上30--·50℃

㈢ 鈦合金的熔點是多少度啊

純鈦的熔點為1678℃。加入合金元素後（鈦合金），合金的熔點一般都要降低，而且一般會隨合金元素加入量的增加而降低更大。所以，鈦合金的熔點一般會低於1678℃，且因為合金元素的不同及量的不同而有差異。

㈣ 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。

㈤ 鈦合金的強度是多少啊

鈦合金強度在420兆帕到1400兆帕之間。

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、耐余輪蝕性好、耐熱性稿毀指高。20世紀50至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、導彈和高速飛機結構件。

鈦合金在低溫和超低溫下，仍能保持其鍵配力學性能。低溫性能好，間隙元素極低的鈦合金，在零下253攝氏度下還能保持一定的塑性。因此，鈦合金也是一種重要的低溫結構材料。

㈥ 鈦合金性能有哪些

1，密度低 僅為鋼的60％
2，比強度高 在各種金屬材料中，鈦的比強度幾乎是最高的
3，彈性模量小 僅為鋼的50%，且抗疲勞強度大
4，耐熱性好 可在200～650℃下長時間工作，適合做高溫部件
5，熱脹系數小 是不銹鋼、鋁材的50%
6，耐蝕性能好 耐蝕性優於鋁、鎂等不銹鋼
7，抗凍性好 在零下100℃的環境中也不會產生低溫脆性；
8，成形性好 可通過沖壓、熱鍛、粉末冶金、精密鑄造等方法製造各種形狀的零部件；
9，裝飾性好 通過氧化處理，可形成色彩鮮艷的各種裝飾材料。

㈦ 鈦合金性能有哪些

使用溫度比鋁合金高幾網路，在中等溫度下仍能保持所要求的強度,可在450～500℃的溫度下長期工作這兩類鈦合金在150℃～500℃范圍內仍有很高的比強度，而鋁合金在150℃時比強度明顯下降。鈦合金的工作溫度可達500℃，鋁合金則在200℃以下。鈦合金在潮濕的大氣和海水介質中工作，其抗蝕性遠優於不銹鋼；對點蝕、酸蝕、應力腐蝕的抵抗力特別強；對鹼、氯化物、氯的有機物品、硝酸、硫酸等有優良的抗腐蝕能力。但鈦對具有還原性氧及鉻鹽介質的抗蝕性差。鈦合金在低溫和超低溫下，仍能保持其力學性能。低溫性能好,間隙元素極低的鈦合金,如TA7,在-253℃下還能保持一定的塑性。因此，鈦合金也是一種重要的低溫結構材料。

鈦的化學活性大，與大氣中O、N、H、CO、CO₂、水蒸氣、氨氣等產生強烈的化學反應。含碳量大於0.2%時，會在鈦合金中形成硬質TiC；溫度較高時，與N作用也會形成TiN硬質表層；在600℃以上時，鈦吸收氧形成硬度很高的硬化層；氫含量上升，也會形成脆化層。吸收氣體而產生的硬脆表層深度可達0.1～0.15 mm，硬化程度為20%～30%。鈦的化學親和性也大，易與摩擦表面產生粘附現象。導熱系數小、彈性模量小。鈦的導熱系數λ=15.24W/（m.K）約為鎳的1/4，鐵的1/5，鋁的1/14，而各種鈦合金的導熱系數比鈦的導熱系數約下降50%。鈦合金的彈性模量約為鋼的1/2，故其剛性差、易變形，不宜製作細長桿和薄壁件，切削時加工表面的回彈量很大，約為不銹鋼的2～3倍，造成刀具後刀面的劇烈摩擦、粘附、粘結磨損。