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钛材料的发展及应用

[ 信息发布:本站 | 发布时间:2020-12-24 | 浏览:1217 ]

钛材简介:性能优越,应用广泛

钛具有熔点高、比重小、比强度高、韧性好、抗疲劳、耐腐蚀、导热系数低、高低 温度耐受性能好、在急冷急热条件下应力小等特点,其商业价值在二十世纪五十年代开 始被人们认识,钛多与铁、铝、钒或钼等其他元素造成造出高强度的轻合金,被应用于 航空、航天、军工等高科技领域。随着钛不断向化工、石油、电力、海水淡化、建筑、 农产食品、医学、日常生活用品等行业推广,钛金属日益被人们重视,被誉为“第三金 属”、“太空金属”、“海洋金属”和“万能金属”,因其是提高国防装备水平不可或缺的 重要战略物资,又被称为“现代金属”和“战略金属”。


钛弯头

钛合金可分类:

根据组织结构和成分,钛合金可分为α钛合金、β钛合金以及α+β钛合金。中国 以金属材料牌号的字头 TA、TB、TC 分别表示α、β以及α+β钛合金。

根据物理形式状态, 钛合金可分为板材、带材、棒材、管材、丝(线)材、型材、 铸件和锻件等。

民用客机

1)减轻结构重量、提高结构效率:先进的战技性能(如超音速飞机)要求飞机具 有比较低的结构重量系数(机体结构重量/飞机正常起飞重量),而钛合金具有强度接近 中强钢但密度小的特点,代替结构钢和高温合金,能大幅度减轻结构重量,同时也能节 省费用。

2)符合高温部位的使用要求:钛合金具有耐热性好的特点,如常用的 Ti-6Al-4V 能 在 350℃下长期工作,因此在飞机的高温部位(如后机身等)可取代因高温使用性能不能 满足要求的铝合金;TC11 能在 500℃下长期工作,在发动机的压气机部位可取代高温合 金和不锈钢。

3)符合与复合材料结构相匹配的要求:为减轻结构重量和满足隐身要求,先进飞 机大量使用复合材料,钛合金与复合材料的强度、刚度匹配较好,能获得很好的减重效 果。同时,由于二者电位比较接近,不易产生电偶腐蚀,因此相应部位的结构件和紧固 件宜采用钛合金。

4)符合高抗蚀性和长寿命的要求:钛合金具有较高的疲劳寿命和优良的耐腐蚀性 能,可以提高结构的抗腐蚀能力和寿命,满足先进飞机、发动机高可靠性和长寿命的要 求。

军事飞机

军用武器的开发与采购不断向着轻便、灵活方向发展,为了满足战斗机对战斗性能 要求,除了采用先进的设计技术外,还必须采用额性能优良的材料以及先进的工艺制造 技术。大量选用钛合金、提高先进钛合金应用水平就是重要措施之一。自 20 世纪 60 年 代以来,国外军用飞机的钛量逐年增加,当前欧美设计的各种先进军用战斗机和轰炸机 中钛合金用量已经稳定在 20%以上,并且新机型的用钛量占比正在大幅提升。

化工行业

钛具有优良的耐腐蚀性能、力学性能和工艺性能,被广泛应用于国民经济许多部门。特别是在化工生产中,用钛代替不锈钢、镍基合金和其它稀有金属作为耐腐蚀材料。这 对增加产量,提高产品质量,延长设备使用寿命,减少消耗,降低能耗,降低成本,防 止污染,改善劳动条件和提高劳动生产率等方面都有十分重要的意义。

经过多年的推广,钛及其合金已作为一种优异的耐腐蚀结构材料在化工生产中得到 了广泛应用。目前钛设备的应用已从最初的纯碱与烧碱工业扩展到氯酸盐、氯化铵、尿 素、有机合成、染料、无机盐、农药、合成纤维、化肥、和精细化工等行业,设备种类 已从小型、单一化发展到大型、多样化。

海洋工程

随着科学技术的发展和陆地资源日趋枯竭,人类开发利用海洋已经提到日程上来了。钛对于海水有优异的耐蚀性能,大量运用于海水淡化、舰船、海洋热能开发和海底资源 开采等领域。

早在 20 世纪 60 年代,我国就已经开始了对钛及钛合金在船舶及海洋工程装备上的 应用研究,并做了大量工作,已基本形成了牌号较多、性能各异、品种规格齐全的船用 钛合金体系。由于钛及钛合金自身所具备的特性,使其在舰船以及海工装备的应用上具 有得天独厚的优势,因而被广泛应用于核潜艇、深潜器、原子能破冰船、水翼船、气垫 船、扫雷艇以及螺旋桨推进器、海水管路、冷凝器、热交换器等。

日常生活

钛在日常生活中的应用非常广泛,可谓无处不在,例如高尔夫球头、自行车车架、 网球拍、轮椅、眼镜架等都会应用到钛。

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