一．钛合金材料概述

20世纪50年代发展起来的新型金属鈦及其合金,因其具有密度小、比强度高、导热系数低、耐热性能好、耐低温性能好及良好的耐烛性等优异性能,在航空、航天、舰艇、化工、体育及生物医学等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景^[1]。

钛及钛合金具有许多优良特性,主要体现在如下几个方面:

（l）比强度高,钛合金具有很高的强度,其抗拉强度为686~1176MPa,而密度为4510kg/m³，仅为钢的60%，铜的一半。比强度很高。

（2）硬度较高,钛合金(退火态)的硬度为HRC32~38。

（3）弹性模量低,钛合金(退火态)的弹性模量为107.8~117.6GPa,约为钢和不锈钢的一半,易于挠曲。在某些情况下,可以利用钛合金的δs/E甩比值大的特点制作弹性元件。

（4）高温和低温性能优良,在高温下钛合金仍能保持良好的机械性能,其耐热性远高于铝合金,且工作温度范围较宽,目前新型耐热钦合金的工作温度可达550~600℃，在低温下,钛合金的强度反而比在常温时有所增加,且具有良好的韧性,低温钛合金在-253℃时还能保持良好的韧性。

（5）钛的抗腐蚀性强,钛在550℃以下的空气中,表面会迅速形成薄而致密的氧化钛膜,故在大气、海水、硝酸和硫酸等氧化性介质及强碱中,其耐蚀性优于大多数不锈钢。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时具有很大的优势;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,钛合金的腐蚀性能的突出特点是不发生局部腐蚀和晶间腐蚀,一般为均匀腐蚀。

（6）钛合金抗阻尼性能与钢相比更优越,受机械及电振动后,其自身振动衰减时间最长。

（7）由于钛非常活泼,所以它的平衡电位很低,在介质中的热力学腐蚀倾向较大。但实际上,钛在许多介质中很稳定,如钛在氧化性、中性和弱还原性介质中是耐腐蚀的。钛合金可按其退火组织分为三类:α钛合金、β钦合金、α β钛合金(还包括含有少量β相的近α合金)三大类钛合金各有其特点。α钛合金高温性能好,组织稳定,焊接性能好，是耐热Ti合金的主要组成部分但常温强度低，塑性不够高。Α β钛合金可以热处理强化,常温强度高,中等温度的耐热性也不错,但组织不稳定,焊接性能良好。β钛合金的塑性加工性能好,合金浓度适当时,可通过强化热处理获得高的常温力学性能,是发展高强度钛合金的基础,但组织性能不够稳定,冶炼工艺复杂。当前应用最多的是α β钛合金,其次是α钛合金,β钦合金的应用相对较少。

若按性能特点分类,则钛合金可分为低强钛合金、中强钛合金、高强钛合金、低