钛是一种新型金属,钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关,最纯的碘化钛杂质含量不超过
0.1
%,但其强度低、塑性高。
99.5
%工业纯钛的性能为:密度
ρ=4.5g/cm3
,熔点为
1800
℃
,导热系数
λ=15.24W/(m.K)
,抗拉强度
σb=539MPa
,伸长率
δ=25
%,断面收缩率
ψ=25
%,弹性模量
E=1.078×105MPa
,硬度
HB195
。
(1)
比强度高 钛合金的密度一般在
4.5g
/cm3
左右,仅为钢的
60
%,纯钛的强度接近普通钢的强度,一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。因此钛合金的比强度
(
强度
/
密度
)
远大于其他金属结构材料,见表
7-1
,可制出单位强度高、刚性好、质轻的零、部件。目前飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。
(2)
热强度高 使用温度比铝合金高几,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。
(3)
抗蚀性好 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、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。
(4)
低温性能好 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。
(5)
化学活性大 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。
(6)
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,造成后刀面的剧烈摩擦、粘附、粘结磨损。
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