關(guān)于如何識(shí)別鈦合金，綜合來說應(yīng)該先了解什么是鈦合金，鈦合金是什么，懂了這些知識(shí)，自然可識(shí)別什么是鈦合金，什么不是！ 具體如何知識(shí)，可供參考。

以鈦為基加入其他合金元素組成的合金稱作鈦合金。鈦合金具有密度低、比強(qiáng)度高、抗腐蝕性能好、工藝性能好等優(yōu)點(diǎn)'是較為理想的航天工程結(jié)構(gòu)材料。 
 
研究范圍：
     鈦合金可分為結(jié)構(gòu)鈦合金和耐熱鈦合金'或α型鈦合金、β型鈦合金和α＋β型鈦合金。研究范圍還包括鈦合金的成形技術(shù)、粉末冶金技術(shù)、快速凝固技術(shù)、鈦合金的軍用和民用等。

應(yīng)用：
     鈦合金是一種新型結(jié)構(gòu)材料，它具有優(yōu)異的綜合性能，如密度小（~4.5gcm-3），比強(qiáng)度和比斷裂韌性高，疲勞強(qiáng)度和抗裂紋擴(kuò)展能力好，低溫韌性良好，抗蝕性能優(yōu)異，某些鈦合金的最高工作溫度為550ºC，預(yù)期可達(dá)700ºC。因此它在航空、航天、化工、造船等工業(yè)部門獲得日益廣泛的應(yīng)用，發(fā)展迅猛。輕合金、鋼等的（σ0.2/密度）與溫度的關(guān)系，鈦合金的比強(qiáng)高于其他輕金屬、鋼和鎳合金，并且這一優(yōu)勢可以保持到500ºC左右，因此某些鈦合金適于制造燃?xì)廨啓C(jī)部件。鈦產(chǎn)量中約80%用于航空和宇航工業(yè)。例如美國的B-1轟炸機(jī)的機(jī)體結(jié)構(gòu)材料中，鈦合金約占21%，主要用于制造機(jī)身、機(jī)翼、蒙皮和承力構(gòu)件。F-15戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)體結(jié)構(gòu)材料，鈦合金用量達(dá)7000kg ，約占結(jié)構(gòu)重量的34%。波音757客機(jī)的結(jié)構(gòu)件，鈦合金約占5%，用量達(dá)3640 kg。麥克唐納道格拉斯（Mc-Donnell-Dounlas）公司生產(chǎn)的DC10飛機(jī)，鈦合金用量達(dá)5500kg，占結(jié)構(gòu)重量的10%以上。在化學(xué)和一般工程領(lǐng)域的鈦用量：美國約占其產(chǎn)量的15%，歐洲約占40%。由于鈦及其合金的優(yōu)異抗蝕性能，良好的力學(xué)性能，以及合格的組織相容性，使它用于制作假體裝置等生物材料。

特點(diǎn)：
    鈦金屬的密度較小，為4.5g/cm3，僅為鐵的60%，通常與鋁、鎂等被稱為輕金屬，其相應(yīng)的鈦合金、鋁合金、鎂合金則稱為輕合金。世界上許多國家都認(rèn)識(shí)到鈦合金材料的重要性，相繼對(duì)鈦合金材料進(jìn)行研究開發(fā)，并且得到了實(shí)際應(yīng)用。  鈦是二十世紀(jì)五十年代發(fā)展起來的一種重要的結(jié)構(gòu)金屬，鈦合金因具有比強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高、易焊接等特點(diǎn)而被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域，尤其是強(qiáng)度高、易焊接性能有利于高爾夫桿頭的制造。
   第一個(gè)實(shí)用的鈦合金是1954年美國研制成功的Ti-6Al（鋁）-4V（礬）合金。Ti-6Al-4V合金在耐熱性、強(qiáng)度、塑性、韌性、成形性、可焊性、耐蝕性和生物相容性方面均達(dá)到較好水平。Ti-6Al-4V合金使用量已占全部鈦合金的75~85%。許多其它合金可以看作是Ti-6Al-4V合金的改型。                    目前，世界上已研制出的鈦合金有數(shù)百種，最著名的合金有二十至三十種，例如，有Ti-6Al-4V</SPAN>、Ti-5Al-2.5Sn、Ti-2Al-2.5Zr、Ti-32Mo、Ti-Mo-Ni、Ti-Pd、Ti-811、Ti-6242、Ti-1023、Ti-10-5-3、Ti-1100、BT9、BT20、IMI829、IMI834等；用于球桿制造的有10-2-3'SP700'15-3-3-3（通常所說的β鈦）'22-4'DAT51。
鈦合金可以分為α、α+β、β型合金及鈦鋁金屬間化合物（TixAl，此處x=1或3）四類。下表列出了四類典型鈦合金及特點(diǎn)。
類別 典型合金 特點(diǎn)
α Ti-5Al-2.5Sn
Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo
  強(qiáng)韌性一般，焊接性能好
抗氧化強(qiáng)，蠕變強(qiáng)度較高
較少應(yīng)用在高爾夫球刊刊頭制造上
 
α+β Ti-6Al-4V
Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo
  強(qiáng)韌性中上，可熱化處理強(qiáng)，可焊
疲勞性能好，多應(yīng)用于鑄造刊頭
如鐵桿、球道木等
β Ti-13V-11Cr-3Al
Sp700
Ti-15va-3Cr-3Al-3Ni 強(qiáng)度高，熱處理強(qiáng)化能力強(qiáng)
可鍛性及冷成型性能好
可適用多種焊接方式
TixAl Ti3Al(α2)及TiAl(Y0 使用溫度渴望達(dá)到900度，但室溫塑韌性差

鈦的發(fā)展史

  1791年英國牧師W．格雷戈?duì)?Gregor)在黑磁鐵礦中發(fā)現(xiàn)了一種新的金屬元素。1795年德國化學(xué)家M．H．克拉普魯斯(Klaproth)在研究金紅石時(shí)也發(fā)現(xiàn)了該元素，并以希臘神Titans命名之。1910年美國科學(xué)家M．A．亨特(Hunter)首次用鈉還原TiCI：制取了純鈦。1940年盧森堡科學(xué)家W．J．克勞爾(kroll)用鎂還原TiCl：制得了純鈦。從此，鎂還原法(又稱為克勞爾法)和鈉還原法(又稱為亨特法)成為生產(chǎn)海綿鈦的工業(yè)方法。美國在1948年用鎂還原法制出2t海綿鈦，從此達(dá)到了工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模。隨后，英國、日/本、前蘇聯(lián)和中國也相繼進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)，其中主要的產(chǎn)鈦大國為前蘇聯(lián)、日/本和美國。
   鈦是一種新金屬，由于它具有一系列優(yōu)異特性，被廣泛用于航空、航天、化工、石油、冶金、輕工、電力、海水淡化、艦艇和日常生活器具等工業(yè)生產(chǎn)中，它被譽(yù)為現(xiàn)代金屬。金屬鈦生產(chǎn)從1948年至今才有半個(gè)世紀(jì)的歷史，它是伴隨著航空和航天工業(yè)而發(fā)展起來的新興工業(yè)。它的發(fā)展經(jīng)受了數(shù)次大起大落，這是因?yàn)殁伵c飛機(jī)制造業(yè)有關(guān)的緣故。但總的說來，鈦發(fā)展的速度是很快的，它超過了任何一種其他有色金屬的發(fā)展速度。這從全世界海綿鈦工業(yè)發(fā)展情況可以看出：海綿鈦生產(chǎn)規(guī)模60年代為60kt/a，70年代為1lOkt/a，80年代為130kt/a，到1992年已達(dá)140kt/a。實(shí)際產(chǎn)量1990年達(dá)到歷史最高水平，為105kt/a。目前，世界海綿鈦生產(chǎn)廠家和生產(chǎn)能力列于表1—1。
    進(jìn)入90年代后，由于軍用鈦量減少和俄羅斯等一些國家拋售庫存海綿鈦，使前幾年市場疲軟。1995年鈦的市場開始回升，主要由于B777等民用飛機(jī)和高爾夫球桿等民用鈦量大幅度增加， 1996年鈦的需求量達(dá)到一個(gè)新的高點(diǎn)。專家預(yù)測今后幾年內(nèi)鈦的 需求量將繼續(xù)較大幅度增長。目前妨礙鈦應(yīng)用的主要原因是價(jià)格貴。可以預(yù)料，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和鈦生產(chǎn)工藝的不斷完善、 擴(kuò)大企業(yè)的生產(chǎn)能力和提高管理水平、進(jìn)一步降低鈦制品的成本， 必然會(huì)開拓出更廣泛的鈦市場。


鈦的基本性質(zhì)

原子結(jié)構(gòu)
   鈦位于元素周期表中ⅣB族，原子序數(shù)為22，原子核由22個(gè)質(zhì)子和20-32個(gè)中子組成，核外電子結(jié)構(gòu)排列為1S22S22P63S23D24S2。原子核半徑5x10-13厘米。
物理性質(zhì)
   鈦的密度為4.506-4.516克/立方厘米（20℃），熔點(diǎn)1668±4℃，熔化潛熱3.7-5.0千卡/克原子，沸點(diǎn)3260±20℃，汽化潛熱102.5-112.5千卡/克原子，臨界溫度4350℃，臨界壓力1130大氣壓。鈦的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性能較差，近似或略低于不銹鋼，鈦具有超導(dǎo)性，純鈦的超導(dǎo)臨界溫度為 0.38-0.4K。在25℃時(shí)，鈦的熱容為0.126卡/克原子·度，熱焓1149卡/克原子，熵為7.33卡/克原子·度，金屬鈦是順磁性物質(zhì)，導(dǎo)磁率為1.00004。
   鈦具有可塑性，高純鈦的延伸率可達(dá)50-60%，斷面收縮率可達(dá)70-80%，但強(qiáng)度低，不宜作結(jié)構(gòu)材料。鈦中雜質(zhì)的存在，對(duì)其機(jī)械性能影響極大，特別是間隙雜質(zhì)（氧、氮、碳）可大大提高鈦的強(qiáng)度，顯著降低其塑性。鈦?zhàn)鳛榻Y(jié)構(gòu)材料所具有的良好機(jī)械性能，就是通過嚴(yán)格控制其中適當(dāng)?shù)碾s質(zhì)含量和添加合金元素而達(dá)到的。
化學(xué)性質(zhì)
  鈦在較高的溫度下，可與許多元素和化合物發(fā)生反應(yīng)。各種元素，按其與鈦發(fā)生不同反應(yīng)可分為四類：
   第一類：鹵素和氧族元素與鈦生成共價(jià)鍵與離子鍵化合物；
   第二類：過渡元素、氫、鈹、硼族、碳族和氮族元素與鈦生成金屬間化物和有限固溶體；
   第三類：鋯、鉿、釩族、鉻族、鈧元素與鈦生成無限固溶體；
   第四類：惰性氣體、堿金屬、堿土金屬、稀土元素（除鈧外），錒、釷等不與鈦發(fā)生反應(yīng)或 基本上不發(fā)生反應(yīng)。

與化合物的反應(yīng)：

◇ HF和氟化物

   氟化氫氣體在加熱時(shí)與鈦發(fā)生反應(yīng)生成TiF4， 反應(yīng)式為（1）；不含水的氟化氫液體可在鈦表面上生成一層致密的四氟化鈦膜，可防止HF浸入鈦的內(nèi)部。氫氟酸是鈦的最強(qiáng)熔劑。即使是濃度為1%的氫氟酸，也能與鈦發(fā)生激烈反應(yīng)，見式（2）；無水的氟化物及其水溶液在低溫下不與鈦發(fā)生反應(yīng)，僅在高溫下熔融的氟化物與鈦發(fā)生顯著反應(yīng)。
Ti＋4HF＝TiF4＋2H2＋135.0千卡 （1）2Ti＋6HF＝2TiF4＋3H2 （2）

◇ HCl和氯化物

   氯化氫氣體能腐蝕金屬鈦，干燥的氯化氫在>300℃時(shí)與鈦反應(yīng)生成TiCl4，見 式(3);濃度<5%的鹽酸 在室溫下不與鈦反應(yīng)，20%的鹽酸在常溫下與鈦發(fā)生瓜在生成紫色的TiCl3，見式(4);當(dāng)溫度長高時(shí)，即使稀鹽酸也會(huì)腐蝕鈦。各種無水的氯化物，如鎂、錳、鐵、鎳、銅、鋅、汞、錫、鈣、鈉、鋇和NH4離子及其水溶液，都不與鈦發(fā)生反應(yīng)，鈦在這些氯化物中具有很好的穩(wěn)定性。
Ti＋4HCl＝TiCl4＋2H2＋94.75千卡 (3)2Ti＋6HCl＝TiCl3＋3H2 (4)

◇ 硫酸和硫化氫

   鈦與<5%的稀硫酸反應(yīng)后在鈦表面上生成保護(hù)性氧化膜，可保護(hù)鈦不被稀酸 繼續(xù)腐蝕。但>5%的硫酸與鈦有明顯的反應(yīng)，在常溫下，約40%的硫酸對(duì)鈦的腐蝕速度最快，當(dāng)濃度大于40%，達(dá)到60%時(shí)腐蝕速度反而變慢，80%又達(dá)到最快。加熱的稀酸或50%的濃硫酸可與鈦反應(yīng)生成硫酸鈦，見式（5）'（6），加熱的濃硫酸可被鈦還原，生成SO2，見式（7）。常溫下鈦與硫化氫反應(yīng)，在其表面生成一層保護(hù)膜，可阻止硫化氫與鈦的進(jìn)一步反應(yīng)。但在高溫下，硫化氫與鈦反應(yīng)析出氫，見式（8），粉末鈦在600℃開始與硫化氫反應(yīng)生成鈦的硫化物，在900℃時(shí)反應(yīng)產(chǎn)物主要為TiS，1200℃時(shí)為Ti2S3。
Ti＋H2SO4＝TiSO4＋H2 (5) 2Ti＋3H2SO4＝Ti2(SO4)3＋H2 (6)
2Ti＋6H2SO4＝Ti2(SO4)3＋3SO2＋6H2O＋202千卡 (7)Ti＋H2S＝TiS＋H2＋70千卡(8)

◇ 硝酸和王水 致密的表面光滑的鈦對(duì)硝酸具有很好的穩(wěn)定性，這是由于硝酸能快速在鈦表面生成一層牢固的氧化膜，但是表面粗糙，特別是海綿鈦或粉末鈦，可與次、熱稀硝酸發(fā)生反應(yīng)，見式（9）、（10），高于70℃的濃硝酸也可與鈦發(fā)生反應(yīng)，見式（11）；常溫下，鈦不與王水反應(yīng)。溫度高時(shí)，鈦可與王水反應(yīng)生成TiCl2。
3Ti＋4HNO3＋4H2O＝3H4TiO4＋4NO (9)3Ti＋4HNO3＋H2O＝3H2TiO3＋4NO (10)
Ti＋8HNO3＝Ti(NO3)4＋4NO2＋4H2O (11)

綜上所述，鈦的性質(zhì)與溫度及其存在形態(tài)、純度有著極其密切的關(guān)系。致密的金屬鈦在自然界中是相當(dāng)穩(wěn)定的，但是，粉末鈦在空氣中可引起自燃。鈦中雜質(zhì)的存在，顯著的影響鈦的物理、化學(xué)性能、機(jī)械性能和耐腐蝕性能。特別是一些間隙雜質(zhì)，它們可以使鈦晶格發(fā)生畸變，而影響鈦的的各種性能。常溫下鈦的化學(xué)活性很小，能與氫氟酸等少數(shù)幾種物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，但溫度增加時(shí)鈦的活性迅速增加，特別是在高溫下鈦可與許多物質(zhì)發(fā)生劇烈反應(yīng)。鈦的冶煉過程一般都在800℃以上的高溫下進(jìn)行，因此必須在真空中或在惰性氣氛保護(hù)下操作。

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