丝锥攻丝-钛及钛合金加工.pdf

【超过15年刀具应用经验，不仅仅是专业】 / 第3章 钛及钛合金 第3章 钛及钛合金 3.1 概述 3.1 概述 3.2 纯钛 3.2 纯钛 3.3 钛合金 3.3 钛合金 3.4 钛合金的应用 3.4 钛合金的应用 【超过15年刀具应用经验，不仅仅是专业】 / 3.1 概述 1791年英国化学家格雷戈尔研究钛铁矿和金红石时发现了钛。1795年， 德国化学家克拉普罗特在分析匈牙利产的金红石时也发现了这种元素。格雷 戈尔和克拉普罗特当时所发现的钛是粉末状的二氧化钛，而不是金属钛。到 1910年美国化学家亨特第一次制得纯度达99.9%的金属钛。 钛在地壳中的丰度占第七位，0.42%，金属占第四位 （铝、铁、镁、钛）。 以钛铁矿或金红石为原料生产出高纯度四氯化钛，再用镁作为还原剂将 四氯化钛中的钛还原出来，由于还原后得到钛类似海绵状所以称为海绵钛， 最后以海绵钛为原料生产出钛材和钛粉。 1947年才开始冶炼，当年产量只有2吨。 1955年产量2万吨。 1975年产量7万吨。 2006年产量14万吨 钛的硬度与钢铁差不多，而它的重量几乎只有同体积钢铁的一半，钛虽 然比铝重，它的硬度却比铝大2倍。在宇宙火箭和导弹中，已大量用钛代替钢 铁。极细的钛粉，还是火箭的好燃料，所以钛被誉为宇宙金属，空间金属。 【超过15年刀具应用经验，不仅仅是专业】 / 3.2 纯钛 3 ⑴密度小，比强度高：钛密度为4.51g/cm ，约为钢或镍合金的一半。比强度 高于铝合金及高合金钢。 ⑵导热系数小：钛的导热系数小，是低碳钢的五分之一，铜的二十五分之一。 ⑶无磁性，无毒：钛是无磁性金属，在很大的磁场中不被磁化，无毒且与人体 组织及血液有很好的相容性。 ⑷抗阻尼性能强：钛受到机械振动及电振动后，与钢、铜相比，其自身振动衰 减时间最长。 ⑸耐热性佳：因熔点高，使得钛被列为耐高温金属。 ⑹耐低温：可在低温下保持良好的韧性及塑性，是低温容器的理想材料。 ⑺吸气性能高：钛的化学性质非常活泼，在高温下容易与碳、氢、氮及氧发生 反应。 ⑻耐蚀性佳：在空气中或含氧的介质中，钛表面生成一层致密的、附著力强、 惰性大的氧化膜，保护钛基体不被腐蚀。 【超过15年刀具应用经验，不仅仅是专业】 / 3.2 纯钛 物理性能： 属ⅣB族元素，原子序数为22，原子量为47.9。 有两种同素异晶体，其转变温度为882.5℃。 低于882.5℃，为密排六方α-Ti： 点阵常数(20℃)为： a＝0.295111 nm，c＝0.468433nm，c／a=1.5873 882.5℃～熔点，为体心立方β-Ti：点阵常数在25℃时， a=0.3282nm；900 ℃时a=0.33065nm。 密度为4.5。钛的弹性模量低，只有铁的一半。 熔点1668℃，导电性较差 （仅为铜的3.1% ），导热系数 （铁的六分之一） 和线胀系数 （与玻璃的相近）均较低。 钛无磁性，在强磁场下也不会磁化，用钛制人造骨和关节植入人 体内不会受雷雨天气的影响。 钛阻尼性低，适宜做共振材料。 当温度低于0.49K时，钛呈现超导特性，经过适当合金化，超导 温度可提高到9～10K。 【超过15年刀具应用经验，不仅仅是专业】 / 【超过15年刀具应用经验，不仅仅是专业】 / 3.2 纯钛 化学性质： 室温下钛比较稳定，高温下很活泼，熔化态能与绝大多数坩埚 或造型材料发生作用。 高温下与卤素、氧、硫、碳、氮等进行强烈反应。 钛在真空或惰性气氛下熔炼，如真空自耗电弧炉、电子束炉、 等离子熔炉等设备中熔炼。 钛在氮气中加热即能发