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钛合金

钛合金

冶金学家已经研制出各种各样用于制造的有用金属合金。一种金属和一种或多种其他元素的结合形成一种金属合金。通常,合金是将大量较便宜的贱金属(如铁)与较昂贵的金属(如金或钛)结合在一起的。

对钛合金

钛在自然界中广泛地与其他材料结合在一起。钛提纯后会形成一种金属。它显示了两个不同的可能的晶体结构作为一个固体:一个“阿尔法”六边形结构和一个“贝塔”立方结构。根据钛合金中使用的钛的晶体形态,冶金学家已经确定了三种广泛的钛合金类型。这些金属表现出的物理性质有些不同。

Alpha和近Alpha合金:这些合金通常焊接得很好,但不能热处理。它们能很好地抵抗低温,提供良好的延展性,并提供低到中等水平的强度。高α或近α的合金可以抗氧化。

β和近β合金:这些易于热处理的钛合金也可焊接。它们在规定的温度范围内提供高强度。

α和β合金的组合:这些合金结合了另外两种类型的特点。一些显示可热处理性能和将焊接。它们提供中等到高水平的强度,但通常需要热成形(而不是冷成形)。

钛合金的等级

美国材料试验协会(ASTM)和美国机械工程师协会(ASME)这两个私营自愿行业协会都发布了钛的分级指南。许多国际公司都采用了这些标准。大约39种宽钛在商业市场上广泛存在;等级编号可以帮助制造商识别不同合金的成分百分比。例如,一种“5级”钛合金将含有6%的铝和4%的钒。

一些制造商也可能使用其他规格。统一编号系统(在北美广泛使用)、国际标准化组织(ISO)颁布的标准和EN标准(在欧盟广泛使用)可用于特定用途的钛合金。

性能及应用

虽然几十年前钛合金主要用于军事用途,但如今其他几个经济部门也在使用含有这些金属的产品。钛合金的性能和应用在一些行业中创造了很高的需求。然而,价格因素仍然限制了一些钛合金产品的供应:

属性

提纯后的钛会形成坚硬而有光泽的银色金属。虽然钛元素具有令人印象深刻的抗拉强度,但其密度明显低于钢(一立方厘米钛的重量只有4.5克)。它还能抵抗海水的腐蚀。非磁性和非过敏性,钛提供了一个低弹性模量,尽管其高拉伸强度。然而,多年来它的高熔点3038华氏度,给试图将钛用作商用合金的制造商带来了挑战。

应用程序

今天,钛在航空航天工业和国防工业中得到了广泛的应用。其重量轻,在一定温度范围内强度高,使钛非常适合各种飞机部件。此外,钛比许多其他材料更能抵抗海水的腐蚀,因此含有这种金属的合金在发电厂冷凝器和海水淡化厂设施中得到了广泛的应用。

虽然钛产品的价格通常仍然很高,但金属钛已经在生物医学领域的外科手术和牙科种植中得到了应用。据报道,一些豪华汽车制造商在汽车中使用钛合金,消费者最近也开始使用带有耐用钛合金部件的高尔夫球杆、手表和珠宝。在未来,制造商可能会继续发现钛合金的新用途。

钛合金的优点

钛合金有许多优点。首先,它们耐盐水和氯的腐蚀。其次,它们在规定的温度范围内提供了轻质强度。第三,许多钛合金产品耐低温。第四,这些金属提供有吸引力的银色表面处理。最后,一些钛合金能够可靠地保持形状。


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