钛合金介绍及分类

以钛为基加入其他合金元素组成的合金称作钛合金。钛合金具有密度低、比强度高、抗腐蚀性能好、工艺性能好等优点,是较为理想的航天工程结构材料。

但是，钛合金由于导热系数低、摩擦系数高等特点，使其不具备较强切削性能，内螺纹难以加工成型，导致钛合金被列为难加工材料之一。

钛合金材料具有多晶型性，基于退火状态组成差异，可以将钛合金材料分为α型、β型以及α+β。但在实际机械加工过程中，尤其在热机械工艺处理下，会出现非平衡微观结构。

钛合金微观组织结构与性能特征

钛合金的微观组织通过热加工处理，会产生相应变化，这为钛合金微观组织结构调控性奠定良好基础。基于钛合金材料微观组织形态的差异化表现，可分为四种常见结构类型：等轴结构、双态结构、网篮结构以及魏氏结构。

钛合金制备加工工艺

1.铸造法

精密铸造工艺能够达到复杂薄壁钛合金铸件的生产标准，应用范围主要针对生产质量要求较高的航空零件。

金属型重力铸造是使用冷凝壳或真空电弧熔炼将钛合金倒入可重复使用的近净成形模具中。

铸造法能够大大降低钛合金材料的制备成本，便于生产形状复杂的合金零件。

2.锻造法

锻造法是钛合金零件主流加工方法之一，结合塑性变形的温度区间，可以将锻造法细分为传统锻造、近β锻造以及β锻造，锻造可以有效提高钛合金的组织均匀性和力学性能。

锻造法能够完成材料改性，但生产成本相对较高，生产效率较低，材料浪费率较高。

3.粉末冶金法

粉末冶金法类属于近净成形法，能够有效控制钛合金材料的成分偏析，消除粗大树枝状组织，充分利用材料。

粉末冶金工艺包括热等静压、注塑以及SPS。

粉末冶金可以有效抑制合金的成分偏析，提高材料利用率。

钛合金的应用

1.钛合金广泛应用于飞机制造：钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零、部件。在飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。

2.钛合金应用于眼镜架：钛合金的密度一般在4.5g/cm3左右，仅为钢的60％。

3.医用钛合金——人造骨骼：因为钛的耐腐蚀性、稳定性高，使它在和人长期接触以后也不影响其本质，所以不会造成人的过敏，它是唯一对人类植物神经和味觉没有任何影响的金属。