介绍

      TA1、TA2都称为工业纯钛，区别在于后者铁和氧的含量要高一些，因此TA2的强度比TA1要高。

      GB/T 3625-2007（换热器及冷凝器用钛及钛合金管）规定：

      TA1抗拉大于等于240，屈服140-310，延伸率TA1大于等于24%，工艺性能要求TA1扩口不小于22%。

      TA2抗拉大于等于400，屈服275-450，延伸率TA2大于等于20%，工艺性能要求TA2扩口不小于20%。

      目前基本上都是用TA2，因为TA2强度比较高，设计的时候壁厚可以薄一些，一方面增强了换热效果，另一方面可以节约一些成本。 

      钛制管板换热器常采用材料为工业纯钛TA1、TA2其化学成分和力学性能分别见下表

TA1化学成分（%）

TA2及其合金化学成分（%）

TA1力学性能

TA2及其合金力学性能

钛合金用途

      钛合金具有强度高而密度又小，机械性能好，韧性和抗蚀性能很好。另外，钛合金的工艺性能差，切削加工困难，在热加工中，非常容易吸收氢氧氮碳等杂质。还有抗磨性差，生产工艺复杂。钛的工业化生产是1948年开始的。

      航空工业发展的需要，使钛工业以平均每年约 8％的增长速度发展。目前世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合 号近30种。使用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯钛（TA1、TA2和TA3）。   

      钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为 、 和高速飞机的结构件。60年代中期，钛及其合金已在一般工业中应用，用于制作电解工业的电极，发电站的冷凝器，石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等。钛及其合金已成为一种耐蚀结构材料。此外还用于生产贮氢材料和形状记忆合金等。

      钛有许多明显优越的特性：密度小（4.5kg/m3）、熔点高（1660℃）、耐腐蚀性强、比强度高、塑性好，还可以过合金化及热处理的办法制造出力学性能高的各种合金,是较为理想的 工程结构材料。

简介

      TC4又名GR5，我们又会叫它6Al4V，这是用途最广的一种钛合金，通常我们使用的钛合金就是指它。它拥有良好的强度和延伸率。

热处理

      mpa，TC4材料固溶强化处理后，强度增加不大，也就到1100MPa，退火状态下强度一般在900MPa

热膨胀系数

      TC4钛合金具有优良的耐蚀性、小的密度、高的比强度及较好的韧性和焊接性等一系列优点，在航空航天、石油化工、造船、汽车，医药等部门都得到成功的应用。

力学性能

      抗拉强度σb/MPa≥895,规定残余伸长应力σr0.2/MPa≥825,伸长率δ5(%)≥10,断面收缩率ψ(%)≥25

密度

      4.5（g/cm3）工作温度 100-550（℃）

化学成分

      TC4含钛(Ti)余量,铁(Fe)≤0.30,碳(C)≤0.10,氮(N)≤0.05,氢(H)≤0.015,氧(O)≤0.20,铝(Al)5.5-6.8,钒(V)3.5-4.5

各材质钛合金性能用途

工业纯钛 TA1、TA2、TA3

      冲压性能优良。可进行各种形式的焊接,焊接性能良好,焊接接头可达基体金属强度的90%。易于锯和砂轮切割,机械加工性能良好。耐蚀性能优良 

      用于350℃以下、受力小的零件及冲压成各种复杂形状的零件。如火电站凝汽器;船用海水腐蚀的管道系统、阀门、泵;化工热交换器、泵体、蒸馏塔;海水淡化系统、镀铂阳极;飞机的骨架、蒙皮、发动机部件、横梁等。

TA6
      具有良好的焊接性能,有较高的蠕变强度,但工艺可塑性较低,可热状态下变形,合金在承受轴向负荷时,对切口没有 性,切削性能尚好 

      400℃以下工作的零件及焊接件 

TA7
      冲压性能差,热塑性尚好。可进行各种形式的焊接,性能良好,焊接接头强度和塑性可与基体金属相等。机械加工性能与工业纯钛相同。耐蚀性良好,高温热稳定性良好

      做500℃以下长期工作的结构件,可做各种模锻件 

TA8
      热塑性良好。可进行各种形式焊接,焊接性良好。机加工性与工业纯钛相同。抗氧化性良好

      500℃以下长期工作零件。可以制造发动机压气机盘和叶片 

TC1
      冲压性良好。可进行各种形式焊接,焊接性良好。机加工性与工业纯钛相同。抗氧化性良好 

      做400℃以下工作的零件。适于各种板材，冲压和焊接零件 

TC2
      在350℃下,100h的持久强度在400MPa以上,热加工有良的塑性。加热到350-400℃,没有发脆倾向,因此,可用其焊接在高温下工作的零件 

      做500℃以下工作的零件、焊接件、模锻件和弯曲加工的零件等 

TC4
      冲压性差,热塑性良好。可进行各种形式的焊接,焊接接头强度可达基体金属强度90%。机械加工性能尚好,需要用硬质合金,大走刀量、慢速,充分冷却。耐蚀性能良好,热稳定性好。是应用最广的钛合金之一 

      做400℃以下长期工作的零件 

TC5
      在350以下稳定,在更高的温度下塑性下降。在热状态下可进行锻造、压等变形 

      在350℃以下工作的零件 

TC9

      热塑性尚好。机加工性与T合金相同。抗蚀性高。热稳定性尚好 

      400℃以下长期工作的零件。可制造压气机盘和叶片 

TC10
      冲压性差,热塑性良好。可进行各种形式的焊接,焊接接头强度可达基体金属强度90%。机械加工性能与T合金相同 。耐蚀性能好。热稳定性较好,热处理效果显著,淬透性好 

      做450℃以下长期工作

介绍

发展历史

      钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多 都认识到钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。

       个实用的钛合金是1954年美国研制成功的Ti-6Al-4V合金，由于它的耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好，而成为钛合金工业中好的合金，该合金使用量已占全部钛合金的75%～85%。其他许多钛合金都可以看作是Ti-6Al-4V合金的改型。

      20世纪50～60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金，70年代开发出一批耐蚀钛合金，80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。耐热钛合金的使用温度已从50年代的400℃提高到90年代的600～650℃。A2(Ti3Al)和r（TiAl）基合金的出现，使钛在发动机的使用部位正由发动机的冷端（风扇和压气机）向发动机的热端（涡轮）方向推进。结构钛合金向高强、高塑、高强高韧、高模量和高损伤容限方向发展。

另外，20世纪70年代以来，还出现了Ti-Ni、Ti-Ni-Fe、Ti-Ni-Nb等形状记忆合金，并在工程上获得日益广泛的应用。

      世界上已研制出的钛合金有数百种，最著名的合金有20～30种，如Ti-6Al-4V、Ti-5Al-2.5Sn、Ti-2Al-2.5Zr、Ti-32Mo、Ti-Mo-Ni、Ti-Pd、SP-700、Ti-6242、Ti-10-5-3、Ti-1023、BT9、BT20、IMI829、IMI834等。

      据相关统计数据，2012年我国化工行业用钛量达2.5万吨，比2011年有所减少。这是自2009年以来，我国化工用钛市场首次出现负增长。近些年来，化工行业一直是钛加工材最大的用户，其用量在钛材总用量的占比一直保持在50%以上，2011年占比高达55%。但随着经济陷入低迷期，化工行业不但新建项目明显减少，同时还将面临产业结构调整，部分产品新建产能受到控制，落后产能也将逐步淘汰的境地。受此影响，其对钛加工材用量的萎缩也变得顺理成章。在此之前，便有业内人士预测化工行业用钛量在2013~2015年间达到峰值。以当前市场表现看来，2012年整体经济的疲软有可能使得化工用钛的衰退期提前。

分类

      钛是同素异构体，熔点为1668℃，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α钛；在882℃以上呈体心立方晶格结构，称为β钛。利用钛的上述两种结构的不同特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金（titanium alloys）。室温下，钛合金有三种基体组织，钛合金也就分为以下三类：α合金,(α+β)合金和β合金。中国分别以TA、TC、TB表示。

α钛合金

      它是α相固溶体组成的单相合金，不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下，均是α相，组织稳定，耐磨性高于纯钛，抗氧化能力强。在500℃～600℃的温度下，仍保持其强度和抗蠕变性能，但不能进行热处理强化，室温强度不高。

β钛合金

      它是β相固溶体组成的单相合金，未热处理即具有较高的强度，淬火、时效后合金得到进一步强化，室温强度可达1372～1666 MPa；但热稳定性较差，不宜在高温下使用。

α+β钛合金

      它是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效使合金强化。热处理后的强度约比退火状态提高50%～100%；高温强度高，可在400℃～500℃的温度下长期工作，其热稳定性次于α钛合金。

      三种钛合金中最常用的是α钛合金和α+β钛合金；α钛合金的切削加工性 ，α+β钛合金次之，β钛合金最差。α钛合金代号为TA，β钛合金代号为TB，α+β钛合金代号为TC。

      钛合金按用途可分为耐热合金、高强合金、耐蚀合金（钛-钼，钛-钯合金等）、低温合金以及特殊功能合金（钛-铁贮氢材料和钛-镍记忆合金）等。典型合金的成分和性能见表。

      热处理 钛合金通过调整热处理工艺可以获得不同的相组成和组织。一般认为细小等轴组织具有较好的塑性、热稳定性和疲劳强度；针状组织具有较高的持久强度、蠕变强度和断裂韧性；等轴和针状混合组织具有较好的综合性能。

性能

      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/立方厘米，熔点为1725℃，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。

强度高

      钛合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右，仅为钢的60%，纯钛的密度才接近普通钢的密度，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，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零部件。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。