簡介
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用途
鈦合金具有強度高而密度又小，機械性能好，韌性和抗蝕性能很好。另外，鈦合金的工藝性能差，切削加工困難，在熱加工中，非常容易吸收氫氧氮碳等雜質。還有抗磨性差，生產工藝複雜。鈦的工業化生產是1948年開始的。航空工業發展的需要，使鈦工業以平均每年約8%的增長速度發展。世界鈦合金加工材年產量已達4萬餘噸,鈦合金牌號近30種。使用最廣泛的鈦合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工業純鈦（TA1、TA2和TA3）。
鈦合金主要用於製作飛機發動機壓氣機部件，其次為火箭、飛彈和高速飛機的結構件。60年代中期，鈦及其合金已在一般工業中套用，用於製作電解工業的電極，發電站的冷凝器，石油精煉和海水淡化的加熱器以及環境污染控制裝置等。鈦及其合金已成為一種耐蝕結構材料。此外還用於生產貯氫材料和形狀記憶合金等。
中國於1956年開始鈦和鈦合金研究；60年代中期開始鈦材的工業化生產並研製成TB2合金。
鈦合金是航空航天工業中使用的一種新的重要結構材料，比重、強度和使用溫度介於鋁和鋼之間，但比鋁、鋼強度高並具有優異的抗海水腐蝕性能和超低溫性能。1950年美國首次在F-84戰鬥轟炸機上用作後機身隔熱板、導風罩、機尾罩等非承力構件。60年代開始鈦合金的使用部位從後機身移向中機身、部分地代替結構鋼製造隔框、梁、襟翼滑軌等重要承力構件。鈦合金在軍用飛機中的用量迅速增加，達到飛機結構重量的20%～25%。70年代起，民用機開始大量使用鈦合金，如波音747客機用鈦量達3640公斤以上。馬赫數大於2.5的飛機用鈦主要是為了代替鋼，以減輕結構重量。又如，美國SR-71高空高速偵察機(飛行馬赫數為3，飛行高度26212米)，鈦占飛機結構重量的93%，號稱“全鈦”飛機。當航空發動機的推重比從4～6提高到8～10，壓氣機出口溫度相應地從200～300°C增加到500～600°C時，原來用鋁製造的低壓壓氣機盤和葉片就必須改用鈦合金，或用鈦合金代替不鏽鋼製造高壓壓氣機盤和葉片，以減輕結構重量。70年代，鈦合金在航空發動機中的用量一般占結構總重量的20%～30%，主要用於製造壓氣機部件，如鍛造鈦風扇、壓氣機盤和葉片、鑄鈦壓氣機機匣、中介機匣、軸承殼體等。太空飛行器主要利用鈦合金的高比強度，耐腐蝕和耐低溫性能來製造各種壓力容器、燃料貯箱、緊固件、儀器綁帶、構架和火箭殼體。人造地球衛星、登月艙、載人飛船和太空梭也都使用鈦合金板材焊接件。
切削特點
鈦合金的硬度大於HB350時切削加工特別困難，小於HB300時則容易出現粘刀現象，也難於切削。但鈦合金的硬度只是難於切削加工的一個方面，關鍵在於鈦合金本身化學、物理、力學性能間的綜合對其切削加工性的影響。鈦合金有如下切削特點：
(1)變形係數小：這是鈦合金切削加工的顯著特點，變形係數小於或接近於1。切屑在前刀面上滑動摩擦的路程大大增大，加速刀具磨損。
(2)切削溫度高：由於鈦合金的導熱係數很小(只相當於45號鋼的1/5～1/7)，切屑與前刀面的接觸長度極短，切削時產生的熱不易傳出，集中在切削區和切削刃附近的較小範圍內，切削溫度很高。在相同的切削條件下，切削溫度可比切削45號鋼時高出一倍以上。
(3)單位面積上的切削力大：主切削力比切鋼時約小20%，由於切屑與前刀面的接觸長度極短，單位接觸面積上的切削力大大增加，容易造成崩刃。同時，由於鈦合金的彈性模量小，加工時在徑向力作用下容易產生彎曲變形，引起振動，加大刀具磨損並影響零件的精度。因此，要求工藝系統應具有較好的剛性。
(4)冷硬現象嚴重：由於鈦的化學活性大，在高的切削溫度下，很容易吸收空氣中的氧和氮形成硬而脆的外皮；同時切削過程中的塑性變形也會造成表面硬化。冷硬現象不僅會降低零件的疲勞強度，而且能加劇刀具磨損，是切削鈦合金時的一個很重要特點。
(5)刀具易磨損：毛坯經過衝壓、鍛造、熱軋等方法加工後，形成硬而脆的不均勻外皮，極易造成崩刃現象，使得切除硬皮成為鈦合金加工中最困難的工序。另外，由於鈦合金對刀具材料的化學親和性強，在切削溫度高和單位面積上切削力大的條件下，刀具很容易產生粘結磨損。車削鈦合金時，有時前刀面的磨損甚至比後刀面更為嚴重；進給量f<0.1mm/r時，磨損主要發生在後刀面上；當f>0.2mm/r時，前刀面將出現磨損；用硬質合金刀具精車和半精車時，後刀面的磨損以VBmax<0.4mm較合適。
在銑削加工中，由於鈦合金材料的導熱係數低，而且切屑與前刀面的接觸長度極短，切削時產生的熱不易傳出，集中在切削變形區和切削刃附近的較小範圍內，加工時切削刃刃口處會產生極高的切削溫度，將大大縮短刀具壽命。對於鈦合金Ti6Al4V來說，在刀具強度和工具機功率允許的條件下，切削溫度的高低是影響刀具壽命的關鍵因素，而並非切削力的大小。
鈦合金
根據用途可分為：
高溫鈦合金
世界上第一個研製成功的高溫鈦合金是Ti-6Al-4V，使用溫度為300-350℃。隨後相繼
研製出使用溫度達400℃的IMI550、BT3-1等合金，以及使用溫度為450~500℃的IMI679、
IMI685、Ti-6246、Ti-6242等合金。目前已成功地套用在軍用和民用飛機發動機中的新型
高溫鈦合金有，英國的ＩＭＩ８29ＩＭＩ83４合金；美國的Ti-1100合金；俄羅斯的BT18Y、
BT36合金等。
鈦鋁化合物為基的鈦合金
與一般鈦合金相比，鈦鋁化合物為基鈉Ti3Al（α2）和TiAl（γ）金屬間化合物的最
大優點是高溫性能好（最高使用溫度分別為816和982℃）、抗氧化能力強、抗蠕變性能好
和重量輕（密度僅為鎳基高溫合金的1/2），這些優點使其成為未來航空發動機及飛機結構
件最具競爭力的材料。
鈦合金系列：TA1、TA2、TA3、TA7、TA8、TA9、TA10、TA18、TB5、TC4、TC11、GR2
鎳合金系列：GH3625、4J36、N08811、UNSN08825、N08800、N08810、UNSN06600、UNSN06601、INCOLOY800/800H/800HT、INCOLOY825、INCOLOY840、INCONEL600、INCONEL601、INCONEL625、INCONEL690、INCONELX-750、HASTELLOYX、INCONEL718、INCOLOYA-286。
