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1、3、鈦及鈦合金、鈦及鈦合金 鈦屬于難熔稀有金屬，熔點1672。同時也是三大輕金屬（Al，Mg，Ti）結構材料之一。 1790年發(fā)現(xiàn)鈦元素，世界上建立鈦產(chǎn)業(yè)（1948年不到60年歷史，中國建立鈦產(chǎn)業(yè)（1958年）不足50年歷史。工業(yè)上采用鎂或鈉從金紅石和鈦鐵礦中還原四氯化鈦。這樣的金屬鈦呈疏松多孔的海綿狀，稱為海綿鈦。再經(jīng)自耗熔煉變成金屬鈦后再加工或鑄造。金紅石鈦鐵礦 我國的鈦資源十分豐富，居世界首位。全世界鈦資源總量近2109t，其中表內(nèi)礦我國占一半多，約56%。我國已有20個省市自治區(qū)探明有鈦礦，主要是四川攀西地區(qū)和河北承德地區(qū)的釩鈦磁鐵礦，云南、廣東、廣西、海南等省的鈦鐵礦砂礦以及湖北、河
2、南、江西、江蘇、山西、陜西等省的金紅石巖礦，其中攀枝花的儲量最大，占全國鈦鐵礦巖礦總儲量的96%，該礦鈣、鎂雜質(zhì)含量高，增加了選冶的技術難度，攀西地區(qū)的釩鈦磁鐵礦的綜合利用是我國冶金業(yè)的一項重大課題。目前正在進行鹽酸浸出法生產(chǎn)人造金紅石技術攻關，欲把攀西地區(qū)建設成我國鈦工業(yè)的原料基地，在目前的技術經(jīng)濟條件下，我國可經(jīng)濟地回收的鈦資源約為108t，金紅石礦僅為數(shù)千萬噸。攀枝花鈦礦 鈦的珍貴性在于比重小，強度高。鈦比鐵強韌的多，比重卻僅為鐵的一半多點，而且不會生銹；鈦比鋁的比重大不足2倍，但是強度是鋁的3倍，而且耐熱性遠高于鋁。鈦合金的性能更加優(yōu)良，鈦合金的比強度（強度/密度）是不銹鋼的3.5倍，
3、鋁合金的1.3倍，鎂合金的1.6倍。比強度是目前工業(yè)金屬中最高的。鈦合金在540的比強度高于鋼，這種優(yōu)點首先應用于航空發(fā)動機。鈦合金又能抗住200低溫而不破壞。鈦合金是現(xiàn)代超音速飛機、火箭、導彈和航天飛機等不可缺少的材料。 美國F14A和F15A飛機用鈦及其它材料的比重：鈦合金2525.8；鋁合金3537.5；鋼175.5；復合材料1.2；其它30.2%。 鈦合金作為耐熱和耐蝕材料，在許多情況下可以替代鎂合金和鋁合金，也可代替不銹鋼。應用于化工、石油、發(fā)電、冶金等部門。 純鈦在常壓下有2種同素異晶結構：882.5以下是密排六方晶格Ti；以上是體心立方晶格Ti。合金元素的作用是提高或者降低/轉變
4、溫度，即穩(wěn)定相或穩(wěn)定相。Al、Ca等元素主要是穩(wěn)定相，顯著提高純鈦的高溫機械性能。 鈦在含氧環(huán)境中生成薄而堅固的氧化物薄膜，氧化膜與基體結合牢固，破壞后能夠自愈，耐氧化溶液和氯化物溶液的腐蝕，最突出的是耐工業(yè)腐蝕氣氛及海水腐蝕。在海洋環(huán)境中腐蝕速率9.0310-5mm/年；鈦合金具有良好的耐應力腐蝕的能力，還具有耐淡水和海水的腐蝕疲勞性能。在靜止海水中數(shù)年仍非常光亮。鈦合金在海水中的腐蝕性能優(yōu)于不銹鋼。 鈦及合金在工業(yè)生產(chǎn)和飛機業(yè)中應用有30多年歷史，目前飛機和發(fā)動機制造部門仍是使用大戶。逐漸民用化，尤其是在海洋工程中的應用。影響鈦合金使用的主要問題是價格昂貴，這是目前研究和開發(fā)的關鍵。 鈦合
5、金一般在800以下均為相，不能熱處理強化。強化方法是加工硬化和合金元素的固溶強化。工業(yè)純鈦室溫拉伸強度在3570kg/mm2（Mpa）具有很高的工藝塑性（延伸率30），適合冷態(tài)下加工成型為各種板材結構件和沖壓件（飛機上受力不大的部件）。焊接性能好。典型牌號是TC1。 鈦合金，可以通過淬火和時效實現(xiàn)強化。工業(yè)上使用的鈦合金大多數(shù)是（）雙相的。它們兼?zhèn)涠叩膬?yōu)點：優(yōu)良的塑性、容易鍛造、壓延和沖壓，并可以淬火時效強化。最常用的是TC4（Ti6Al4V）等。一般鈦合金使用最多的是退火工藝。近幾年鈦合金的熱處理強化應用日益廣泛，鈦合金的淬火時效強化主要取決于合金中穩(wěn)定相的元素的量。 盡管鈦的性能優(yōu)良（低
6、密度、高強度、耐腐蝕、無毒性等），可廣泛用于海、陸、空及生物領域，被稱為“全能金屬”，但它價格貴，產(chǎn)量小，實際應用范圍至今仍比較窄，社會各界對它很陌生，將它視為一種稀罕神秘之物。然而，近年來，由于鈦逐漸由航空航天等高科技領域進入到一般工業(yè)領域和日常生活領域，如鈦用做炊具、自行車、手表、眼鏡架等，鈦同普通百姓生活的關系日益密切，了解鈦的人迅速增加。杭州大劇院、北京大劇一些標志性建筑采用鈦做屋頂、幕墻，使鈦的知名度大增。近年來，隨著中國第一支鈦業(yè)股票股價的大幅攀升，社會各界對鈦產(chǎn)業(yè)的興趣更是空前高漲，投資鈦產(chǎn)業(yè)的沖動激增，新興鈦企業(yè)不斷涌現(xiàn)。中國鈦產(chǎn)業(yè)和鈦科技呈現(xiàn)出一派欣欣向榮的景象。海綿鈦和鈦材
7、產(chǎn)量連創(chuàng)歷史新高。2005年，中國鈦材年產(chǎn)量首次突破104 t，中國占世界鈦產(chǎn)業(yè)的比例迅速上升?？傮w來看，目前中國的鈦產(chǎn)業(yè)猶如20世紀50年代的美國鈦產(chǎn)業(yè)，正在迅速崛起。 我國鈦合金的研究主要包括高溫鈦合金、高強鈦合金、耐蝕鈦合金、船用鈦合金、低溫鈦合金、生物醫(yī)用鈦合金、形狀記憶鈦合金及鈦基復合材料等。鈦合金的研究有近鈦合金的研究有近50年的歷史，年的歷史，我國研究的鈦合金大約有我國研究的鈦合金大約有60多種，已投入工業(yè)應用的鈦及鈦合金牌號有多種，已投入工業(yè)應用的鈦及鈦合金牌號有40多個多個，其中型鈦及鈦合金牌號有22個，+型兩相鈦合金12個，及近鈦合金9個。工業(yè)中最常用的工業(yè)純鈦是TA2，T
8、A3，鈦合金是TC4，TC11，TA9，TA10等。這些合金，大部分為仿制俄、美、英、日等發(fā)達國家的鈦合金，少部分為近10年來自主開發(fā)的鈦合金。西北有色金屬研究院西北有色金屬研究院自主研發(fā)的Ti-31，Ti-75，CT20，Ti-40，TC21等合金在艦船、航空航天領域已獲得重要工程應用。在高溫鈦合金高溫鈦合金方面，我國已實現(xiàn)工程化應用的成熟鈦合金是TC4（400），TC6（450），TC11（500），Ti-53311s（航天用550），7715D（航天用600）等，而航空發(fā)動機用的550，600鈦合金及阻燃鈦合金等仍處于工程試驗階段。在高強鈦合金高強鈦合金方面，我國可以生產(chǎn)1 100 MP
9、a（如TB6）和1 200 MPa（如TA8）級航空用鈦合金。在船用鈦合金船用鈦合金方面，我國已實現(xiàn)合金系列化，可以生產(chǎn)低強（320490 MPa）、中強（590785 MPa）、高強（6901150 MPa）3個屈服強度等級的13種鈦合金，滿足水面艦艇和水下潛艇不同部件的用材需求。新型鈦合金的研究與開發(fā)，為我國新型戰(zhàn)機、新型航天器、先進艦艇、新型核反應堆的研制提供了關鍵性材料，為國家的高科技發(fā)展和國防建設做出了重要貢獻。鈦合金鍛造模擬鈦合金板、棒、線材鈦合金生產(chǎn) 我國的鈦材在20世紀70年代之前主要用于軍事領域，從1972年開始了民用推廣工作，近年來，鈦在化工、冶金、電力、電鍍、食品、醫(yī)療器械及醫(yī)藥行業(yè)，日常用品等民生領域的應用得到了穩(wěn)步的發(fā)展，尤其是在高爾夫球頭及眼鏡架等方面的用量迅猛增加。我國鈦消費的領域以化工為主，其次是航空航天，體育休閑等領域，民用市場占85%以上，鈦材產(chǎn)量已不能滿足國內(nèi)需求，2003年進口鈦加工材3800t，其中板、帶材2265t，管材712t，去除出口的110t，凈進口達2700t，可見我國的鈦消費市場已達104t，目前我國不能生產(chǎn)鈦焊管用鈦帶卷，薄壁焊管的產(chǎn)量也很低，使鈦材在化工、電力、船舶等行業(yè)所用的換熱管均需依賴進口，另外在建材和汽車部件鈦的應用幾乎是空白。各種鈦合金零件鈦合金與我們的生活
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