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见 问 题 / C o m m o n e n c y c l o p e d i a 钛 合 金 的 硬 度 和 基 础 理 论 知 识 钛 合 金 是 以 钛 为 基 加 入 其 他 元 素 组 成 的 合 金 。 钛 有 两 种 同 质 异 晶 体 : 8 8 2 ℃ 以 下 为 密 排 六 方 结 构 α 钛 , 8 8 2 ℃ 以 上 为 体 心 立 方 的 β 钛 。     合 金 元 素 根 据 它 们 对 相 变 温 度 的 影 响 可 分 为 三 类 :     ① 稳 定 α 相 、 提 高 相 转 变 温 度 的 元 素 为 α 稳 定 元 素 , 有 铝 、 碳 、 氧 和 氮 等 。 其 中 铝 是 钛 合 金 主 要 合 金 元 素 , 它 对 提 高 合 金 的 常 温 和 高 温 强 度 、 降 低 比 重 、 增 加 弹 性 模 量 有 明 显 效 果 。     ② 稳 定 β 相 、 降 低 相 变 温 度 的 元 素 为 β 稳 定 元 素 , 又 可 分 同 晶 型 和 共 析 型 二 种 。 前 者 有 钼 、 铌 、 钒 等 ; 后 者 有 铬 、 锰 、 铜 、 铁 、 硅 等 。     ③ 对 相 变 温 度 影 响 不 大 的 元 素 为 中 性 元 素 , 有 锆 、 锡 等 。       氧 、 氮 、 碳 和 氢 是 钛 合 金 的 主 要 杂 质 。 氧 和 氮 在 α 相 中 有 较 大 的 溶 解 度 , 对 钛 合 金 有 显 著 强 化 效 果 , 但 却 使 塑 性 下 降 。 通 常 规 定 钛 中 氧 和 氮 的 含 量 分 别 在 0 . 1 5 ~ 0 . 2 % 和 0 . 0 4 ~ 0 . 0 5 % 以 下 。 氢 在 α 相 中 溶 解 度 很 小 , 钛 合 金 中 溶 解 过 多 的 氢 会 产 生 氢 化 物 , 使 合 金 变 脆 。 通 常 钛 合 金 中 氢 含 量 控 制 在 0 . 0 1 5 % 以 下 。 氢 在 钛 中 的 溶 解 是 可 逆 的 , 可 以 用 真 空 退 火 除 去 。       钛 合 金 的 分 类     钛 是 同 素 异 构 体 , 熔 点 为 1 7 2 0 ℃ , 在 低 于 8 8 2 ℃ 时 呈 密 排 六 方 晶 格 结 构 , 称 为 α 钛 ; 在 8 8 2 ℃ 以 上 呈 体 心 立 方 品 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 ( t i t a n i u m a l l o y s ) 。 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 T A 、 T C 、 T B 表 示 。     α 钛 合 金 , 通 常 民 用 很 少 用 到 。     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 5 0 0 ℃ ~ 6 0 0 ℃ 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 1 3 7 2 ~ 1 6 6 6 M P a ; 但 热 稳 定 性 较 差 , 不 宜 在 高 温 下 使 用 。 . . . 钛 合 金 的 切 削 切 削 特 点       钛 合 金 的 硬 度 大 于 H B 3 5 0 时 切 削 加 工 特 别 困 难 , 小 于 H B 3 0 0 时 则 容 易 出 现 粘 刀 现 象 , 也 难 于 切 削 。 但 钛 合 金 的 硬 度 只 是 难 于 切 削 加 工 的 一 个 方 面 , 关 键 在 于 钛 合 金 本 身 化 学 、 物 理 、 力 学 性 能 间 的 综 合 对 其 切 削 加 工 性 的 影 响 。 钛 合 金 有 如 下 切 削 特 点 :     ( 1 ) 变 形 系 数 小 : 这 是 钛 合 金 切 削 加 工 的 显 著 特 点 , 变 形 系 数 小 于 或 接 近 于 1 。 切 屑 在 前 刀 面 上 滑 动 摩 擦 的 路 程 大 大 增 大 , 加 速 刀 具 磨 损 。     ( 2 ) 切 削 温 度 高 : 由 于 钛 合 金 的 导 热 系 数 很 小 ( 只 相 当 于 4 5 号 钢 的 1 / 5 ~ 1 / 7 ) , 切 屑 与 前 刀 面 的 接 触 长 度 极 短 , 切 削 时 产 生 的 热 不 易 传 出 , 集 中 在 切 削 区 和 切 削 刃 附 近 的 较 小 范 围 内 , 切 削 温 度 很 高 。 在 相 同 的 切 削 条 件 下 , 切 削 温 度 可 比 切 削 4 5 号 钢 时 高 出 一 倍 以 上 。   ( 3 ) 单 位 面 积 上 的 切 削 力 大 : 主 切 削 力 比 切 钢 时 约 小 2 0 % , 由 于 切 屑 与 前 刀 面 的 接 触 长 度 极 短 , 单 位 接 触 面 积 上 的 切 削 力 大 大 增 加 , 容 易 造 成 崩 刃 。 同 时 , 由 于 钛 合 金 的 弹 性 模 量 小 , 加 工 时 在 径 向 力 作 用 下 容 易 产 生 弯 曲 变 形 , 引 起 振 动 , 加 大 刀 具 磨 损 并 影 响 零 件 的 精 度 。 因 此 , 要 求 工 艺 系 统 应 具 有 较 好 的 刚 性 。     ( 4 ) 冷 硬 现 象 严 重 : 由 于 钛 的 化 学 活 性 大 , 在 高 的 切 削 温 度 下 , 很 容 易 吸 收 空 气 中 的 氧 和 氮 形 成 硬 而 脆 的 外 皮 ; 同 时 切 削 过 程 中 的 塑 性 变 形 也 会 造 成 表 面 硬 化 。 冷 硬 现 象 不 仅 会 降 低 零 件 的 疲 劳 强 度 , 而 且 能 加 剧 刀 具 磨 损 , 是 切 削 钛 合 金 时 的 一 个 很 重 要 特 点 。     ( 5 ) 刀 具 易 磨 损 : 毛 坯 经 过 冲 压 、 锻 造 、 热 轧 等 方 法 加 工 后 , 形 成 硬 而 脆 的 不 均 匀 外 皮 , 极 易 造 成 崩 刃 现 象 , 使 得 切 除 硬 皮 成 为 钛 合 金 加 工 中 最 困 难 的 工 序 。 另 外 , 由 于 钛 合 金 对 刀 具 材 料 的 化 学 亲 和 性 强 , 在 切 削 温 度 高 和 单 位 面 积 上 切 削 力 大 的 条 件 下 , 刀 具 很 容 易 产 生 粘 结 磨 损 。 车 削 钛 合 金 时 , 有 时 前 刀 面 的 磨 损 甚 至 比 后 刀 面 更 为 严 重 ; 进 给 量 f 0 . 2 m m / r 时 , 前 刀 面 将 出 现 磨 损 ; 用 硬 质 合 金 刀 具 精 车 和 半 精 车 时 , 后 刀 面 的 磨 损 以 V B m a x   刀 具 材 料       切 削 加 工 钛 合 金 应 从 降 低 切 削 温 度 和 减 少 粘 结 两 方 面 出 发 , 选 用 红 硬 性 好 、 抗 弯 强 度 高 、 导 热 性 能 好 、 与 钛 合 金 亲 和 性 差 的 刀 具 材 料 , Y G 类 硬 质 合 金 比 较 合 适 。 由 于 高 速 钢 的 耐 热 性 差 , 因 此 应 尽 量 采 用 硬 质 合 金 制 作 的 刀 具 。 常 用 的 硬 质 合 金 刀 具 材 料 有 Y G 8 、 Y G 3 、 Y G 6 X 、 Y G 6 A 、 8 1 3 、 6 4 3 、 Y S 2 T 和 Y D 1 5 等 。     涂 层 刀 片 和 Y T 类 硬 质 合 金 会 与 钛 合 金 产 生 剧 烈 的 亲 和 作 用 , 加 剧 刀 具 的 粘 结 磨 损 , 不 宜 用 来 切 削 钛 合 金 ; 对 于 复 杂 、 多 刃 刀 具 , 可 选 用 高 钒 高 速 钢 ( 如 W 1 2 C r 4 V 4 M o ) 、 高 钴 高 速 钢 ( 如 W 2 M o 9 C r 4 V C o 8 ) 或 铝 高 速 钢 ( 如 W 6 M o 5 C r 4 V 2 A l 、 M 1 0 M o 4 C r 4 V 3 A l ) 等 刀 具 材 料 , 适 于 制 作 切 削 钛 合 金 的 钻 头 、 铰 刀 、 立 铣 刀 、 拉 刀 、 丝 锥 等 刀 具 。     采 用 金 刚 石 和 立 方 氮 化 硼 作 刀 具 切 削 钛 合 金 , 可 取 得 显 著 效 果 。 如 用 天 然 金 刚 石 刀 具 在 乳 化 液 冷 却 的 条 件 下 , 切 削 速 度 可 达 2 0 0 m / m i n ; 若 不 用 切 削 液 , 在 同 等 磨 损 量 时 , 允 许 的 切 削 速 度 仅 为 1 0 0 m / m i n 。     注 意 事 项       在 切 削 钛 合 金 的 过 程 中 , 应 注 意 的 事 项 有 :     ( 1 ) 由 于 钛 合 金 的 弹 性 模 量 小 , 工 件 在 加 工 中 的 夹 紧 变 形 和 受 力 变 形 大 , 会 降 低 工 件 的 加 工 精 度 ; 工 件 安 装 时 夹 紧 力 不 宜 过 大 , 必 要 时 可 增 加 辅 助 支 承 。     ( 2 ) 如 果 使 用 含 氯 的 切 削 液 , 切 削 过 程 中 在 高 温 下 将 分 解 释 放 出 氢 气 , 被 钛 吸 收 引 起 氢 脆 ; 也 可 能 引 起 钛 合 金 高 温 应 力 腐 蚀 开 裂 。     ( 3 ) 切 削 液 中 的 氯 化 物 使 用 时 还 可 能 分 解 或 挥 发 有 毒 气 体 , 使 用 时 宜 采 取 安 全 防 护 措 施 , 否 则 不 应 使 用 ; 切 削 后 应 及 时 用 不 含 氯 的 清 洗 剂 彻 底 清 洗 零 件 , 清 除 含 氯 残 留 物 。     ( 4 ) 禁 止 使 用 铅 或 锌 基 合 金 制 作 的 工 、 夹 具 与 钛 合 金 接 触 , 铜 、 锡 、 镉 及 其 合 金 也 同 样 禁 止 使 用 。     ( 5 ) 与 钛 合 金 接 触 的 所 有 工 、 夹 具 或 其 他 装 置 都 必 须 洁 净 ; 经 清 洗 过 的 钛 合 金 零 件 , 要 防 止 油 脂 或 指 印 污 染 , 否 则 以 后 可 能 造 成 盐 ( 氯 化 钠 ) 的 应 力 腐 蚀 。     ( 6 ) 一 般 情 况 下 切 削 加 工 钛 合 金 时 , 没 有 发 火 危 险 , 只 有 在 微 量 切 削 时 , 切 下 的 细 小 切 屑 才 有 发 火 燃 烧 现 象 。 为 了 避 免 火 灾 , 除 大 量 浇 注 切 削 液 之 外 , 还 应 防 止 切 屑 在 机 床 上 堆 积 , 刀 具 用 钝 后 立 即 进 行 更 换 , 或 降 低 切 削 速 度 , 加 大 进 给 量 以 加 大 切 屑 厚 度 。 若 一 旦 着 火 , 应 采 用 滑 石 粉 、 石 灰 石 粉 末 、 干 砂 等 灭 火 器 材 进 行 扑 灭 , 严 禁 使 用 四 氯 化 碳 、 二 氧 化 碳 灭 火 器 , 也 不 能 浇 水 , 因 为 水 能 加 速 燃 烧 , 甚 至 导 致 氢 爆 炸 。 . . . 钛 金 属 材 料 的 广 泛 应 用 领 域 钛 是 英 国 科 学 家 格 内 戈 尔 于 1 7 9 1 年 首 先 从 钛 铁 矿 石 中 发 现 的 , 1 7 9 5 年 德 国 化 学 家 克 拉 普 洛 特 也 从 金 红 石 中 发 现 了 这 一 元 素 , 并 命 名 为 “ 钛 ” 。 由 于 钛 的 化 学 活 性 高 , 在 它 被 发 现 的 1 2 0 年 后 的 1 9 1 0 年 才 首 次 提 炼 出 金 属 钛 , 1 9 4 0 年 用 镁 还 原 法 制 得 了 海 绵 钛 , 从 此 奠 定 了 钛 的 工 业 生 产 方 法 的 基 础 。         钛 在 地 壳 中 的 储 量 非 常 丰 富 , 它 仅 次 于 铁 、 铝 、 镁 , 居 第 四 位 , 比 常 用 金 属 铜 、 镍 、 铅 、 锌 的 总 和 还 多 十 几 倍 。 工 业 上 用 来 生 产 钛 的 矿 石 有 金 红 石 、 钛 铁 矿 和 钛 磁 铁 矿 。         金 属 钛 具 有 很 多 优 良 的 性 能 : 钛 的 比 重 为 4 . 5 g / c m 3 , 仅 为 普 通 结 构 钢 的 5 6 % , 而 强 度 与 普 通 结 构 钢 相 当 或 更 高 , 在 金 属 结 构 材 料 中 , 钛 的 比 强 度 是 最 高 的 。         钛 的 熔 点 为 1 6 6 8 ℃ , 比 铁 、 镍 稍 高 , 比 铝 、 镁 的 熔 点 高 1 0 0 0 ℃ 以 上 。 因 此 , 作 为 轻 金 属 结 构 材 料 , 钛 合 金 具 有 比 铝 、 镁 合 金 好 得 多 的 热 强 性 , 最 高 使 用 温 度 可 达 6 0 0 ℃ 。         钛 在 氧 化 性 气 氛 中 极 易 在 表 面 与 氧 形 成 一 层 坚 固 的 氧 化 物 薄 膜 , 是 其 在 氧 化 性 酸 、 碱 、 盐 介 质 , 特 别 是 在 湿 氯 气 和 海 水 中 , 具 有 优 异 的 抗 腐 蚀 性 能 。         钛 具 有 同 素 异 构 的 结 晶 构 造 , 8 8 5 ℃ 以 上 为 密 排 六 方 晶 格 的 β 相 , 以 下 为 体 心 立 方 晶 格 的 α 相 。 因 此 , 加 入 不 同 的 合 金 元 素 后 , 钛 合 金 可 分 成 α - 、 β - 和 α + β 三 类 。 钛 的 同 素 异 构 性 使 其 在 加 入 不 同 合 金 元 素 时 能 得 到 性 能 截 然 不 同 的 合 金 和 具 有 大 的 热 处 理 效 应 。         钛 的 膨 胀 系 数 为 8 . 2 × 1 0 - 6 / ℃ , 较 一 般 结 构 金 属 小 , 在 急 冷 急 热 时 应 力 小 , 适 于 在 温 度 变 化 的 环 境 中 使 用 。         钛 具 有 好 的 韧 性 和 抗 疲 劳 性 能 , 焊 接 性 能 也 很 好 。 钛 的 低 温 性 能 好 , 在 - 1 9 6 ℃ 下 , 也 不 呈 现 低 温 脆 性 , 这 些 性 能 都 非 常 适 合 结 构 运 用 。         钛 的 导 热 系 数 小 、 无 磁 , 某 些 钛 合 金 还 具 有 超 导 性 能 、 记 忆 性 能 和 贮 氢 性 能 等 功 能 。         由 于 钛 所 具 有 的 一 系 列 优 良 性 能 , 资 源 又 很 丰 富 , 钛 的 工 业 生 产 问 世 后 , 立 即 受 到 世 界 普 遍 高 度 重 视 。 1 9 4 7 年 美 国 率 先 实 现 海 绵 钛 生 产 工 业 化 , 当 年 生 产 2 吨 海 绵 钛 , 1 9 5 7 年 就 发 展 到 1 5 0 0 0 多 吨 。 日 本 在 1 9 5 2 年 、 前 苏 联 在 1 9 5 4 年 均 相 继 开 始 了 海 绵 钛 的 生 产 。 中 国 也 于 1 9 5 8 年 开 始 了 海 绵 钛 的 试 生 产 , 现 在 已 形 成 了 完 整 的 钛 工 业 体 系 。 当 前 , 世 界 上 有 钛 工 业 的 国 家 主 要 是 美 国 、 独 联 体 、 日 本 、 英 国 、 中 国 和 德 国 。         钛 的 应 用 首 先 是 从 军 工 和 航 空 工 业 开 始 的 。 早 在 1 9 5 1 年 美 国 就 将 钛 材 用 于 飞 机 上 , 到 1 9 6 1 年 美 国 用 于 飞 机 制 造 的 钛 材 达 3 9 4 0 吨 , 占 钛 材 总 用 量 的 7 7 % , 如 果 加 上 导 弹 和 空 间 技 术 用 钛 , 占 钛 材 用 量 的 9 5 % 。 前 苏 联 、 英 国 的 钛 材 也 主 要 用 在 军 事 和 航 空 工 业 。 进 入 7 0 年 代 后 , 钛 的 优 良 性 能 逐 步 在 民 用 工 业 中 得 到 普 遍 认 识 , 钛 在 冶 金 、 化 工 、 电 力 等 民 用 工 业 上 的 应 用 逐 年 增 加 , 用 量 也 稳 步 增 长 。 现 在 , 美 国 非 宇 航 用 钛 已 超 过 3 0 % , 独 联 体 为 5 0 % , 日 本 由 于 历 史 原 因 , 钛 材 几 乎 全 部 用 于 民 用 工 业 。         中 国 是 一 个 钛 资 源 十 分 丰 富 的 国 家 , 经 过 几 十 年 的 发 展 , 目 前 已 形 成 从 钛 矿 、 海 绵 钛 、 钛 冶 炼 和 钛 材 生 产 、 钛 设 备 制 造 的 整 体 工 业 体 系 。 中 国 的 钛 工 业 同 样 是 为 航 空 而 兴 起 的 , 我 国 在 上 世 纪 8 0 年 代 确 定 了 大 力 推 广 钛 材 民 用 的 方 针 , 国 家 又 适 时 地 采 取 了 扶 持 的 政 策 , 钛 工 业 才 走 上 了 稳 定 发 展 的 道 路 。 但 是 , 目 前 中 国 钛 工 业 的 规 模 和 钛 材 的 产 量 与 世 界 发 达 国 家 还 有 很 大 的 差 距 , 在 民 用 工 业 上 钛 的 用 量 也 还 较 小 , 其 原 因 是 钛 金 属 材 料 的 优 越 性 还 没 有 被 广 泛 认 识 , 再 加 上 钛 材 料 昂 贵 的 价 格 使 很 多 企 业 不 能 承 受 , 直 接 影 响 了 钛 材 料 的 推 广 使 用 。 要 使 中 国 的 钛 工 业 得 到 高 速 发 展 , 必 须 大 力 宣 传 和 推 广 使 用 钛 金 属 材 料 , 使 钛 金 属 材 料 的 优 越 性 和 使 用 钛 材 料 可 带 来 的 经 济 和 社 会 效 益 广 为 人 知 。   . . . 钛 材 质 量 检 验 5 月 1 9 日 , 青 海 首 家 钛 材 质 量 检 验 中 心 — — 青 海 水 电 集 团 聚 能 钛 业 质 检 中 心 成 立 。 检 验 人 员 于 当 日 完 成 了 公 司 先 后 采 购 的 三 批 海 绵 钛 的 采 样 化 验 与 分 析 , 并 出 具 了 检 验 报 告 , 标 志 着 该 中 心 开 始 投 入 运 行 。       为 了 确 保 省 级 重 点 工 业 项 目 — — 年 产 8 0 0 0 吨 钛 及 钛 合 金 熔 铸 项 目 的 原 材 料 与 产 品 质 量 , 青 海 聚 能 钛 业 有 限 公 司 在 加 紧 工 程 建 设 的 同 时 , 从 2 0 1 0 年 初 就 开 始 筹 建 质 量 检 验 中 心 , 先 后 引 进 3 名 具 有 国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 认 可 的 中 、 高 级 化 验 员 资 格 人 员 , 并 从 国 外 购 入 了 一 批 具 有 国 际 先 进 水 平 的 测 试 仪 器 , 比 如 O N H 2 0 0 0 金 属 气 体 分 析 仪 、 电 感 耦 合 等 离 子 发 射 仪 、 碳 硫 分 析 仪 、 布 氏 硬 度 计 、 1 k g 真 空 自 耗 炉 等 。 该 中 心 的 建 成 投 运 , 填 补 了 我 省 钛 材 质 量 专 业 检 验 机 构 的 空 白 。       据 了 解 , 在 目 前 整 个 西 宁 ( 国 家 级 ) 经 济 技 术 开 发 区 乃 至 全 省 境 内 , 该 中 心 人 员 资 质 、 设 备 仪 器 配 置 处 于 领 先 水 平 。 其 不 但 可 以 满 足 聚 能 钛 业 各 类 原 材 料 的 检 验 和 成 品 钛 锭 质 量 的 控 制 , 还 有 足 够 的 能 力 为 行 业 以 外 相 关 单 位 提 供 金 属 材 料 检 验 检 测 服 务 。 . . . 在 线 留 言 请 输 入 下 列 详 情 , 我 们 将 在 1 5 分 内 与 您 联 系 ! 姓 名 : * 电 话 : * 邮 箱 : * 地 址 : * 请 在 以 下 区 域 输 入 您 的 留 言 内 容 : 提 交 验 证 码 : 定 制 电 话 : 1 3 3 6 1 9 9 9 6 9 5 , 1 7 3 0 1 7 5 6 6 3 0 立 即 咨 询 预 约 来 厂 友 情 链 接 / l i n k 华 为 科 技 阿 里 巴 巴 网 易 科 技 腾 讯 科 技 申 请 友 情 链 接 入 口 凌 蕊 实 业 ( 上 海 ) 有 限 公 司 备 案 号 : 沪 I C P 备 2 0 0 1 7 8 3 6 号 1 电 话 : 1 3 3 6 1 9 9 9 6 9 5 , 1 7 3 0 1 7 5 6 6 3 0 传 真 : 0 2 1 6 7 8 9 0 8 3 0 邮 箱 : 1 3 3 6 1 9 9 9 6 9 5 @ 1 6 3 . c o m 网 址 : w w w . a l c o a 2 0 2 4 . c o m 地 址 : 上 海 市 青 浦 区 朱 家 角 镇 康 业 路 电 子 营 业 执 照 验 照 系 统 : 凌 蕊 实 业 首 页 产 品 中 心 客 户 应 用 案 例 企 业 简 介 联 系 我 们 在 线 留 言 新 闻 中 心 站 点 地 图 手 机 官 网 微 信 号 联 系 人 : 吴 先 生 联 系 电 话 : 1 3 3 6 1 9 9 9 6 9 5 1 7 3 0 1 7 5 6 6 3 0 扫 码 添 加 微 信

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