钛及钛合金的特性

1-1：江西Ti-31钛合金板密度密度小、强度高、比强度大：钛的密度是：4.51g/cm3，为钢的57%，只是钢的一半多一点，不到铝的两倍，强度比铝大三倍。钛合金的比强度是常用工业合金中最大的，钛合金的比强度是不锈钢的3.5倍，是铝合金的1.3倍，是镁合金的1.7倍，所以是宇航工业必不可少的结构材料。钛与其他金属密度和比强度的比较表见表1-1.

       表1-1  钛与其他金属密度和比强度的比较

金属	钛（合金）	铁	铝（合金）	镁（合金）	高强度钢
密度/g/cm3	4.51	7.87	2.7	1.74	-
比强度	（29）	-	（21）	（16）	23

江西Ti-31钛合金板密度1-2耐腐蚀性能优异：钛的纯性取决于氧化膜的存在，它在氧化性介质中的耐腐蚀性比在还原性介质中要好得多，在还原性介质中能发生高速率腐蚀。钛在一些腐蚀性介质中不被腐蚀，如海水.湿氯气.亚硝酸盐及次氯酸溶液.硝酸.铬酸.金属氯化物以及有机酸等。可是，在钛反应产生氢的介质（例如盐酸和硫酸）中，钛通常具有较大的腐蚀率。但如果在酸中加入少量的氧化剂会使钛形成一层钝化膜钛在一些腐蚀性介质中不被腐蚀。所以在硫酸-硝酸或盐酸-硝酸的混合液里，甚至在含游离氯的盐酸中，钛都是耐腐蚀的。钛的保护氧化膜经常是当金属碰到水时形成的，即使少量的水或以蒸气存在也能形成。如果把钛暴露于完全没有水的强氧化性环境里，就能发生快速氧化并产生剧烈的，常常出现自燃反应。钛与含过量氧化氢的发烟硝酸以及钛与干氯气的反应就发生过这类行为。然而要预防发生这类状态下的反应，必须要有一定量的水分。

1-3钛合金耐热性能好： 通常铝在150℃，不锈钢在310℃即是去了原有较高的力学性能，而钛合金在500℃左右扔保持良好的力学性能。 飞机速度达到音速的2.7倍时，飞机结构表面温度达到230℃，铝合金和镁合金已不能使用，而钛合金则能满足要求。钛的耐热性能好，它适用于航空发动机压气机的涡轮盘和叶片以及飞机后机身的蒙皮。

1-4钛合金低温性能好：某些钛合金（如Ti-5Al-2.5SnELI）的强度随温度的降低而提高，但是塑性降低得不多，在低温下扔有较好的延性及韧性，适宜在超低温下使用。可以用于液氢.液氧火箭发动机上，或在载人飞船上做超低温容器和储存箱。

1-5钛合金无磁性：江西Ti-31钛合金板密度钛合金无磁性，它用于潜艇壳体，不会引起水雷的爆炸。

1-6钛合金导热系数小：钛与其他金属的热导率比较见表1-2

               表1-2  钛与其他金属的热导率比较

金属	Ti	Al	Fe	Cu
热导率/E.(m.K)	17	212	85	255

 钛的热导率小，仅为钢材的1/5，铝的1/13，铜的1/25.导热性不好是钛的一个缺点，但在某些场合下可以利用钛的这一特征。如果把钛暴露于完全没有水的强氧化性环境里

1-7钛合金弹性模量小：钛与其他金属的弹性模量比较见表1-3，钛合金的弹性模量约为铁的55%，作为结构材料使用时，弹性模量低是个缺点。

表1-3 钛及其他金属的弹性模量比较

金属	Ti	Al	Fe
弹性模量/Gpa	108	72	196

1-8 抗拉强度与屈服强度接近：Ti-6Al-4v钛合金抗拉强度为960Mpa,屈服强度为892Mpa,两者之间相差只有58Mpa.钛与其他金属在抗拉强度和屈服强度之间的比较见表1-4

     表1-4 钛与其他金属在抗拉强度与屈服强度之间的比较

强度	钛合金（Ti-6Al-4v）	18-8不锈钢	铝合金
抗拉强度/Mpa	960	608	470
屈服强度/Mpa	892	255	294

1-9钛在高温下容易被氧化：钛同氢.氧的结合力强，要注意防止氧化和吸氢。钛材焊接要在氩气的保护下进行，防止污染。钛管与薄板要在真空下热处理，钛锻件在热处理时要控制微氧化性气氛。

1-10钛合金抗阻尼性能低：用钛及其他金属材料（铜，钢）制成形状和大小全完一样的钟，用同等的力把每个钟敲一下就会发现，用钛作的钟振荡起来声音持续的时间长，即通过敲击给予钟的能量不容易消失。