合金元素根據(jù)它們對相變溫度的影響可分為三類：①穩(wěn)定α相、提高相轉(zhuǎn)變溫度的元素為α穩(wěn)定元素,有鋁,、碳,、氧和氮等。其中鋁是鈦合金主要合金元素,，它對提高合金的常溫和高溫強(qiáng)度,、降低比重、增加彈性模量有明顯效果,。②穩(wěn)定β相,、降低相變溫度的元素為β穩(wěn)定元素，又可分同晶型和共析型二種,。前者有鉬,、鈮、釩等,；后者有鉻,、錳、銅,、鐵,、硅等。③對相變溫度影響不大的元素為中性元素,，有鋯,、錫等。

氧,、氮,、碳和氫是鈦合金的主要雜質(zhì)。氧和氮在α相中有較大的溶解度,對鈦合金有顯著強(qiáng)化效果,，但卻使塑性下降,。通常規(guī)定鈦中氧和氮的含量分別在0.15-0.2％和0.04-0.05％以下,。氫在α相中溶解度很小，鈦合金中溶解過多的氫會產(chǎn)生氫化物,，使合金變脆,。通常鈦合金中氫含量控制在0.015％以下。氫在鈦中的溶解是可逆的,，可以用真空退火除去

鈦合金

鈦合金

鈦是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的一種重要的結(jié)構(gòu)金屬,，鈦合金因具有強(qiáng)度高、耐蝕性好,、耐熱性高等特點(diǎn)而被廣泛用于各個領(lǐng)域,。世界上許多國家都認(rèn)識到鈦合金材料的重要性，相繼對其進(jìn)行研究開發(fā),，并得到了實際應(yīng)用。

第一個實用的鈦合金是1954年美國研制成功的Ti-6Al-4V合金,，由于它的耐熱性,、強(qiáng)度、塑性,、韌性,、成形性、可焊性,、耐蝕性和生物相容性均較好,，而成為鈦合金工業(yè)中的王牌合金，該合金使用量已占全部鈦合金的75%～85%,。其他許多鈦合金都可以看做是Ti-6Al-4V合金的改型,。

20世紀(jì)50～60年代，主要是發(fā)展航空發(fā)動機(jī)用的高溫鈦合金和機(jī)體用的結(jié)構(gòu)鈦合金,，70年代開發(fā)出一批耐蝕鈦合金,，80年代以來，耐蝕鈦合金和高強(qiáng)鈦合金得到進(jìn)一步發(fā)展,。耐熱鈦合金的使用溫度已從50年代的400℃提高到90年代的600～650℃,。A2(Ti3Al)和r（TiAl）基合金的出現(xiàn)，使鈦在發(fā)動機(jī)的使用部位正由發(fā)動機(jī)的冷端（風(fēng)扇和壓氣機(jī)）向發(fā)動機(jī)的熱端（渦輪）方向推進(jìn),。結(jié)構(gòu)鈦合金向高強(qiáng),、高塑、高強(qiáng)高韌,、高模量和高損傷容限方向發(fā)展,。

另外，20世紀(jì)70年代以來,，還出現(xiàn)了Ti-Ni,、Ti-Ni-Fe,、Ti-Ni-Nb等形狀記憶合金，并在工程上獲得日益廣泛的應(yīng)用,。

目前,，世界上已研制出的鈦合金有數(shù)百種，最著名的合金有20～30種,，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[2,4]。

鈦合金鈦是同素異構(gòu)體,，熔點(diǎn)為1668℃,，在低于882℃時呈密排六方晶格結(jié)構(gòu)，稱為α鈦,；在882℃以上呈體心立方晶格結(jié)構(gòu),，稱為β鈦。利用鈦的上述兩種結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn),，添加適當(dāng)?shù)暮辖鹪?，使其相變溫度及相分含量逐漸改變而得到不同組織的鈦合金（titanium alloys）。室溫下,，鈦合金有三種基體組織,，鈦合金也就分為以下三類：α合金,(α+β)合金和β合金。中國分別以TA,、TC,、TB表示。

鈦合金

它是α相固溶體組成的單相合金,，不論是在一般溫度下還是在較高的實際應(yīng)用溫度下,，均是α相，組織穩(wěn)定,，耐磨性高于純鈦,，抗氧化能力強(qiáng),。在500℃～600℃的溫度下，仍保持其強(qiáng)度和抗蠕變性能,，但不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化,，室溫強(qiáng)度不高。

它是β相固溶體組成的單相合金,，未熱處理即具有較高的強(qiáng)度,，淬火、時效后合金得到進(jìn)鈦合金一步強(qiáng)化,，室溫強(qiáng)度可達(dá)1372～1666 MPa,；但熱穩(wěn)定性較差，不宜在高溫下使用,。

α+β鈦合金

它是雙相合金,，具有良好的綜合性能，組織穩(wěn)定性好,，有良好的韌性,、塑性和高溫變形性能，能較好地進(jìn)行熱壓力加工,，能進(jìn)行淬火、時效使合金強(qiáng)化,。熱處理后的強(qiáng)度約比退火狀態(tài)提高50%～100%,；高溫強(qiáng)度高，可在400℃～500℃的溫度下長期工作,，其熱穩(wěn)定性次于α鈦合金,。

三種鈦合金中最常用的是α鈦合金和α+β鈦合金；α鈦合金的切削加工性最好,，α+β鈦合金次之,，β鈦合金最差。α鈦合金代號為TA,，β鈦合金代號為TB,，α+β鈦合金代號為TC。

鈦合金按用途可分為耐熱合金,、高強(qiáng)合金,、耐蝕合金（鈦-鉬，鈦-鈀合金等）,、低溫合金以及特殊功能合金（鈦-鐵貯氫材料和鈦-鎳記憶合金）等,。典型合金的成分和性能見表。

熱處理 鈦合金通過調(diào)整熱處理工藝可以獲得不同的相組成和組織,。一般認(rèn)為細(xì)小等軸組織具有較好的塑性,、熱穩(wěn)定性和疲勞強(qiáng)度,；針狀組織具有較高的持久強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度和斷裂韌性,；等軸和針狀混合組織具有較好的綜合性能,。

鈦合金

鈦是一種新型金屬，鈦的性能與所含碳,、氮,、氫、氧等雜質(zhì)含量有關(guān),，最純的碘化鈦雜質(zhì)含量不超過0.1%,，但其強(qiáng)度低、塑性高,。99.5%工業(yè)純鈦的性能為：密度ρ=4.5g/立方厘米,，熔點(diǎn)為1725℃，導(dǎo)熱系數(shù)λ=15.24W/(m.K),，抗拉強(qiáng)度σb=539MPa,，伸長率δ=25%，斷面收縮率ψ=25%,，彈性模量E=1.078×105MPa,，硬度HB195。

鈦合金

鈦合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右,，僅為鋼的60%,，純鈦的強(qiáng)度才接近普通鋼的強(qiáng)度，一些高強(qiáng)度鈦合金超過了許多合金結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度,。因此鈦合金的比強(qiáng)度(強(qiáng)度/密度)遠(yuǎn)大于其他金屬結(jié)構(gòu)材料,，見表7-1，可制出單位強(qiáng)度高,、剛性好,、質(zhì)輕的零、部件,。目前飛機(jī)的發(fā)動機(jī)構(gòu)件,、骨架、蒙皮,、緊固件及起落架等都使用鈦合金,。

使用溫度比鋁合金高幾百度，在中等溫度下仍能保持所要求的強(qiáng)度,可在450～500℃的溫度下長期工作這兩類鈦合金在150℃～500℃范圍內(nèi)仍有很高的比強(qiáng)度,，而鋁合金在150℃時比強(qiáng)度明顯下降,。鈦合金的工作溫度可達(dá)500℃，鋁合金則在200℃以下。

鈦合金在潮濕的大氣和海水介質(zhì)中工作,，其抗蝕性遠(yuǎn)優(yōu)于不銹鋼,；對點(diǎn)蝕、酸蝕,、應(yīng)力腐蝕的抵抗力特別強(qiáng),；對堿、氯化物,、氯的有機(jī)物品,、硝酸、硫酸等有優(yōu)良的抗腐蝕能力,。但鈦對具有還原性氧及鉻鹽介質(zhì)的抗蝕性差,。

鈦合金在低溫和超低溫下，仍能保持其力學(xué)性能,。低溫性能好,間隙元素極低的鈦合金,如TA7,在-253℃下還能保持一定的塑性,。因此，鈦合金也是一種重要的低溫結(jié)構(gòu)材料,。

鈦的化學(xué)活性大,，與大氣中O、N,、H,、CO、CO?,、水蒸氣,、氨氣等產(chǎn)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)。含碳量大于0.2%時,，會在鈦合金中形成硬質(zhì)TiC；溫度較高時,，與N作用也會形成TiN硬質(zhì)表層,；在600℃以上時，鈦吸收氧形成硬度很高的硬化層,；氫含量上升,，也會形成脆化層。吸收氣體而產(chǎn)生的硬脆表層深度可達(dá)0.1～0.15 mm,，硬化程度為20%～30%,。鈦的化學(xué)親和性也大，易與摩擦表面產(chǎn)生粘附現(xiàn)象,。鈦合金                              導(dǎo)熱系數(shù)小,、彈性模量小

鈦的導(dǎo)熱系數(shù)λ=15.24W/（m.K）約為鎳的1/4，鐵的1/5，鋁的1/14,，而各種鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)比鈦的導(dǎo)熱系數(shù)約下降50%,。鈦合金的彈性模量約為鋼的1/2，故其剛性差,、易變形,，不宜制作細(xì)長桿和薄壁件，切削時加工表面的回彈量很大,，約為不銹鋼的2～3倍,，造成刀具后刀面的劇烈摩擦、粘附,、粘結(jié)磨損,。

鈦合金具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高,、耐腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn),，故被廣泛應(yīng)用在汽車工業(yè)中，應(yīng)用鈦合金最多的是汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng),。利用鈦合金制造發(fā)動機(jī)零件有很多好處,。

鈦合金的密度低，可以降低運(yùn)動零件的慣性質(zhì)量,，同時鈦氣門彈簧可以增加自由振動,，減弱車身的振顫，提高發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速及輸出功率,。

減小運(yùn)動零件的慣性質(zhì)量,，從而使摩擦力減小，提高發(fā)動機(jī)的燃油效率,。選擇鈦合金可以減輕相關(guān)零件的負(fù)載應(yīng)力,，縮小零件的尺寸，從而使發(fā)動機(jī)及整車的質(zhì)量減輕,。零部件慣性質(zhì)量的降低,，使得振動和噪聲減弱，改善發(fā)動機(jī)的性能,。 鈦合金在其他部件上的應(yīng)用可提高人員的舒適度和汽車的美觀等,。在汽車工業(yè)上的應(yīng)用，鈦合金在節(jié)能降耗方面起到了不可估量的作用,。

鈦合金零部件盡管具有如此優(yōu)越的性能,，但距鈦及其合金普遍應(yīng)用在汽車工業(yè)中還有很大的距離，原因包括價格昂貴,、成形性不好及焊接性能差等問題,。

隨著近年來鈦合金近凈成形技術(shù)及電子束焊,、等離子弧焊、激光焊等現(xiàn)代焊接技術(shù)的發(fā)展,，鈦合金的成形及焊接問題已不再是制約鈦合金應(yīng)用的關(guān)鍵因素,，阻礙鈦合金普遍應(yīng)用于汽車工業(yè)的最主要原因還是成本過高。

無論是金屬最初的冶煉還是后續(xù)的加工,，鈦合金的價格都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他金屬,。汽車工業(yè)能夠接受的鈦制零件成本，用連桿鈦材8～13美元/kg,，氣閥用鈦材13～20美元/kg,，彈簧、發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)及緊固件用鈦材希望在8美元/kg以下,。而目前用鈦材料生產(chǎn)的零件成本比這些價格高了很多,，鈦板材的生產(chǎn)成本大多數(shù)高于33美元/kg，是鋁板材的6～15倍,，鋼板材的45～83倍,。[1]

鈦合金具有強(qiáng)度高而密度又小，機(jī)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(zhì),。還有抗磨性差,，生產(chǎn)工藝復(fù)雜。鈦的工業(yè)化生產(chǎn)是1948年開始的,。航空工業(yè)發(fā)展的需要,，使鈦工業(yè)以平均每年約 8%的增長速度發(fā)展。目前世界鈦合金加工材年產(chǎn)量已達(dá)4萬余噸,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(yè)純鈦（TA1,、TA2和TA3）。

鈦合金主要用于制作飛機(jī)發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)部件,，其次為火箭、導(dǎo)彈和高速飛機(jī)的結(jié)構(gòu)件,。60年代中期,，鈦及其合金已在一般工業(yè)中應(yīng)用，用于制作電解工業(yè)的電極,，發(fā)電站的冷凝器,，石油精煉和海水淡化的加熱器以及環(huán)境污染控制裝置等。鈦及其合金已成為一種耐蝕結(jié)構(gòu)材料。此外還用于生產(chǎn)貯氫材料和形狀記憶合金等,。

中國于1956年開始鈦和鈦合金研究,；60年代中期開始鈦材的工業(yè)化生產(chǎn)并研制成TB2合金。

鈦合金是航空航天工業(yè)中使用的一種新的重要結(jié)構(gòu)材料,，比重,、強(qiáng)度和使用溫度介于鋁和鋼之間，但比強(qiáng)度高并具有優(yōu)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(zhàn)斗轟炸機(jī)上用作后機(jī)身隔熱板,、導(dǎo)風(fēng)罩、機(jī)尾罩等非承力構(gòu)件,。60年代開始鈦合金的使用部位從后機(jī)身移向中機(jī)身,、部分地代替結(jié)構(gòu)鋼制造隔框、梁,、襟翼滑軌等重要承力構(gòu)件,。鈦合金在軍用飛機(jī)中的用量迅速增加，達(dá)到飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量的20%～25%,。70年代起,，民用機(jī)開始大量使用鈦合金，如波音747客機(jī)用鈦量達(dá)3640公斤以上,。馬赫數(shù)小于 2.5的飛機(jī)用鈦主要是為了代替鋼,，以減輕結(jié)構(gòu)重量。又如,，美國SR-71 高空高速偵察機(jī)(飛行馬赫數(shù)為3,，飛行高度26212米)，鈦占飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量的93%,，號稱“全鈦”飛機(jī),。當(dāng)航空發(fā)動機(jī)的推重比從4～6提高到8～10，壓氣機(jī)出口溫度相應(yīng)地從200～300°C增加到500～600°C時,，原來用鋁制造的低壓壓氣機(jī)盤和葉片就必須改用鈦合金,，或用鈦合金代替不銹鋼制造高壓壓氣機(jī)盤和葉片，以減輕結(jié)構(gòu)重量,。70年代,，鈦合金在航空發(fā)動機(jī)中的用量一般占結(jié)構(gòu)總重量的20%～30%，主要用于制造壓氣機(jī)部件,，如鍛造鈦風(fēng)扇,、壓氣機(jī)盤和葉片、鑄鈦壓氣機(jī)機(jī)匣,、中介機(jī)匣,、軸承殼體等,。航天器主要利用鈦合金的高比強(qiáng)度，耐腐蝕和耐低溫性能來制造各種壓力容器,、燃料貯箱,、緊固件、儀器綁帶,、構(gòu)架和火箭殼體,。人造地球衛(wèi)星、登月艙,、載人飛船和航天飛機(jī) 也都使用鈦合金板材焊接件,。

利用鈦合金強(qiáng)度大、超級耐腐蝕的特點(diǎn)制成的高強(qiáng)度彈簧,，已經(jīng)廣泛運(yùn)用于床墊等民用領(lǐng)域,。通過在床墊彈簧中使用鈦合金技術(shù)的品牌，其中新型的鈦合金彈簧,，能順應(yīng)身體曲線,，達(dá)到由軟至硬、由淺入深的獨(dú)特承托效果,，輕松享受深度睡眠,。并且，經(jīng)兩次高溫定型處理,，彈簧的彈性和回復(fù)力得到有效提升,，耐用度增強(qiáng)。 因為床墊屬于耐用消費(fèi)品,，消費(fèi)者購買后會不間斷使用數(shù)年甚至10年以上,，而消費(fèi)者睡眠中每一次翻身、起臥都是對彈簧的一次考驗及使用壽命的消耗,。以單張床墊使用10年計算,，單個彈簧的物理變形次數(shù)將超過10萬次。而高強(qiáng)度的鈦合金彈簧由于有著優(yōu)良的抗屈服度物理性質(zhì),，因此雖歷經(jīng)長年使用卻依然能保持如初的狀態(tài),。 有的大品牌床墊采用了的鋼絲彈簧采用了數(shù)條優(yōu)質(zhì)的鋼絲屈繞而成，回彈力極強(qiáng),，比如美國本土制造的Simmons品牌獨(dú)立袋裝床墊,，部分產(chǎn)品所用的鋼絲彈簧便是由數(shù)股細(xì)鋼絲屈繞而成的。鈦合金

常用的熱處理方法有退火,、固溶和時效處理,。退火是為了消除內(nèi)應(yīng)力、提高塑性和組織穩(wěn)定性,，以獲得較好的綜合性能,。通常α合金和（α+β）合金退火溫度選在（α+β）─→β相轉(zhuǎn)變點(diǎn)以下120～200℃；固溶和時效處理是從高溫區(qū)快冷,以得到馬氏體α′相和亞穩(wěn)定的β相,然后在中溫區(qū)保溫使這些亞穩(wěn)定相分解,，得到α相或化合物等細(xì)小彌散的第二相質(zhì)點(diǎn),，達(dá)到使合金強(qiáng)化的目的。通常(α+β)合金的淬火在(α+β)─→β相轉(zhuǎn)變點(diǎn)以下40～100℃進(jìn)行,，亞穩(wěn)定β合金淬火在(α+β)─→β相轉(zhuǎn)變點(diǎn)以上40～80℃進(jìn)行,。時效處理溫度一般為450～550℃。

總結(jié),，鈦合金的熱處理工藝可以歸納為：

（1）消除應(yīng)力退火：目的是為消除或減少加工過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力,。防止在一些腐蝕環(huán)境中的化學(xué)侵蝕和減少變形。

（2）完全退火：目的是為了獲得好的韌性,，改善加工性能,，有利于再加工以及提高尺寸和組織的穩(wěn)定性。

（3）固溶處理和時效：目的是為了提高其強(qiáng)度,，α鈦合金和穩(wěn)定的β鈦合金不能進(jìn)行強(qiáng)化熱處理,，在生產(chǎn)中只進(jìn)行退火。α+β鈦合金和含有少量α相的亞穩(wěn)β鈦合金可以通過固溶處理和時效使合金進(jìn)一步強(qiáng)化,。

此外,，為了滿足工件的特殊要求，工業(yè)上還采用雙重退火,、等溫退火,、β熱處理、形變熱處理等金屬熱處理工藝,。

鈦合金的硬度大于HB350時切削加工特別困難,，小于HB300時則容易出現(xiàn)粘刀現(xiàn)象，也難于切削,。但鈦合金的硬度只是難于切削加工的一個方面,，關(guān)鍵在于鈦合金本身化學(xué)、物理,、力學(xué)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(diǎn)：

(1)變形系數(shù)小：這是鈦合金切削加工的顯著特點(diǎn),，變形系數(shù)小于或接近于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：由于鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)很小(只相當(dāng)于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(chǎn)生的熱不易傳出,，集中在切削區(qū)和切削刃附近的較小范圍內(nèi),，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%,，由于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，由于鈦合金的彈性模量小,，加工時在徑向力作用下容易產(chǎn)生彎曲變形,，引起振動，加大刀具磨損并影響零件的精度,。因此,，要求工藝系統(tǒng)應(yīng)具有較好的剛性。

(4)冷硬現(xiàn)象嚴(yán)重：由于鈦的化學(xué)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(xiàn)象不僅會降低零件的疲勞強(qiáng)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(diǎn),。

(5)刀具易磨損：毛坯經(jīng)過沖壓,、鍛造、熱軋等方法加工后,，形成硬而脆的不均勻外皮,，極易造成崩刃現(xiàn)象，使得切除硬皮成為鈦合金加工中最困難的工序,。另外,，由于鈦合金對刀具材料的化學(xué)親和性強(qiáng)，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(chǎn)生粘結(jié)磨損,。車削鈦合金時，有時前刀面的磨損甚至比后刀面更為嚴(yán)重,；進(jìn)給量f<0.1 mm/r時,，磨損主要發(fā)生在后刀面上；當(dāng)f>0.2 mm/r時,，前刀面將出現(xiàn)磨損,；用硬質(zhì)合金刀具精車和半精車時，后刀面的磨損以VBmax<0.4 mm較合適。

在銑削加工中,，由于鈦合金材料的導(dǎo)熱系數(shù)低,，而且切屑與前刀面的接觸長度極短，切削時產(chǎn)生的熱不易傳出,，集中在切削變形區(qū)和切削刃附近的較小范圍內(nèi),，加工時切削刃刃口處會產(chǎn)生極高的切削溫度，將大大縮短刀具壽命,。對于鈦合金Ti6Al4V來說，在刀具強(qiáng)度和機(jī)床功率允許的條件下,，切削溫度的高低是影響刀具壽命的關(guān)鍵因素,，而并非切削力的大小。

切削加工鈦合金應(yīng)從降低切削溫度和減少粘結(jié)兩方面出發(fā),，選用紅硬性好,、抗彎強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性能好,、與鈦合金親和性差的刀具材料,，YG類硬質(zhì)合金比較合適。由于高速鋼的耐熱性差,，因此應(yīng)盡量采用硬質(zhì)合金制作的刀具,。常用的硬質(zhì)合金刀具材料有YG8、YG3,、YG6X,、YG6A、813,、643,、YS2T和YD15等。

涂層刀片和YT類硬質(zhì)合金會與鈦合金產(chǎn)生劇烈的親和作用,，加劇刀具的粘結(jié)磨損,，不宜用來切削鈦合金；對于復(fù)雜,、多刃刀具,，可選用高釩高速鋼(如W12Cr4V4Mo)、高鈷高速鋼(如W2Mo9Cr4VCo8)或鋁高速鋼(如W6Mo5Cr4V2Al,、M10Mo4Cr4V3Al)等刀具材料,，適于制作切削鈦合金的鉆頭、鉸刀,、立銑刀,、拉刀、絲錐等刀具,。

采用金剛石和立方氮化硼作刀具切削鈦合金,，可取得顯著效果,。如用天然金剛石刀具在乳化液冷卻的條件下，切削速度可達(dá)200 m/min,；若不用切削液,，在同等磨損量時，允許的切削速度僅為100m/min,。

在切削鈦合金的過程中,，應(yīng)注意的事項有：

(1)由于鈦合金的彈性模量小，工件在加工中的夾緊變形和受力變形大,，會降低工件的加工精度,；工件安裝時夾緊力不宜過大，必要時可增加輔助支承,。

(2)如果使用含氫的切削液,，切削過程中在高溫下將分解釋放出氫氣，被鈦吸收引起氫脆,；也可能引起鈦合金高溫應(yīng)力腐蝕開裂,。

(3)切削液中的氯化物使用時還可能分解或揮發(fā)有毒氣體，使用時宜采取安全防護(hù)措施,，否則不應(yīng)使用,；切削后應(yīng)及時用不含氯的清洗劑徹底清洗零件，清除含氯殘留物,。

(4)禁止使用鉛或鋅基合金制作的工,、夾具與鈦合金接觸，銅,、錫,、鎘及其合金也同樣禁止使用。

(5)與鈦合金接觸的所有工,、夾具或其他裝置都必須潔凈,；經(jīng)清洗過的鈦合金零件，要防止油脂或指印污染,，否則以后可能造成鹽(氯化鈉)的應(yīng)力腐蝕,。

(6)一般情況下切削加工鈦合金時，沒有發(fā)火危險,，只有在微量切削時,，切下的細(xì)小切屑才有發(fā)火燃燒現(xiàn)象。為了避免火災(zāi),，除大量澆注切削液之外,，還應(yīng)防止切屑在機(jī)床上堆積，刀具用鈍后立即進(jìn)行更換，或降低切削速度,，加大進(jìn)給量以加大切屑厚度,。若一旦著火，應(yīng)采用滑石粉,、石灰石粉末,、干砂等滅火器材進(jìn)行撲滅，嚴(yán)禁使用四氯化碳,、二氧化碳滅火器,，也不能澆水，因為水能加速燃燒,，甚至導(dǎo)致氫爆炸,。

近年來，各國正在開發(fā)低成本和高性能的新型鈦合金,，努力使鈦合金進(jìn)入具有巨大市場潛力的民用工業(yè)領(lǐng)域陽。國內(nèi)外鈦合金材料的研究新進(jìn)展主要體現(xiàn)在以下幾方面,。

世界上第一個研制成功的高溫鈦合金是Ti-6Al-4V,，使用溫度為300-350℃。隨后相繼研制出使用溫度達(dá)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。目前已成功地應(yīng)用在軍用和民用飛機(jī)發(fā)動機(jī)中的新型高溫鈦合金有.英國的IMI829,、IMI834合金,；美國的Ti-1100合金；俄羅斯的BT18Y,、BT36合金等,。表7為部分國家新型高溫鈦合金的最高使用溫度[26]。

近幾年國外把采用快速凝固/粉末冶金技術(shù),、纖維或顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料研制鈦合金作為高溫鈦合金的發(fā)展方向,，使鈦合金的使用溫度可提高到650℃以上[1,27,29,31]。美國麥道公司采用快速凝固/粉末冶金技術(shù)戚功地研制出一種高純度,、高致密性鈦合金,，在760℃下其強(qiáng)度相當(dāng)于目前室溫下使用的鈦合金強(qiáng)度[26]。

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(yōu)點(diǎn)是高溫性能好（最高使用溫度分別為816和982℃）,、抗氧化能力強(qiáng)、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(yōu)點(diǎn)使其成為未來航空發(fā)動機(jī)及飛機(jī)結(jié)構(gòu)件最具競爭力的材料[26],。

目前,，已有兩個Ti3Al為基的鈦合金Ti-21Nb-14Al和Ti-24Al-14Nb-#v-0.5Mo在美國開始批量生產(chǎn)。其他近年來發(fā)展的Ti3Al為基的鈦合金有Ti-24Al-11Nb,、Ti25Al-17Nb-1Mo和Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo等[29],。TiAl（γ）為基的鈦合金受關(guān)注的成分范圍為Ti-（46-52）Al-（1-10）M（at.%），此處M為v,、Cr,、Mn、Nb,、Mn,、Mo和W中的至少一種元素。最近,，TiAl3為基的鈦合金開始引起注意,，如Ti-65Al-10Ni合金[1]。

β型鈦合金最早是20世紀(jì)50年代中期由美國Crucible公司研制出的B120VCA合金（Ti-13v-11Cr-3Al）,。β型鈦合金具有良好的冷熱加工性能,，易鍛造，可軋制,、焊接,，可通過固溶-時效處理獲得較高的機(jī)械性能、良好的環(huán)境抗力及強(qiáng)度與斷裂韌性的很好配合,。新型高強(qiáng)高韌β型鈦合金最具代表性的有以下幾種[26,30]：

Ti1023（Ti-10v-2Fe-#al）,，該合金與飛機(jī)結(jié)構(gòu)件中常用的30CrMnSiA高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼性能相當(dāng)，具有優(yōu)異的鍛造性能,；

Ti153（Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn）,，該合金冷加工性能比工業(yè)純鈦還好，時效后的室溫抗拉強(qiáng)度可達(dá)1000MPa以上,；

β21S（Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si）,，該合金是由美國鈦金屬公司Timet分部研制的一種新型抗氧化、超高強(qiáng)鈦合金,，具有良好的抗氧化性能,，冷熱加工性能優(yōu)良，可制成厚度為0.064mm的箔材,；

日本鋼管公司（NKK）研制成功的SP-700（Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe）鈦合金,，該合金強(qiáng)度高，超塑性延伸率高達(dá)2000%,，且超塑成形溫度比Ti-6Al-4V低140℃,，可取代Ti-6Al-4V合金用超塑成型-擴(kuò)散連接（SPF/DB）技術(shù)制造各種航空航天構(gòu)件,；

俄羅斯研制出的BT-22（TI-5v-5Mo-1Cr-5Al），其抗拉強(qiáng)度可達(dá)1105MPA以上,。

常規(guī)鈦合金在特定的條件下有燃烷的傾向,，這在很大程度上限制了其應(yīng)用。針對這種情況,，各國都展開了對阻燃鈦合金的研究并取得一定突破,。羌國研制出的Alloy c（也稱為Ti-1720），名義成分為50Ti-35v-15Cr（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）,，是一種對持續(xù)燃燒不敏感的阻燃鈦合金,，己用于F119發(fā)動機(jī)。BTT-1和BTT-3為俄羅斯研制的阻燃鈦合金,，均為Ti-Cu-Al系合金,，具有相當(dāng)好的熱變形工藝性能，可用其制成復(fù)雜的零件[26],。

鈦無毒,、質(zhì)輕、強(qiáng)度高且具有優(yōu)良的生物相容性,，是非常理想的醫(yī)用金屬材料,，可用作植入人體的植入物等。目前,，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中廣泛使用的仍是Ti-6Al-4v ELI合金,。但后者會析出極微量的釩和鋁離子,，降低了其細(xì)胞適應(yīng)性且有可能對人體造成危害,，這一問題早已引起醫(yī)學(xué)界的廣泛關(guān)注。美國早在20世紀(jì)80年代中期便開始研制無鋁,、無釩,、具有生物相容性的鈦合金，將其用于矯形術(shù),。日本,、英國等也在該方面做了大量的研究工作，并取得一些新的進(jìn)展,。例如,，日本已開發(fā)出一系列具有優(yōu)良生物相容性的α+β鈦合金，包括Ti-15Zr-4Nb_4ta-0.2Pd,、Ti-15Zr-4Nb-aTa-0.2Pd-0.20~0.05N,、Ti-15Sn-4Nb-2Ta-0.2Pd和Ti-15Sn-4nb-2Ta-0.2Pd-0.20，這些合金的腐蝕強(qiáng)度,、疲勞強(qiáng)度和抗腐蝕性能均優(yōu)于Ti-6Al-4v ELI,。與α+β鈦合金相比,，β鈦合金具有更高的強(qiáng)度水乎，以及更好的切口性能和韌性,，更適于作為植入物植入人體,。在美國，已有9種β鈦合金被推薦至醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,，即TMZFTM（TI-12Mo-^Zr-2Fe）,、Ti-13Nb-13Zr、Timetal 21SRx（TI-15Mo-2.5Nb-0.2Si）,、Tiadyne 1610（Ti-16Nb-9.5Hf）和Ti-15Mo,。估計在不久的將來，此類具有高強(qiáng)度,、低彈性模量以及優(yōu)異成形性和抗腐蝕性能的廬鈦合金很有可能取代目前醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中廣泛使用的Ti-6Al-4V ELI合金[28,32],。