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鈦廣泛分布于整個(gè)宇宙,，如恒星和星際塵埃,。它排在鋁、鐵和鎂之后,，是第四豐富的結(jié)構(gòu)金屬,，也是地球上第9豐富的元素。鈦存在于大多數(shù)礦物中,，例如鈦鐵礦(FeTiO3),，金紅石（TiO2），亞硝石（Fe2Ti3O9）,，鈣鈦礦(CaTiO3)等,。由于結(jié)合了高強(qiáng)度、剛度,、韌性,、低密度和良好的耐腐蝕性，鈦具有獨(dú)特的性能,。 鈦合金的優(yōu)勢(shì)：高耐腐蝕性,，低密度高強(qiáng)度，無(wú)磁性,，生物相容性,，耐高溫性等。
 鋁合金,，鈦合金,，鋼材的強(qiáng)度密度對(duì)比，鈦合金具有最高的強(qiáng)度密度比,。圖片來(lái)自Materials,Engineering,Science,Processing and Design,Michael Ashby,Hugh Shercliff and David Cebon,，University of Cambridge,UK,。
與強(qiáng)度為200MPa、密度為7.9g/cm3的鐵相比,，鈦具有430MPa的高強(qiáng)度和4.5g/cm3的低密度,。因此，鈦合金在所有金屬中,，具有最高的強(qiáng)度密度比,。此外，鈦具有相對(duì)較高的熔點(diǎn),，超過(guò)1650°C,，在高溫下依然可以保持出色的強(qiáng)度。 鈦合金及其它合金的強(qiáng)度隨溫度的變化情況,，鈦合金有明顯的優(yōu)勢(shì),。
鈦在1200°C的空氣中和610°C的純氧中很容易與氧氣反應(yīng)，形成二氧化鈦,。即使在常溫下,，鈦與水和空氣也會(huì)緩慢反應(yīng)，形成氧化物（穩(wěn)定且基本上惰性的薄膜）,，保護(hù)大塊金屬免于進(jìn)一步氧化,，因此，它對(duì)稀硫酸和鹽酸,、氯化物溶液和大多數(shù)有機(jī)酸具有出色的抵抗力,。在純鈦中添加鈀(Pd)、釕(Ru),、鎳(Ni)和(Mo)元素，可以顯著提高鈦合金的耐腐蝕性,，特別是在鈦的輕微還原環(huán)境中,，金屬表面形成必要的保護(hù)性氧化膜的條件不足時(shí)。總之,，鈦合金因?yàn)榫哂懈邫C(jī)械強(qiáng)度,，高耐熱性能，抗腐蝕性,，無(wú)毒等特性,，廣泛應(yīng)用于航空航天，汽車(chē),，及生物醫(yī)藥等領(lǐng)域（文章中和最后一部分列舉具體應(yīng)用）,。01 鈦合金的種類(lèi)和特性 純鈦有兩種同素異形體,，在低于882.5°C的溫度呈密排六方晶格（HCP）排列,，稱(chēng)為α鈦,，而在高于882.5°C的溫度，呈體心立方晶格（BCC）排列,，稱(chēng)為β鈦,。 鈦元素的密排六方和體心立方結(jié)構(gòu)及六方鈦的位錯(cuò)滑移系統(tǒng)。
 鈦的基本晶體結(jié)構(gòu)和特性：α鈦向β鈦的同素異形轉(zhuǎn)變溫度為882.5℃,，也稱(chēng)相變點(diǎn),。鈦易與氧氮鈦氫元素反應(yīng)，同時(shí)難以提煉所以較貴,。Titanium and its alloys,，Suranaree University of Technology。
鈦合金按金屬組織分為α相,、β相,、α+β相，分別用TA,、TB,、TC表示其牌號(hào)和類(lèi)型。鈦合金中的合金元素,，具有穩(wěn)定合金的α相或β相的作用,。 不同的元素穩(wěn)定鈦合金α和β相。
 α和β相穩(wěn)定元素及合金例子,。
例如,，鋁(Al)、鎵(Ga),、氮(N),、氧(O)穩(wěn)定α相。鉬(Mo),、釩(V),、鎢(W)、鉭(Ta),、硅(Si)穩(wěn)定β相,。鈦合金按其相成分大體分為四類(lèi)：商業(yè)純鈦，α鈦,，β鈦,，α+β鈦。 不同類(lèi)型的鈦及鈦合金機(jī)械性能,。
1. 商業(yè)純鈦（不可熱處理,，可焊接，中等強(qiáng)度）商業(yè)純鈦是具有99%-99.5%的鈦,，以鐵為主要元素,，以碳氧氮?dú)錇殚g隙元素的非合金鈦,。純鈦強(qiáng)度較低，取決于O,、N的含量,，氧的含量決定純鈦的等級(jí)和強(qiáng)度。與其他類(lèi)別的材料相比,，鈦的耐腐蝕性是關(guān)鍵優(yōu)勢(shì),，如耐硝酸、濕氯腐蝕,。在純鈦中添加0.2%的鈀可進(jìn)一步提高HCl,、H2SO4和H3PO4中耐腐蝕性。商業(yè)純鈦價(jià)格較低,，主要應(yīng)用于機(jī)身,、熱交換器、化學(xué)品,、船舶,、外科植入物等。 純鈦應(yīng)用于補(bǔ)牙,。圖片來(lái)自Titanium and titanium alloys,，Josef Stra?sky?。
2. α鈦合金（不可熱處理,，易于焊接,，中等強(qiáng)度，良好的缺口韌性和抗高溫蠕變性）例如：Ti-8Al-1Mo-1V和Ti-5Al-2Sn-ELI,。α鈦合金是通過(guò)將商業(yè)純鈦與α穩(wěn)定劑元素以特定比例混合制成的,。主要合金元素為α鈦、穩(wěn)定元素為鋁氧氮等,、中性元素為錫和鋯,。鋁被廣泛用作大多數(shù)商業(yè)鈦合金的α穩(wěn)定劑，因?yàn)樗軌蛟诃h(huán)境溫度和高達(dá)約550°C的高溫下強(qiáng)化合金,。這種能力加上其低密度使鋁比其他合金元素（如銅和鉬）具有額外的優(yōu)勢(shì),。但是,，也不能無(wú)限添加,，因?yàn)楫?dāng)添加8％或更多重量的鋁時(shí)，會(huì)形成脆性鈦鋁化合物,。α鈦合金具有良好的斷裂韌性和抗蠕變性以及適中的機(jī)械強(qiáng)度,。具有比純鈦更高的耐磨性和強(qiáng)的抗氧化能力，在500℃～600℃保持其強(qiáng)度和抗蠕變性,。無(wú)論是在常溫還是較高的實(shí)際應(yīng)用溫度下,，其相始終為α,，組織保持穩(wěn)定。α合金是單相合金,，因此不能進(jìn)行熱處理以提高強(qiáng)度,，但它們通常易于焊接（熱處理應(yīng)用于β和α+β合金，因?yàn)榭纱嬖讦?β轉(zhuǎn)變）,。α鈦在熱狀態(tài)下的可加工性也很差,。 鎢極惰性氣體焊接鈦板示意圖。
α鈦合金Ti-8Al-1Mo-1V含有7-8%的鋁和1%的鉬,。它主要用于風(fēng)扇和壓縮機(jī)葉片,、密封件、圓盤(pán)等,。航空發(fā)動(dòng)機(jī)用鈦風(fēng)扇葉片,。 3. β鈦合金（高強(qiáng)度，低延展性,，可熱處理不可焊接）例如：Ti-8Mo-8V-2Fe-3Al和Ti-13Zr-13Nb,。這種合金的主要特點(diǎn)是添加了大量的β穩(wěn)定元素（>17%），當(dāng)金屬?gòu)南嘧儨囟瓤焖倮鋮s時(shí),，鈦會(huì)保留β相,。雖然許多元素可用作β穩(wěn)定劑，但只有釩,、鈮,、鉻、鐵和鉬的用量很大,，通常重量占比為10至20%,。β穩(wěn)定劑賦予了鈦合金熱處理能，防止在淬火的高冷卻速度下發(fā)生β-α轉(zhuǎn)變,。除了強(qiáng)化β相外,，這些β穩(wěn)定劑還降低了變形抗力，這有助于提高合金的可加工性,。退火合金的強(qiáng)度隨著合金含量的增加而逐漸線性增加,。β相淬火可產(chǎn)生高強(qiáng)度的馬氏體相變。對(duì)于低鈦合金,，β相的快速淬火在Mf時(shí)產(chǎn)生最大強(qiáng)度,。對(duì)于高鈦合金，β相的快速淬火將產(chǎn)生最低強(qiáng)度,，但時(shí)效后可獲得最高強(qiáng)度,。 通常，β合金的強(qiáng)度和抗疲勞性高于α鈦合金,。大多數(shù)β和接近β鈦合金的屈服強(qiáng)度介于1150和1300MPa之間,。相比之下,，α合金的強(qiáng)度介于750和1000MPa之間。這種更高的強(qiáng)度來(lái)自更大的固溶體硬化和沉淀硬化,。β鈦合金的強(qiáng)度與彈性模量比幾乎是18-8奧氏體不銹鋼的兩倍。β鈦合金經(jīng)過(guò)淬火和時(shí)效處理后,，將得到進(jìn)一步強(qiáng)化,，其室溫強(qiáng)度可達(dá)1372～1666MPa，但熱穩(wěn)定性較差,，高溫下的抗蠕變性低,，不宜在高溫下使用。β鈦合金完全生物相容,，賦予了其特殊的生化特性,，例如異常高的強(qiáng)度重量比、更大的彈性變形和低毒性等優(yōu)異性能,。與傳統(tǒng)鈦合金相比,，β和接近β合金在機(jī)械性能、加工和廉價(jià)制造方面具有若干優(yōu)勢(shì),。Ti-13V-11Cr-3Al是第一個(gè)商業(yè)化使用的β鈦合金,。它用于SR-71 Blackbird軍用飛機(jī)的機(jī)身，該飛機(jī)的設(shè)計(jì)速度為2.5馬赫,。Ti-10V-2Fe-3Al是一種近β鈦合金,，具有強(qiáng)度、斷裂韌性和延展性的完美結(jié)合,，用于制造機(jī)身和起落架部件,。波音飛機(jī)使用β鈦合金制造起落架。 4. α+β鈦合金（可熱處理可焊接,，很好的成型性和抗蠕變性）例如：Ti-6Al-7Nb,、Ti-6Al-4V-ELI和Ti-6Al-4V。α+β鈦合金由α相和β相組成,，以α為主,，β相小于30%，同時(shí)含有4%-6%的β相穩(wěn)定劑,，例如鉬,、釩、鎢,、鉭等,。α+β合金可熱處理并可焊接,，可通過(guò)沉淀硬化得到顯著強(qiáng)化,。其熱處理后的強(qiáng)度比退火狀態(tài)下的強(qiáng)度高約50%~100%,，具有良好的高溫強(qiáng)度，可實(shí)現(xiàn)400℃～500℃的長(zhǎng)期工作,。鈦合金的與其它合金的高溫工作性能對(duì)比,。 該合金具有高抗拉強(qiáng)度、高疲勞強(qiáng)度,、高耐蝕性和高抗蠕變性（焊接性和抗蠕變性低于α和近α合金,，主要是由于β相的存在），良好的組織穩(wěn)定性,、良好的韌性和延展性,，可以很好地進(jìn)行熱壓加工（熱成型加工），并可以通過(guò)淬火和時(shí)效強(qiáng)化,。這種合金的熱穩(wěn)定性?xún)H次于α鈦合金,。因此，α+β合金用于制造蒸汽渦輪葉片,、氣體和化學(xué)泵,、機(jī)身和噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)零件、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼,、低溫零件和船舶部件等,。使用最廣泛的α+β鈦合金是Ti-6Al-4V（國(guó)產(chǎn)牌號(hào)為T(mén)C4），此鈦合金約占所有鈦合金生產(chǎn)的一半,。分別含有重量為6%和4%的鋁和釩,。鋁作為α相穩(wěn)定劑和硬化劑，而釩穩(wěn)定延展性β相,，提供合金的熱加工性,。由于其優(yōu)異的耐腐蝕性和高強(qiáng)度重量比，廣泛應(yīng)用在航空航天工業(yè)和生物力學(xué)（假肢和植入物）領(lǐng)域,。Ti-6Al-4V（TC4）性能參數(shù),。 另一種名為T(mén)i-6Al-7Nb的合金用于人造心臟、人造膝關(guān)節(jié),、骨折固定螺釘?shù)取?/span>5. 近α鈦合金（通常不可熱處理,，可焊接，中等強(qiáng)度,，良好的抗蠕變性和耐腐蝕性）所謂近α鈦合金,，是指(α+β)鈦合金中加入1%-2%的β相穩(wěn)定劑（鉬、釩,、硅）作為其穩(wěn)定元素,，使α相和少量β相成為其退火組織。例如：Ti1100和Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo。近α合金的機(jī)械性能與α合金相似,，但由于存在β相,，這些合金可以進(jìn)行熱處理并在熱狀態(tài)下鍛造，而且這類(lèi)合金具有最好的耐熱性,。大多數(shù)這些合金用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的各種高溫應(yīng)用,。例如，1958年的IMI679合金用于制造RRSpey發(fā)動(dòng)機(jī)葉片,。1964年,，Hawk飛機(jī)RRAdour發(fā)動(dòng)機(jī)使用的IMI685合金，具有良好的抗蠕變性,、焊接性和高斷裂韌性,。在過(guò)去的幾十年中，人們開(kāi)發(fā)了增強(qiáng)型近α鈦合金,，例如Ti1100和TA15,，可以在600°C以上的溫度下正常工作。商業(yè)純鈦：不可熱處理,，可焊接,，中等強(qiáng)度。α鈦合金：不可熱處理,，易于焊接,，中等強(qiáng)度，良好的缺口韌性和抗高溫蠕變性,。β鈦合金：高強(qiáng)度,，低延展性，可熱處理不可焊接,。
α+β鈦合金：可熱處理可焊接,，很好的成型性和抗蠕變性。近α鈦合金：通常不可熱處理,，可焊接,，中等強(qiáng)度，良好的抗蠕變性和耐腐蝕性,。總之,，α合金的強(qiáng)度最低，但可成型和可焊接,。近α合金具有中等強(qiáng)度但具有良好的抗蠕變性,。α+β合金具有高強(qiáng)度。β相合金具有所有鈦合金的最高強(qiáng)度,，但它們?nèi)狈ρ诱剐浴?/span>除退火組織外,，鈦合金按其性能特點(diǎn)可分為：高塑性低強(qiáng)度鈦合金,、中強(qiáng)度鈦合金、高強(qiáng)度鈦合金和耐熱鈦合金,。按生產(chǎn)方法還可以分為變形鈦,、鑄造鈦和粉末冶金鈦合金，最常用的是變形鈦合金,。鈦合金按其成分命名：例如Ti-5Al-2.5Sn表示鈦合金含鋁5%，錫2.5%,。Ti-3AL-2.5V鈦合金表示含鋁6%,，釩2.5%。02 鈦合金的一般性能 開(kāi)篇提到了鈦合金具有優(yōu)異的耐腐蝕性,，高強(qiáng)度,，低密度，生物相容性,，無(wú)磁等特點(diǎn),。由于鈦金屬具有高反應(yīng)性并且對(duì)氧具有極高的親和力,，因此當(dāng)新鮮金屬表面暴露于空氣和/或濕氣中時(shí),，會(huì)形成有益的表面氧化膜。
事實(shí)上,，如果環(huán)境中至少存在微量的氧氣或水,，受損的氧化膜通常可以立即自我修復(fù),。但是,，在沒(méi)有氧源的無(wú)水條件下，可能會(huì)導(dǎo)致鈦腐蝕,，因?yàn)槿绻Ｗo(hù)膜受損,，則可能無(wú)法再生。鈦合金上形成的保護(hù)性表面氧化物的性質(zhì),、成分和厚度取決于環(huán)境條件,。在大多數(shù)水環(huán)境中，氧化物通常是TiO2,，但也可能由其他鈦氧化物的混合物組成,，包括TiO2、Ti2O3和TiO,。正如開(kāi)篇所講,，它的重量強(qiáng)度比是鈦?zhàn)钗说奶匦灾弧?/span>這種金屬與鋼一樣堅(jiān)固，但輕45%,，強(qiáng)度是鋁的兩倍,，僅比鋁重60%,。這一比例使它成為航空航天和其他輕質(zhì)高強(qiáng)度應(yīng)用的理想選擇。鈦及其合金的抗拉強(qiáng)度范圍從130Mpa到超過(guò)1300Mpa,，但大多數(shù)商業(yè)級(jí)鈦合金的平均強(qiáng)度約為400Mpa,。
鈦合金可以具有非常高的循環(huán)疲勞強(qiáng)度。
實(shí)際強(qiáng)度可以由表面光潔度決定,，所以必須小心避免應(yīng)力集中,。鈦的熱膨脹性能低于鋼、銅和鋁,。在極端溫度變化下,，尺寸變化很小。
鈦不是良好的電導(dǎo)體,。相比而言,，如果銅具有100%的導(dǎo)電率，鈦的導(dǎo)電率約為3%,。
無(wú)毒：這種金屬對(duì)人體無(wú)毒,，與人體組織和骨骼具有生物相容性。無(wú)磁：商業(yè)純鈦及其所有相關(guān)合金都是非磁性的,，可用于對(duì)磁性敏感的開(kāi)發(fā),。03 鈦合金的牌號(hào) 根據(jù)美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)(ASTM)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，有四個(gè)等級(jí)的商業(yè)純鈦（1,、2,、3、4級(jí)）,。它們的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度隨著牌號(hào)的增加而增加,。鈦合金等級(jí)及特點(diǎn)和應(yīng)用一覽表，圖片來(lái)自Titanium Alloy Guide from www.RMITitanium.com,。 鈦合金的強(qiáng)度和元素組成,。 鈦合金的強(qiáng)度一覽表。 鈦合金有30多個(gè)牌號(hào),，每個(gè)都有不同的屬性和應(yīng)用,。最受歡迎的是5級(jí)鈦合金。5級(jí)鈦合金：是最常用的合金,，它包含基本元素鈦,、6%的鋁、4%的釩,、0.25%的鐵和0.2%的氧,。可承受高達(dá)430°C的溫度和各種環(huán)境因素,，包括海水,。它也經(jīng)常被稱(chēng)為T(mén)i-6Al-4V或Ti6-4,。Ti-6Al-4V被列入ISO5832-3標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)牌號(hào)為T(mén)C4,，是一種具有良好拉伸和屈服性能的兩相（α+β）鈦合金,。因?yàn)橛辛己玫?/span>機(jī)械性能和耐腐蝕性能，是生物醫(yī)學(xué)部件最流行的材料,，比如常見(jiàn)的牙科植入物,、假體股骨部件、手術(shù)器械等,。TC4特性,，圖片來(lái)自www.castingquality.com。 Ti-6Al-4V鈦合金不同固溶熱處理?xiàng)l件下的強(qiáng)度,。 豐田,，日產(chǎn),，三菱,，通用汽車(chē)將64鈦合金用于汽車(chē)閥齒輪。 6級(jí)鈦合金：與純鈦相比,，該合金具有中等強(qiáng)度,、優(yōu)異的焊接加工性、顯微組織穩(wěn)定性,、抗氧化性和更高的高溫強(qiáng)度（480°C）,。廣泛用于化工設(shè)備、燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)殼和環(huán)件,。12級(jí)鈦合金：含有0.8%的鎳,、0.3%的鉬、微量的碳和氧,。它提供了與純鈦牌號(hào)相同的優(yōu)異性能以及更高的耐腐蝕性,。該合金主要用于化學(xué)加工、熱交換器,、泵和閥門(mén),。23級(jí)鈦合金：與5級(jí)相似，但具有更好的延展性和斷裂韌性,。它由6%的鋁,、4%的釩、0.25%的鐵,、0.13%的氧和少量的碳,、氮和氫組成。它也被稱(chēng)為T(mén)i-6Al-4V-ELI合金,，其中ELI代表超低間隙,。該合金主要用于醫(yī)療植入物,。38級(jí)鈦合金：該合金由4%的鋁、3%的釩,、1.5%的鐵,、0.2%的氧和少量碳、氮和氫制成,，于1990年代開(kāi)發(fā),，也稱(chēng)為T(mén)i-4Al-2.5V。其機(jī)械性能與5級(jí)鈦非常相似,，可用于高達(dá)320°C的高溫應(yīng)用,。04 鈦合金的生產(chǎn)方法 鈦是從金紅石TiO2或鈦礦中提煉出來(lái)的。
海綿鈦的生產(chǎn)工藝：鈦金屬主要是通過(guò)“克羅爾工藝”生產(chǎn)的,，這是一種用鎂進(jìn)行的熱還原,。克羅爾法是將氧化鈦為主的礦石與氯氣反應(yīng)生成四氯化鈦，再用鎂還原得到金屬鈦,。圖片來(lái)自https://www./,。
Kroll博士（克羅爾）在1936年開(kāi)發(fā)了這個(gè)過(guò)程，經(jīng)提純的四氯化鈦與熔融鎂反應(yīng)生成多孔海綿鈦塊,，再通過(guò)真空分離法除去海綿鈦中的金屬鎂和氯化鎂,，生產(chǎn)出高品質(zhì)的海綿鈦。克羅爾法工藝的具體過(guò)程為：將礦石與氯氣和碳一起放入反應(yīng)器中并加熱到900°C,，隨后的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生不純的四氯化鈦(TiCl4)和一氧化碳,。將生成的四氯化鈦送入立式蒸餾罐，在其中加熱以通過(guò)分餾和沉淀等工藝分離除去雜質(zhì),。這些工藝去除金屬氯化物,，包括鐵、硅,、鋯,、釩和鎂。此后,，將純化的液體四氯化鈦轉(zhuǎn)移到反應(yīng)容器中,，在其中加入鎂并將容器加熱至略高于1000℃。在這個(gè)階段,，將氬氣泵入容器中以去除空氣并防止鈦被氧氣或氮?dú)馕廴?。在這個(gè)過(guò)程中，鎂與氯反應(yīng)生成液態(tài)氯化鎂,，從而留下固體海綿鈦,。海綿鈦是鈦錠的主要原料。海綿鈦和再生料采用電子束熔煉爐（EB爐）或真空自耗電弧重熔爐（VAR爐）在真空中熔煉精煉,，用水冷銅模澆鑄成錠以生產(chǎn)鈦合金,。海綿鈦通過(guò)真空電弧重熔(VAR)工藝或電子束熔煉爐工藝熔化生產(chǎn)出鑄錠,，然后通過(guò)金屬加工的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備將鑄錠加工成各種形式的軋制產(chǎn)品。 真空電弧重熔生產(chǎn)鈦錠示意圖,。 海綿鈦,，鈦錠，高純鈦示意圖,，來(lái)自https://www./,。 阿姆斯壯（Armstrong）鈦粉的生產(chǎn)過(guò)程：該工藝通過(guò)還原四氯化鈦（TiCl4)和其他鈉(Na)金屬鹵化物，生產(chǎn)出具有獨(dú)特性能和低堆積密度的粉末顆粒,。然后使用干式和濕式球磨,，進(jìn)一步提高粉末的振實(shí)密度。圖片來(lái)自：Powder metallurgy of titanium – past, present, and future,，Zhigang Zak Fang , James D. Paramore , Pei Sun , K. S. Ravi Chandran, Ying Zhang, Yang Xia, Fei Cao, Mark Koopman & Michael Free,。 由Armstrong工藝生產(chǎn)的所得粉末的形態(tài)提供了出色的可壓縮性和壓實(shí)性能，與由不規(guī)則粉末生產(chǎn)的粉末相比,，產(chǎn)生的致密壓坯具有更高的生坯強(qiáng)度。因此,，粉末甚至可以通過(guò)單軸壓制和冷等靜壓等傳統(tǒng)粉末冶金技術(shù)進(jìn)行固結(jié),。有了鈦粉,，就可以進(jìn)行粉末冶金或者自蔓延高溫合成鈦合金了,。粉末冶金和自蔓延高溫合成鈦合金示意圖。 在這種方法中,，使用合適的粉末混合器將原料鈦粉與前面提到的合金元素充分混合,，然后在高壓下壓實(shí)混合物，最后進(jìn)行燒結(jié),。燒結(jié)操作是在高溫高壓處理過(guò)程中進(jìn)行的,，使粉末顆粒相互結(jié)合，顆粒形狀發(fā)生微小變化,，當(dāng)溫度調(diào)節(jié)良好時(shí),，也可以在產(chǎn)品中形成孔隙。這種方法可以生產(chǎn)高性能和低成本的鈦合金零件,。粉末冶金生產(chǎn)的鈦合金零件具有機(jī)械性能相當(dāng),、成本低的特點(diǎn)。基于粉末增材制造方法生產(chǎn)鈦及鈦合金,。 使用粉末鈦生產(chǎn)商業(yè)純鈦帶的工藝示意圖,。 05 鈦合金的應(yīng)用 在前面鈦合金類(lèi)型中講了一部分鈦合金的應(yīng)用，這里再按照不同行業(yè)的應(yīng)用補(bǔ)充一些,。鈦因其高強(qiáng)度重量比及高溫特性和抗蠕變性,，在航空航天業(yè)備受青睞,。通過(guò)電子束冷爐床多次熔化，可以獲得最高質(zhì)量的鈦合金,，這些合金非常適用于航空航天應(yīng)用,。比如鈦可用于生產(chǎn)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)可用于壓縮機(jī)葉片,、外殼,、發(fā)動(dòng)機(jī)罩等。64鈦合金用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)軸和連接部件,。 64鈦合金用于波音747起落架及戰(zhàn)斗機(jī)F-22機(jī)翼和機(jī)身,。 鈦合金用于噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。 鈦合金因其出色的耐腐蝕性在海洋工程中極具吸引力,。比如鈦合金用于制造螺旋槳軸和索具,，并用于海水淡化廠的熱交換器。也用于制造科學(xué)和軍事用途的海洋部署監(jiān)視和監(jiān)測(cè)設(shè)備的外殼和其他組件,。由于鈦具有生物相容性,，它無(wú)毒且不會(huì)被身體排斥，因此鈦具有許多醫(yī)療用途,，包括手術(shù)器械和植入物,，例如髖關(guān)節(jié)球和關(guān)節(jié)窩，可以保持原位長(zhǎng)達(dá)20年,。
更重要的是,，鈦對(duì)人體體液完全惰性，使其成為醫(yī)療替代結(jié)構(gòu)的理想選擇,。鈦具有與生俱來(lái)的骨整合能力（準(zhǔn)備植入體內(nèi)的鈦需要使其經(jīng)受高溫等離子弧,，以去除表面原子，暴露出立即被氧化的新鮮鈦）,，使其可用于能使用30多年的牙科植入物,。由于鈦是非鐵磁性的，鈦植入物患者做核磁共振檢查也是安全的,。在使用鹽水,、微咸水或污染水作為冷卻介質(zhì)的發(fā)電廠中，使用鈦薄壁冷凝管制作的冷凝器,，將在設(shè)備整個(gè)生命周期內(nèi)持續(xù)使用,。
許多化學(xué)加工操作，指定使用鈦合金以增加設(shè)備的使用壽命,。雖然在初始成本方面高于鎳合金,、鉭和鋯等材料，但在生命周期成本方面，它優(yōu)于銅,、鎳和不銹鋼等,。在石油勘探和生產(chǎn)中，鈦管的重量輕,、柔韌性好,，是深海管道的優(yōu)良材料。此外,，鈦對(duì)海水侵蝕的免疫力使其成為水管理系統(tǒng)的首選材料,。鈦在汽車(chē)，摩托車(chē)售后市場(chǎng)和賽車(chē)市場(chǎng)中的用途正在發(fā)力,。
發(fā)動(dòng)機(jī)零件,，例如連桿、閥門(mén),、閥門(mén)保持器和彈簧,、凸輪軸等都適合用鈦制造，因?yàn)樗陀?、?jiān)固,、重量輕、耐熱和耐腐蝕,。全鈦排氣系統(tǒng)也正在開(kāi)發(fā)中,，以減輕重量并延長(zhǎng)使用壽命。雖然鈦?zhàn)畛鯇?duì)于這些應(yīng)用可能更昂貴,，但利用其獨(dú)特特性可以生產(chǎn)出性能更好,、壽命更長(zhǎng)的零件，長(zhǎng)遠(yuǎn)看價(jià)格更低,。高強(qiáng)度重量比和卓越的彈道特性,，使鈦合金非常適合裝甲應(yīng)用，作為運(yùn)兵車(chē)和坦克的防護(hù)裝甲，它使車(chē)輛更輕,，增加了部隊(duì)的機(jī)動(dòng)性,。
由鈦制成的用于警察的個(gè)人裝甲背心和頭盔，比由不銹鋼等材料制成的更輕,、更舒適。鈦現(xiàn)在還存在于各種消費(fèi)品中，例如珠寶,、表殼、眼鏡,、自行車(chē)和鐘表,。
高爾夫行業(yè)發(fā)現(xiàn)，重量輕的鈦合金桿頭可以制成比鋼的桿頭更大,，擴(kuò)大了球桿的“甜蜜點(diǎn)”,，從而提高了擊打距離和準(zhǔn)確性,。如果本文對(duì)你有幫助，記得給我點(diǎn)個(gè)“在看”,。 Thanks,。
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