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钛合金

钛合金

冶金学家已经开发出了各种各样用于制造的有用金属合金。一种金属和一种或多种其它元素结合就形成了一种金属合金。合金通常是将大量便宜的贱金属(如铁)与更昂贵的金属(如金或钛)结合在一起。

对钛合金

钛与其他材料结合在一起广泛存在于自然界中。在提纯后,钛形成一种金属。作为一种固体,它显示了两种不同的可能的晶体结构:“阿尔法”六方结构和“贝塔”立方结构。根据钛合金中使用的钛的晶体形态,冶金学家已经确定了三种广泛类型的钛合金。这些金属所显示的物理性质有些不同。

α和近α合金:这些合金通常能很好地焊接,但不能进行热处理。它们能很好地抵御低温,提供良好的延展性,并提供低到中等水平的强度。高α或近α合金可抗氧化。

β和近β合金:这些易于热处理的钛合金也可以焊接。它们在规定的温度范围内提供高强度。

α和β合金的组合:这些合金结合了其他两种合金的特点。有些显示可热处理性能,并将焊接。它们提供中等到高强度,但通常需要热成型(而不是冷成型)。

钛合金的等级

美国材料测试协会(ASTM)和美国机械工程师协会(ASME)都发布了钛的分级指南。许多国际公司都采用了这些标准。大约39种不同等级的钛在商业市场上广泛存在;牌号帮助制造商识别不同合金的成分百分比。例如,“5级”钛合金应该包括6%的铝和4%的钒。

一些制造商也可能使用其他规格。在北美广泛使用的统一编号系统、国际标准化组织(ISO)颁布的标准和欧洲联盟(EN)标准中可以针对特定用途的钛合金。

性能及应用

虽然几十年前,钛合金主要用于军事用途,但今天,其他几个经济部门也使用含有这些金属的产品。钛合金的性能和应用都有助于在一些行业创造高需求。但是,价格因素仍然限制了部分钛合金产品的供应:

属性

纯净的钛形成坚硬、有光泽的银色金属。尽管钛元素具有令人印象深刻的抗拉强度,但其密度远低于钢(一立方厘米的钛只有4.5克)。它还能抵抗盐水的腐蚀。无磁性和无过敏性,钛提供了一个低弹性模量,尽管它的高拉伸强度。然而,它的高熔点3038华氏度多年来为制造商试图在商业环境中使用钛作为一种合金带来了挑战。

应用程序

今天,钛在航空航天和航空工业以及国防工业中得到了广泛的应用。它重量轻,在一定温度范围内强度高,使钛很适合于各种飞机部件。此外,钛比许多其他材料更能抵抗海水的腐蚀,因此含有这种金属的合金在发电厂的冷凝器和海水淡化装置中得到了广泛的应用。

尽管钛产品通常仍然要价很高,但金属钛已经在生物医学领域中找到了应用,用于外科手术和牙科植入。据报道,一些豪华汽车制造商在汽车中使用了钛合金,而消费者最近也开始使用带有耐用钛合金部件的高尔夫球杆、手表和珠宝。在未来,制造商可能会继续发现钛合金的新用途。

钛合金的优点

钛合金有许多优点。首先,它们能很好地抵抗盐水和氯的腐蚀。其次,它们在指定的温度范围内提供轻质的强度。第三,许多钛合金产品耐寒。第四,这些金属提供一个吸引人的银色表面处理。最后,一些钛合金可靠地保持形状。


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