鈦合金

鈦合金是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的重要結(jié)構(gòu)金屬，強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高。5060年代主要發(fā)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)用高溫鈦合金和機(jī)身用結(jié)構(gòu)鈦合金。

鈦合金

20世紀(jì)70年代開(kāi)發(fā)了許多耐腐蝕鈦合金20世紀(jì)80年代以來(lái)，耐蝕鈦合金和高強(qiáng)度鈦合金得到進(jìn)一步發(fā)展。鈦合金主要用于制造飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)部件，其次是火箭、導(dǎo)彈和高速飛機(jī)的結(jié)構(gòu)部件

鈦是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的重要結(jié)構(gòu)金屬鈦合金具有高強(qiáng)度、耐蝕性好、因其耐熱性高，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。世界上許多國(guó)家已經(jīng)意識(shí)到鈦合金材料的重要性，紛紛進(jìn)行研發(fā)，并得到實(shí)際應(yīng)用。

第一種實(shí)用的鈦合金是1954年美國(guó)開(kāi)發(fā)的Ti-6Al-4V合金，因?yàn)槟蜔帷?qiáng)度、塑性、韌性、成形性、可焊性、它具有良好的耐腐蝕性和生物相容性，已成為鈦合金行業(yè)的王牌合金，其使用量已占全部鈦合金的75%～85%其他很多鈦合金都可以算是Ti-6Al-4V合金的改型。

耐熱鈦合金的使用溫度從50年代的400℃提高到90年代的600 ~ 650℃。A2(Ti3Al)和r（TiAl）隨著基合金的出現(xiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)中的鈦正在從發(fā)動(dòng)機(jī)的冷端轉(zhuǎn)變（風(fēng)扇和壓氣機(jī)）向發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端（渦輪）方向推進(jìn)。高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鈦合金、高塑、高強(qiáng)高韌、高模量和高損傷容限的發(fā)展方向

另外，從70年代開(kāi)始，Ti出現(xiàn)了-Ni、Ti-Ni-Fe、Ti-Ni-Nb等形狀記憶合金，并已廣泛應(yīng)用于工程中。

世界上開(kāi)發(fā)的鈦合金有幾百種，最著名的有20 ~ 30種，比如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。

據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)鈦的使用量 美國(guó)化學(xué)工業(yè)在2012年達(dá)到2.5萬(wàn)噸，低于2011年。這是中國(guó) 美國(guó)化工鈦市場(chǎng)自2009年以來(lái)經(jīng)歷了負(fù)增長(zhǎng)。近年來(lái)，化學(xué)工業(yè)一直是鈦加工材料的最大用戶，其消費(fèi)量一直保持在鈦材總消費(fèi)量的50%以上，2011年的比例高達(dá)55%但隨著經(jīng)濟(jì)下行，化工行業(yè)不僅新開(kāi)工項(xiàng)目將大幅減少，還將面臨產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，部分產(chǎn)品新增產(chǎn)能將受到控制，落后產(chǎn)能將逐步淘汰。受此影響，鈦加工材料消費(fèi)萎縮也就順理成章了。在此之前，有業(yè)內(nèi)人士預(yù)測(cè)，2013~2015年鈦在化工行業(yè)的使用量將達(dá)到峰值。從目前的市場(chǎng)表現(xiàn)來(lái)看，2012年整體經(jīng)濟(jì)疲軟可能會(huì)提前化工用鈦的衰退期。

鈦合金是以鈦為基礎(chǔ)，添加了其他元素的合金。有兩種鈦的類質(zhì)同象晶體：882℃以下，六方結(jié)構(gòu)的α鈦排列緊密，882℃以上，β鈦為體心立方結(jié)構(gòu)。

根據(jù)合金元素對(duì)相變溫度的影響，合金元素可分為三類：

①穩(wěn)定α相、提高相變溫度的元素是α穩(wěn)定元素，包括鋁、碳、氧和氮等。其中，鋁是鈦合金的主要合金元素，可以提高合金的室溫和高溫強(qiáng)度、降低比重、增加彈性模量效果明顯。

②穩(wěn)定β相、降低相變溫度的元素為β穩(wěn)定元素，可分為類質(zhì)同晶和共析兩種類型。前者有鉬、鈮、釩等；后者有鉻、錳、銅、鐵、硅等。

③對(duì)相變溫度影響不大的元素是中性元素，包括鋯、錫等。

氧、氮、碳和氫是鈦合金中的主要雜質(zhì)。氧和氮在α相中有很大的溶解度，對(duì)鈦合金有明顯的強(qiáng)化作用，但降低了塑性。一般規(guī)定鈦中氧和氮的含量分別為0.15～0.2%和0.04～0.05%以下。氫在α相中的溶解度很小，溶解在鈦合金中的氫過(guò)多會(huì)產(chǎn)生氫化物，使合金變脆。鈦合金中的氫含量一般控制在 0.015%以下。氫在鈦中的溶解是可逆的，可以通過(guò)真空退火去除。

鈦是一種新型金屬鈦的性質(zhì)和碳含量、氮、氫、氧等雜質(zhì)，最純的碘化鈦雜質(zhì)含量不超過(guò)0.1%，但其強(qiáng)度低、塑性高。99.5%工業(yè)純鈦的性能如下：密度ρ=4.5g/立方厘米，熔點(diǎn)1725℃，導(dǎo)熱系數(shù)λ=15.24W/m.K)，抗拉強(qiáng)度σb=539MPa，伸長(zhǎng)率δ=25%，面積收縮率ψ=25%，彈性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。

強(qiáng)度高

鈦合金的密度一般為4.51g/立方厘米左右，

鈦合金

僅為鋼的60%純鈦的密度接近普通鋼，一些高強(qiáng)度鈦合金的強(qiáng)度超過(guò)了很多合金結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度。所以鈦合金的比強(qiáng)度(強(qiáng)度/密度)遠(yuǎn)大于其他金屬結(jié)構(gòu)材料，如表7所示-1，可以獲得高的單位強(qiáng)度、剛性好、質(zhì)輕的零部件。飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)部件、骨架、蒙皮、緊固件和起落架由鈦合金制成。

熱強(qiáng)度高

使用溫度比鋁合金高幾百度，在適中的溫度下仍能保持所需的強(qiáng)度，可在450 ~ 500℃下長(zhǎng)期工作這兩種鈦合金在150 ~ 500℃范圍內(nèi)仍有較高的比強(qiáng)度，而鋁合金在150℃時(shí)比強(qiáng)度明顯下降。鈦合金的工作溫度可以達(dá)到500℃，而鋁合金的工作溫度在200℃以下。

抗蝕性好

鈦合金工作在潮濕的大氣和海水介質(zhì)中，其耐腐蝕性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于不銹鋼；對(duì)點(diǎn)蝕、酸蝕、抗應(yīng)力腐蝕能力特別強(qiáng)；對(duì)堿、氯化物、氯的有機(jī)物品、硝酸、硫酸具有極好的耐腐蝕性。但鈦對(duì)還原性氧和鉻鹽介質(zhì)的耐腐蝕性較差。

低溫性能好

鈦合金在低溫和超低溫下仍能保持其力學(xué)性能。具有良好低溫性能和極低間隙元素的鈦合金，例如TA7，被廣泛使用-在253℃仍能保持一定的塑性。因此，鈦合金也是一種重要的低溫結(jié)構(gòu)材料。

化學(xué)活性大

鈦的化學(xué)活性很大，類似于大氣中的O、N、H

CO、CO2、水蒸氣、氨等產(chǎn)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)。含碳量大于0.2%鈦合金中會(huì)形成硬質(zhì)TiC；當(dāng)溫度較高時(shí)，與N的相互作用也會(huì)形成TiN的硬表面層；當(dāng)溫度高于600℃時(shí)，鈦吸收氧形成高硬度的硬化層；當(dāng)氫含量增加時(shí)，也會(huì)形成脆性層。吸收氣體產(chǎn)生的硬脆表層深度可達(dá)0.1～0.15 mm，硬化度為20%～30%鈦還具有很強(qiáng)的化學(xué)親和力，容易附著在摩擦表面。

導(dǎo)熱彈性小

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，而且各種鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)比鈦低50左右%鈦合金的彈性模量大約是鋼的1/2，故其剛性差、容易變形，所以不適合做細(xì)長(zhǎng)桿和薄壁零件切削時(shí)，加工面的回彈很大，約為不銹鋼的2 ~ 3倍，造成刀具后刀面劇烈摩擦、粘附、粘結(jié)磨損。

鈦是同素異形體，熔點(diǎn)1668℃低于882℃時(shí)，具有密排六方晶格結(jié)構(gòu)，稱為α鈦；在882℃以上具有體心立方晶格結(jié)構(gòu)，稱為β鈦。利用鈦的上述兩種結(jié)構(gòu)的不同特性，添加適當(dāng)?shù)暮辖鹪?，逐漸改變鈦的相變溫度和相含量，獲得不同結(jié)構(gòu)的鈦合金（鈦 合金）在室溫下，鈦合金有三種基體結(jié)構(gòu)，鈦合金分為以下三類：α合金,(α+β)合金和β合金。中國(guó)分別以TA、TC、TB表示。

α鈦合金

它是由α相固溶體組成的單相合金，在常溫和較高的實(shí)際應(yīng)用溫度下為α相，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，耐磨性高于純鈦，抗氧化性強(qiáng)。在500℃ ~ 600℃溫度下，仍保持其強(qiáng)度和抗蠕變性，但不能通過(guò)熱處理強(qiáng)化，室溫強(qiáng)度不高。

β鈦合金

它是由β相固溶體組成的單相合金，無(wú)需熱處理，淬火后強(qiáng)度高、時(shí)效后合金進(jìn)一步強(qiáng)化，室溫強(qiáng)度可達(dá)1372~1666 MPa；但熱穩(wěn)定性差，不適合在高溫下使用。

α+β鈦合金

它是一種綜合性能好組織穩(wěn)定性好韌性好的雙相合金、塑性和高溫變形性能，良好的熱壓加工和淬火、時(shí)效使合金強(qiáng)化。熱處理后的強(qiáng)度比退火后高約50%～100%高溫強(qiáng)度高，可在400℃ ~ 500℃長(zhǎng)期工作，熱穩(wěn)定性不如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(hào)為TA，β鈦合金代號(hào)為TB，αβ鈦合金代號(hào)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）低溫合金和特殊功能合金（鈦-鐵貯氫材料和鈦-鎳記憶合金）等。典型合金的成分和性能如表所示。

通過(guò)調(diào)整 鈦合金的熱處理工藝，可以獲得不同的相組成和顯微組織。一般認(rèn)為細(xì)小的等軸組織具有良好的塑性、熱穩(wěn)定性和疲勞強(qiáng)度；針狀結(jié)構(gòu)，持久強(qiáng)度高、蠕變強(qiáng)度和斷裂韌性；等軸和針狀混合組織具有良好的綜合性能。

鈦合金具有高強(qiáng)度低密度良好的力學(xué)性能良好的韌性和耐腐蝕性。另外，鈦合金工藝性能差，切削困難，熱加工時(shí)極易吸收氫氧氮碳等雜質(zhì)。還有耐磨性差，生產(chǎn)工藝復(fù)雜。鈦的工業(yè)生產(chǎn)始于1948年。航空工業(yè)發(fā)展的需要使得鈦工業(yè)平均每年約 8%的增長(zhǎng)速度發(fā)展。全世界鈦合金加工材料年產(chǎn)量已達(dá)4萬(wàn)多噸，鈦合金品牌近30種。應(yīng)用最廣泛的鈦合金是鈦-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工業(yè)純鈦（TA1、TA2和TA3）

鈦合金主要用于制造飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)部件，其次是火箭、導(dǎo)彈和高速飛機(jī)的結(jié)構(gòu)部件。60年代中期，鈦及其合金已用于一般工業(yè)，如電解工業(yè)的電極電站的冷凝器煉油和海水淡化的加熱器環(huán)境污染控制裝置等。鈦及其合金已經(jīng)成為一種耐腐蝕的結(jié)構(gòu)材料。此外，還用于生產(chǎn)儲(chǔ)氫材料和形狀記憶合金。

中國(guó)從1956年開(kāi)始研究鈦和鈦合金；20世紀(jì)60年代中期，鈦的工業(yè)化生產(chǎn)開(kāi)始，TB2合金得到發(fā)展。

鈦合金是一種用于航空航天工業(yè)的新型重要結(jié)構(gòu)材料、強(qiáng)度和使用溫度介于鋁和鋼之間，但高于鋁、鋼具有高強(qiáng)度和優(yōu)異的耐海水腐蝕和超低溫性能。1950年，美國(guó)首次訪問(wèn)f-84戰(zhàn)斗轟炸機(jī)用作后機(jī)身隔熱板、導(dǎo)風(fēng)罩、非承重部件，如尾蓋。60年代，鈦合金的使用從后機(jī)身轉(zhuǎn)移到了中機(jī)身、部分替代結(jié)構(gòu)鋼制作隔斷框架、梁、襟翼滑軌等重要承重部件。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%自20世紀(jì)70年代以來(lái)，鈦合金被廣泛應(yīng)用于民用飛機(jī)比如波音747客機(jī)的鈦用量就在3640公斤以上。馬赫數(shù)大于 2.5的鈦用在飛機(jī)上，主要是為了替代鋼，減輕結(jié)構(gòu)重量。又如，美國(guó)SR-71 高空高速偵察機(jī)(飛行馬赫數(shù)3，飛行高度26212米)鈦占飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量的93%，號(hào)稱“全鈦”飛機(jī)。當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)推重比從4 ~ 6提高到8 ~ 10，壓氣機(jī)出口溫度從200 ~ 300℃相應(yīng)提高到500 ~ 600℃時(shí)，原來(lái)由鋁制成的低壓壓氣機(jī)盤和葉片必須由鈦合金制成，或者高壓壓氣機(jī)盤和葉片必須由鈦合金而不是不銹鋼制成，以減輕結(jié)構(gòu)重量。20世紀(jì)70年代，航空發(fā)動(dòng)機(jī)鈦合金用量一般占結(jié)構(gòu)總重量的20%～30%，主要用于制造壓縮機(jī)零件，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)度耐腐蝕性和耐低溫性來(lái)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) 也使用鈦合金板焊件。

常用的熱處理方法是退火、固溶和時(shí)效處理。退火是為了消除內(nèi)應(yīng)力、提高塑性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，以獲得更好的綜合性能。通常α合金和（α+β）合金的退火溫度選擇在（α+β）─→β相變點(diǎn)以下120～200℃；固溶處理和時(shí)效處理是從高溫區(qū)快速冷卻獲得馬氏體α′相和亞穩(wěn)β相，然后亞穩(wěn)相在中溫區(qū)分解得到細(xì)小彌散的第二相粒子如α相或化合物，從而強(qiáng)化合金。通常(α+β)合金的淬火在(α+β)→低于β相變點(diǎn)40 ~ 100℃，亞穩(wěn)β合金在(α+β)→→β相變點(diǎn)以上40 ~ 80℃。老化溫度一般為450 ~ 550℃。

綜上所述，鈦合金的熱處理工藝可以概括如下：

1）消除應(yīng)力退火：目的是消除或減少加工過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。防止化學(xué)侵蝕，減少在某些腐蝕性環(huán)境中的變形。

2）完全退火：目的是獲得良好的韌性，改善可加工性，便于再加工，提高尺寸和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3）固溶處理和時(shí)效：為了提高強(qiáng)度，α鈦合金和穩(wěn)定的β鈦合金可以 不能通過(guò)熱處理來(lái)強(qiáng)化，只能在生產(chǎn)中退火。α β鈦合金和含有少量α相的亞穩(wěn)β鈦合金可以通過(guò)固溶處理和時(shí)效得到進(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、金屬熱處理工藝，如熱機(jī)械處理。編輯

鈦合金硬度大于HB350時(shí)特別難切削，小于HB300時(shí)容易粘刀，切削困難。但鈦合金的硬度只是難切的一個(gè)方面，關(guān)鍵還在于鈦合金本身的化學(xué)、物理、機(jī)械性能的綜合對(duì)機(jī)械加工性能的影響。鈦合金具有以下切削特性：

1)變形系數(shù)?。哼@是鈦合金切削的顯著特點(diǎn)，變形系數(shù)小于或接近1。前刀面上切屑滑動(dòng)摩擦的距離大大增加，加速了刀具磨損。

2)切削溫度高：因?yàn)殁伜辖鸬膶?dǎo)熱系數(shù)很小(僅相當(dāng)于45鋼的1/5～1/7)切屑與前刀面的接觸長(zhǎng)度很短，所以切削時(shí)產(chǎn)生的熱量不易擴(kuò)散出去，集中在切削區(qū)和切削刃附近的小范圍內(nèi)，切削溫度很高。在相同的切削條件下，切削溫度可以比切削45 鋼時(shí)高一倍以上。

3)單位面積的切削力大：主切削力比切鋼時(shí)小20左右%由于切屑與前刀面的接觸長(zhǎng)度很短，單位接觸面積的切削力大大增加，容易造成崩刃。同時(shí)，由于鈦合金的彈性模量小，加工時(shí)在徑向力的作用下容易產(chǎn)生彎曲變形，引起振動(dòng)，增加刀具磨損，影響零件精度。因此，要求工藝系統(tǒng)具有良好的剛性。

4)冷硬現(xiàn)象嚴(yán)重：由于鈦的化學(xué)活性高，在切削溫度高的情況下，容易吸收空氣中的氧和氮，形成硬而脆的表皮；同時(shí)，切削過(guò)程中的塑性變形也會(huì)造成表面硬化。冷淬不僅降低了零件的疲勞強(qiáng)度，還加劇了刀具磨損，這是切削鈦合金時(shí)非常重要的特征。

5)刀具易磨損：毛坯經(jīng)過(guò)沖壓、鍛造、經(jīng)過(guò)熱軋等加工方式后，形成硬脆不平的外皮，容易導(dǎo)致塌邊，成為鈦合金加工中去除硬皮最困難的工序。另外，由于鈦合金對(duì)刀具材料的化學(xué)親和力強(qiáng)，在切削溫度高單位面積切削力大的條件下，刀具容易發(fā)生粘結(jié)磨損。車削鈦合金時(shí)，有時(shí)前刀面的磨損甚至比后刀面更嚴(yán)重；進(jìn)給量f0.1 毫米/r，磨損主要發(fā)生在側(cè)面；當(dāng)f0.2 毫米/r，前刀面會(huì)磨損；用硬質(zhì)合金刀具精加工和半精加工時(shí)，后刀面的磨損為VBmax0.4 mm比較合適。

銑削時(shí)，由于鈦合金材料導(dǎo)熱系數(shù)低，切屑與前刀面接觸長(zhǎng)度極短，切削時(shí)產(chǎn)生的熱量不易擴(kuò)散出去，集中在切削變形區(qū)和切削刃附近的小范圍內(nèi)，加工時(shí)切削刃處的切削溫度會(huì)極高，大大縮短刀具壽命。對(duì)于鈦合金Ti6Al4V，在刀具強(qiáng)度和機(jī)床功率允許的情況下，切削溫度是影響刀具壽命的關(guān)鍵因素，而不是切削力。

切割鈦合金要從降低切割溫度和降低附著力兩方面入手，選擇紅色硬度好的、抗彎強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性能好、YG硬質(zhì)合金更適合作為對(duì)鈦合金親和力差的刀具材料。由于高速鋼的耐熱性較差，應(yīng)盡量使用硬質(zhì)合金制成的刀具。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硬質(zhì)合金會(huì)與鈦合金產(chǎn)生強(qiáng)烈的親和力，加劇刀具的粘結(jié)磨損，因此不適合切削鈦合金；對(duì)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)例如切削工具材料，適用于制造切削鈦合金的鉆頭、鉸刀、立銑刀、拉刀、絲錐等刀具。

使用金剛石和立方氮化硼作為工具切割鈦合金可以取得顯著的效果。如果天然金剛石刀具用乳化液冷卻，切削速度可達(dá)200 m/min；如果不使用切削液，在同樣的磨損量下，允許的切削速度只有100m/min。

在切割鈦合金的過(guò)程中，注意事項(xiàng)如下：

1)由于鈦合金彈性模量小，加工時(shí)工件的裝夾變形和應(yīng)力變形較大，會(huì)降低工件的加工精度；工件安裝時(shí)，夾緊力不能太大，必要時(shí)可加輔助支撐。

2)如果使用含氫的切削液，切削時(shí)高溫會(huì)釋放出氫，被鈦吸收，引起氫脆；它還可能在高溫下引起鈦合金的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。

3)切削液中的氯化物在使用時(shí)會(huì)分解或揮發(fā)有毒氣體，使用時(shí)應(yīng)采取安全防護(hù)措施，否則不應(yīng)使用；切割后應(yīng)及時(shí)用無(wú)氯清洗劑徹底清洗零件，去除含氯殘留物。

4)禁止使用鉛或鋅基合金、夾具與鈦合金銅、錫、鎘及其合金也被禁止。

5)所有接觸鈦合金的工人、固定裝置或其他設(shè)備必須干凈；鈦合金零件清洗后，一定要防止油脂或指紋污染，否則以后可能會(huì)造成鹽(氯化鈉)的應(yīng)力腐蝕。

6)一般情況下，切削鈦合金時(shí)沒(méi)有著火的危險(xiǎn)，只有在微切削時(shí)，切削出的小切屑才會(huì)著火燃燒。為了避免火災(zāi)，除了澆大量切削液外，還應(yīng)防止切屑堆積在機(jī)床上，刀具鈍后應(yīng)立即更換，或降低切削速度，提高進(jìn)給速度，增加切屑厚度。如遇火災(zāi)，應(yīng)使用滑石粉、石灰石粉末、干砂等滅火器材進(jìn)行滅火，嚴(yán)禁使用四氯化碳、二氧化碳滅火器不要加水，因?yàn)樗梢约铀偃紵?，甚至?dǎo)致氫氣爆炸。

熱處理過(guò)程中和熱處理后，為了去除金屬表面的氧化皮和各種污染物，降低裸露金屬表面的活性，以及鈦及其合金表面鹵素涂層保護(hù)層和各種功能涂層的涂裝過(guò)程前和涂裝過(guò)程中，大多需要進(jìn)行表面處理涂覆這種涂層的目的是改善金屬表面的性能，例如，防止腐蝕、氧化及磨損等。

鈦及其合金的酸洗條件取決于氧化層和現(xiàn)有反應(yīng)層的類型（特征）并且該層的種類受到高溫加熱過(guò)程和加工過(guò)程中溫度升高的影響（例如，鍛造、鑄造、焊接等）的影響。在較低的處理溫度或大約600倍時(shí)：在隨后的加熱溫度下只形成薄的氧化層，在高溫下氧化層附近形成富氧擴(kuò)散區(qū)，也必須用酸洗脫除去?？梢允褂酶鞣N除垢方法：去除厚氧化層和硬表面層的機(jī)械方法在熔融鹽浴中去除氧化皮的方法和在酸性溶液中通過(guò)酸洗脫去除氧化皮的方法。

在許多情況下，可以使用幾種方法的組合，例如，機(jī)械除銹后酸洗的組合，或者鹽浴和酸洗的組合在氧化層和擴(kuò)散層在較高溫度下形成的情況下，應(yīng)采用特殊的方法，但要在高溫下加熱到600倍：在高溫條件下形成的大部分氧化層可以通過(guò)普通酸洗溶解。

鈦合金重量輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)，所以在汽車工業(yè)中應(yīng)用廣泛，而應(yīng)用最廣泛的是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。用鈦合金制造發(fā)動(dòng)機(jī)零件有很多優(yōu)點(diǎn)。

鈦合金的低密度可以減少運(yùn)動(dòng)部件的慣性質(zhì)量，同時(shí)鈦氣門彈簧可以增加自由振動(dòng)，減弱車身振動(dòng)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出功率。

減少運(yùn)動(dòng)部件的慣性質(zhì)量，從而減少摩擦，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率。選擇鈦合金可以降低相關(guān)零件的載荷應(yīng)力，減小零件尺寸，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)和整車的質(zhì)量。零件慣性質(zhì)量的減少削弱了振動(dòng)和噪聲，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)性能。鈦合金在其他部位的應(yīng)用可以提高人的舒適性和汽車的美觀性。在汽車工業(yè)的應(yīng)用中，鈦合金在節(jié)能降耗方面發(fā)揮了不可估量的作用。

雖然鈦合金零件具有如此優(yōu)越的性能，但鈦及其合金要廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)還有很長(zhǎng)的路要走，包括價(jià)格高昂、成形性差，焊接性能差。

阻礙鈦合金在汽車工業(yè)中廣泛應(yīng)用的主要原因是成本高。

鈦合金的價(jià)格遠(yuǎn)高于其他金屬，無(wú)論是最初的冶煉還是后續(xù)的加工。汽車工業(yè)可接受的鈦零件成本為連桿鈦8 ~ 13美元/公斤，閥門用鈦材料13 ~ 20美元/kg，彈簧、用于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)和緊固件的鈦預(yù)計(jì)為8美元/kg以下。是鋁板的6 ~ 15倍，鋼板的45 ~ 83倍。

鈦和鈦合金的主要限制是它們?cè)诟邷叵屡c其他材料的化學(xué)反應(yīng)性差。這種特性迫使鈦合金有別于傳統(tǒng)的精煉、熔化和鑄造工藝不同，甚至經(jīng)常造成模具損壞；因此，鈦合金的價(jià)格變得非常昂貴。因此，它們最初大多用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)中、飛機(jī)，并用于石油化工等高科技行業(yè)。然而，由于空間技術(shù)的發(fā)展，、隨著人們生活水平的提高隨著人們生活質(zhì)量的提高，鈦合金逐漸被用于制造生活用品民生惠民工程但是這些產(chǎn)品的價(jià)格仍然偏高，而且大部分屬于高價(jià)產(chǎn)品，這是鈦合金能 不要結(jié)轉(zhuǎn)。

各國(guó)都在開(kāi)發(fā)低成本高性能的新型鈦合金，努力使鈦合金進(jìn)入市場(chǎng)潛力巨大的民用工業(yè)領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)外鈦合金材料的最新研究進(jìn)展主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

高溫鈦合金

世界上第一種研制成功的高溫鈦合金是Ti-6Al-4V，使用溫度300℃-350℃。隨后又相繼開(kāi)發(fā)出使用溫度為400℃的IMI550、BT3-1，IMI679在450～500℃時(shí)、IMI685、Ti-6246、Ti-6242等合金。已成功用于軍用和民用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的新型高溫鈦合金有。英國(guó)的IMI829、IMI834合金；美國(guó)的Ti-1100合金；俄羅斯 s BT18Y、BT36合金等。表7列出了一些國(guó)家新型高溫鈦合金的最高使用溫度。

近年來(lái)，國(guó)外已采用快速凝固技術(shù)/粉末冶金技術(shù)、作為高溫鈦合金的發(fā)展方向，纖維或顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的發(fā)展可以將鈦合金的使用溫度提高到650℃以上。美國(guó)麥道公司采用快速凝固/粉末冶金技術(shù)已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)出高純度、高密度鈦合金，其在760℃時(shí)的強(qiáng)度與室溫下使用的鈦合金相當(dāng)。

鈦鋁化合物

與一般鈦合金相比，鈦鋁化合物是基鈉Ti3Al（α2）和TiAl（γ）金屬間化合物最大的優(yōu)點(diǎn)是高溫性能（最高工作溫度分別為816℃和982℃）抗氧化能力強(qiáng)、抗蠕變性好，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(lái)航空發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)結(jié)構(gòu)件最具競(jìng)爭(zhēng)力的材料。

基于Ti3Al有兩種鈦合金Ti-21Nb-14Al和Ti-24Al-14Nb-v-5Mo在美國(guó)開(kāi)始量產(chǎn)。其他開(kāi)發(fā)的基于Ti3Al的鈦合金是Ti-24Al-11Nb、Ti25Al-17Nb-1Mo和Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo等。TiAl（γ）鈦基鈦合金關(guān)注的是Ti的成分范圍-46-52）Al-1-10）M（at.，此處M為v、Cr、Mn、Nb、Mn、鉬和鎢中的至少一種元素。Ti等TiAl3 3基鈦合金開(kāi)始受到關(guān)注-65Al-10Ni合金。

高強(qiáng)高韌β型

β鈦合金最初是由Crucible公司在20世紀(jì)50年代中期開(kāi)發(fā)的（Ti-13v-11Cr-3Al）β鈦合金冷熱加工性好，易鍛造，可軋制、焊接，通過(guò)固溶體-時(shí)效處理可以獲得更高的力學(xué)性能、良好的耐環(huán)境性以及強(qiáng)度和斷裂韌性的良好組合。新型高強(qiáng)高韌β鈦合金是以下類型中最具代表性的。

Ti1023（Ti-10v-2Fe-al）這種合金的性能與飛機(jī)結(jié)構(gòu)中常用的30CrMnSiA高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼相當(dāng)，具有優(yōu)良的鍛造性能；

Ti153（Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn）該合金的冷加工性能優(yōu)于工業(yè)純鈦，時(shí)效后的室溫抗拉強(qiáng)度可達(dá)1000MPa以上；

β21S（Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-2Si）這種合金是美國(guó)鈦金屬公司蒂梅特分部研制的一種新型抗氧化合金、超高強(qiáng)度鈦合金，具有良好的抗氧化性和優(yōu)良的冷熱加工性，可制成厚度為0.064毫米鋁箔；

日本鋼管公司（NKK）研制成功的SP-700（Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe）鈦合金，具有高達(dá)2000的高強(qiáng)度和超塑伸長(zhǎng)率%和超塑成形溫度比ti-6Al-4V低140℃，可以替代Ti-6Al-4V合金是由超塑性形成的-擴(kuò)散連接（SPF/DB）制造各種航空部件的技術(shù)；

俄羅斯開(kāi)發(fā)的BT-22（TI-5v-5Mo-1Cr-5Al）其抗拉強(qiáng)度可達(dá)1105MPA以上。

阻燃鈦合金

常規(guī)鈦合金在一定條件下容易燃燒烷烴，這大大限制了其應(yīng)用。針對(duì)這種情況，各國(guó)都展開(kāi)了阻燃鈦合金的研究，并取得了一些突破。美國(guó)研制的合金 c（也稱為Ti-1720），標(biāo)稱成分為50Ti-35v-15Cr（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）一種對(duì)連續(xù)燃燒不敏感的阻燃鈦合金，已用于F119發(fā)動(dòng)機(jī)。BTT-1和BTT-3是俄羅斯研發(fā)的阻燃鈦合金，都是Ti-Cu-鋁基合金具有良好的熱變形性能，可用于制造復(fù)雜零件。

醫(yī)用鈦合金

鈦無(wú)毒、質(zhì)輕、強(qiáng)度高，生物相容性好，是一種理想的醫(yī)用金屬材料，可用作植入人體的植入物。鈦仍廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域-6Al-4v ELI合金。但后者會(huì)析出極少量的釩鋁離子，降低其細(xì)胞適應(yīng)性，可能對(duì)人體造成傷害這個(gè)問(wèn)題早就引起了醫(yī)學(xué)界的廣泛關(guān)注。美國(guó)早在80年代中期就開(kāi)始研發(fā)無(wú)鋁、無(wú)釩、具有生物相容性的鈦合金，用于骨科。日本、英國(guó)等國(guó)家也在這方面做了大量的研究工作，取得了一些新的進(jìn)展。比如日本開(kāi)發(fā)了一系列生物相容性優(yōu)異的α β鈦合金，其中就包括Ti-15Zr-4Nb_4ta-2Pd、Ti-15Zr-4Nb-aTa-2Pd-20~0.05N、Ti-15Sn-4Nb-2Ta-2Pd和Ti-15Sn-4nb-2Ta-2Pd-20，這些合金的腐蝕強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和耐腐蝕性優(yōu)于鈦-6Al-4v 3 伊萊。與α β鈦合金相比，β鈦合金具有更高的強(qiáng)度水平更好的缺口性能和韌性，更適合作為植入物植入人體。在美國(guó)，已有五種β鈦合金被推薦到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，即TMZFTM（TI-12Mo-^Zr-2Fe）Ti-13Nb-13Zr、時(shí)間表 21SRx（TI-15Mo-2.5Nb-2Si）Tiadyne 1610（Ti-16Nb-9.5Hf）和Ti-15Mo。估計(jì)這種近期會(huì)有很高的強(qiáng)度、低彈性模量?jī)?yōu)良的成形性和耐蝕性的LuTi合金有可能取代廣泛應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域的Ti-6Al-4V ELI合金。