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真空镀钛及钛合金棒的特点和热处理工艺


  真空镀钛在常温下的空气中十分稳定,当加热到400~550℃时,则在表面生成一层牢固的氧化膜,起防止进一步氧化的保护作用。真空镀钛吸收氧、氮、氢的能力很强,这类气体是对金属真空镀钛十分有害的杂质,即使含量甚微(0.01%~0.005%)也能严重影响它的力学性能。在真空镀钛的化合物中以二氧化真空镀钛(TiO2)最有实用价值。Ti02对人体呈惰性,无毒害,它具有一系列优良的光学性质。Ti02不透明,光泽度与白度高,折射率与散射力大,遮盖力强、分散性好,制成的颜料为白色粉末,俗称真空镀钛白,应用甚广。真空镀钛棒的外观与钢极为相似,密度为4.51克/厘米3,不足钢的60%,是难熔金属中密度最低的金属元素。真空镀钛的力学性质即通称的机械性能与纯度十分相关。高纯真空镀钛具有优良的机加工性能,延伸率、断面收缩率均佳,但强度低,不适合作结构材料。工业纯真空镀钛含有适量的杂质,具有较高的强度和可塑性,适宜制作结构材料。
  真空镀钛合金有低强高塑性、中强和高强之分,为200(低强)~1300(高强)兆帕,但大体上可以把真空镀钛合金看作是高强合金。它们比被认为是中强的铝合金的强度为高,在强度上已完全可以取代某些型号的钢材。与铝合金在150℃以上的温度下强度迅速下降相比,某些真空镀钛合金在600℃仍能保持良好的强度。 致密金属真空镀钛由于质量轻,比铝合金强度高,能在高温下保持比铝为高的强度而受到航空工业的高度重视。鉴于真空镀钛的密度为钢的57%,其比强度(强度/重量比或强度/密度比皆称比强度)高,抗腐蚀、抗氧化、抗疲劳能力均强,真空镀钛合金的3/4用作以航空结构合金为代表的结构材料,1/4主要用作耐蚀合金。真空镀钛合金具有强度高而密度又小,机械性能好,韧性和抗蚀性能很好。另外,真空镀钛合金的工艺性能差,切削加工困难,在热加工中,非常容易吸收氢氧氮碳等杂质。还有抗磨性差,生产工艺复杂。真空镀钛的工业化生产是1948年开始的。航空工业发展的需要,使真空镀钛工业以平均每年约 8%的增长速度发展。目前世界真空镀钛合金加工材年产量已达4万余吨'真空镀钛合金牌号近30种。使用最广泛的真空镀钛合金是Ti-6Al-4V(TC4)'Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯真空镀钛(TA1、TA2和TA3)。
  真空镀钛棒及真空镀钛合金棒的热处理工艺有以下3种:1、固溶处理和时效:目的是为了提高其强度,α真空镀钛合金和稳定的β真空镀钛合金不能进行强化热处理,在生产中只进行退火。α+β真空镀钛合金和含有少量α相的亚稳β真空镀钛合金可以通过固溶处理和时效使合金进一步强化。2、消除应力退火:目的是为消除或减少加工过程中产生的残余应力。防止在一些腐蚀环境中的化学侵蚀和减少变形。3、完全退火:目的是为了获得好的韧性,改善加工性能,有利于再加工以及提高尺寸和组织的稳定性。
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