钛与钛合金

　钛是一种化学元素，化学符号Ti，原子序数22，是一种银白色的过渡金属，其特征为重量轻、强度高、具金属光泽，亦有良好的抗腐蚀能力（包括海水、王水及氯气）。由于其稳定的化学性质，良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱，以及高强度、低密度，故被美誉为“太空金属”。

　　钛最有用的两个特性是，抗腐蚀性，及金属中最高的强度－重量比。在非合金的状态下，钛的强度跟某些钢相若，但却还要轻45%。有两种同素异形体和五种天然的同位素，由46Ti到50Ti，其中丰度最高的是48Ti（73.8%）。

　　尽管钛有优势特性非常强大，但它被应用到我们的生活却都是以合金的形式。钛合金就是以钛为基础加入其他元素组成的合金。那么钛合金为什么会被广泛应用呢？下面我们来了解一下钛合金的一些性能：

　　强度高：

　　钛合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右，仅为钢的60%，纯钛的密度才接近普通钢的密度，一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。因此钛合金的比强度（强度/密度）远大于其他金属结构材料，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零部件。飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。

　　热强度高：

　　使用温度比铝合金高几百度，在中等温度下仍能保持所要求的强度，可在450～500℃的温度下长期工作这两类钛合金在150℃～500℃范围内仍有很高的比强度，而铝合金在150℃时比强度明显下降。钛合金的工作温度可达500℃，铝合金则在200℃以下。

　　抗蚀性好：

　　钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。

　　低温性能好：

　　钛合金在低温和超低温下，仍能保持其力学性能。低温性能好，间隙元素极低的钛合金，如TA7，在-253℃下还能保持一定的塑性。因此，钛合金也是一种重要的低温结构材料。

　　化学活性大：

　　钛的化学活性大，与大气中O、N、H、CO、CO2、水蒸气、氨气等产生强烈的化学反应。含碳量大于0.2%时，会在钛合金中形成硬质TiC；温度较高时，与N作用也会形成TiN硬质表层；在600℃以上时，钛吸收氧形成硬度很高的硬化层；氢含量上升，也会形成脆化层。吸收气体而产生的硬脆表层深度可达0.1～0.15 mm，硬化程度为20%～30%。钛的化学亲和性也大，易与摩擦表面产生粘附现象。

　　导热弹性小：

　　钛的导热系数λ=15.24W/（m.K）约为镍的1/4，铁的1/5，铝的1/14，而各种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降50%。钛合金的弹性模量约为钢的1/2，故其刚性差、易变形，不宜制作细长杆和薄壁件，切削时加工表面的回弹量很大，约为不锈钢的2～3倍，造成刀具后刀面的剧烈摩擦、粘附、粘结磨损。

　　正因为钛合金的强度高而密度又小，机械性能好，韧性和抗蚀性能都很好。所以钛合金成为了在航空航天工业中使用的一种新型的重要结构材料。同时被广泛应用在汽车工业中，应用钛合金最多的是汽车发动机系统。另外，钛合金不仅仅被用于工业用品上，我们日常生活中也经常用到钛合金，如：高尔夫球头、手镯、戒子、筷子、水杯等等！随着我们生活水平的提高，对生活用品的需求要会相应的提高。而钛制品必将成为我们下一阶段的生活必需品！

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