鈦是1950 年代開發(fā)的重要結(jié)構(gòu)金屬。鈦合金因其比強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高而被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。世界上許多國(guó)家已經(jīng)認(rèn)識(shí)到鈦合金材料的重要性，對(duì)其進(jìn)行了研究和開發(fā)，并得到了實(shí)際應(yīng)用。鈦是元素周期表中的IVB元素。它看起來像鋼，熔點(diǎn)為1672℃。它是一種難熔金屬。鈦在地殼中含量豐富，遠(yuǎn)高于銅、鋅、錫、鉛等常見金屬。我國(guó)鈦資源極其豐富。僅在四川攀枝花發(fā)現(xiàn)的超大型釩鈦磁鐵礦中，伴生鈦金屬儲(chǔ)量約4.2億噸，接近國(guó)外已探明的鈦總儲(chǔ)量。鈦合金可分為耐熱合金、高強(qiáng)度合金、耐腐蝕合金（鈦鉬、鈦鈀合金等）、低溫合金和特殊功能合金（鈦鐵儲(chǔ)氫材料）和鈦鎳記憶合金）等。

　　鈦及其合金具有比強(qiáng)度高、抗氧化、耐氯離子腐蝕、生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用于航空航天、海洋工程、游艇制造、島礁建設(shè)、海水淡化、醫(yī)療器械等行業(yè)，應(yīng)用廣泛

　　國(guó)標(biāo)牌號(hào):TA1、TA2、TA3、TA7、TA9、TA10、TC4、TC4ELI、TC6、TC9、TC10、TC11

　　美標(biāo)牌號(hào):GR1、GR2、GR3、GR5、GR7、GR12

　　TA1是一種α結(jié)構(gòu)鈦合金，具有優(yōu)良的沖壓性能和焊接性能，以及良好的機(jī)械加工性能。常用于制造低于 350°C 的零件和受力小，可加工各種形狀復(fù)雜的沖壓成型件。由于TA1鈦合金常溫成型時(shí)回彈較嚴(yán)重，成型穩(wěn)定性差，成型件尺寸精度較低。因此，在生產(chǎn)中經(jīng)常采用“板材成型+焊接+熱校準(zhǔn)”。高精度制造的“形”工藝

　　TA1 鈦合金薄板質(zhì)量輕、耐腐蝕，并且具有良好的力學(xué)性能，除了在航空航天、醫(yī)療等傳統(tǒng)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，近些年還涉及到高端櫥柜等，比如抑菌水槽和嬰兒碗等。

　　TA1 含鈦Ti：1.0~2.5，鋁Al： 0.7~2.0，錳Mn：0.30，鐵Fe：0.08，碳C：0.05，氮N：0.012，氫H：0.15，氧O：0.10，其他元素單一總和余：0.40

　　TA2 鈦(Ti) 余量,鐵(Fe)≤0.30,碳(C)≤0.10,氮(N)≤0.05,氫(H)≤0.015,氧(O)≤0.25。

　　TA4抗拉強(qiáng)度比工業(yè)純鈦稍高，可做中等強(qiáng)度范圍的結(jié)構(gòu)材料。國(guó)內(nèi)主要用作焊絲。TA4鈦(Ti) 余量，鐵(Fe)≤0.30,碳(C)≤0.08,氮(N)≤0.05,氫(H)≤0.015,氧(O)≤0.20,鋁(Al）5.5～6.75，釩（V）3.5~4.5

　　TC4 鈦(Ti) 余量,鐵(Fe)≤0.1,碳(C)≤0.03,氮(N)≤0.01,氫(H)≤0.01,氧(O)≤0.20，鋁（Al）5.6～6.19，V 4.18 。

　　鈦在鋼坯加熱、鍛造、熱軋等生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生氧化皮和一定厚度的富氧層。富氧層是由氧原子在高溫氣氛中擴(kuò)散和固溶形成的。一般來說，富氧層破壞塑性和韌性。因此，在熱軋板“噴丸+酸洗”過程中，需要去除表面氧化皮和富氧層。然而，去除富氧層會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)率下降。由于鈦具有表面硬度低、耐磨性差等缺點(diǎn)，限制了其在摩擦環(huán)境中的應(yīng)用。需要表面硬化技術(shù)。提高耐磨性的技術(shù)。氧作為α相的穩(wěn)定元素，是重要的間隙固溶強(qiáng)化元素，具有很高的固溶度，在金屬表面附近形成一定厚度的富氧硬化層。對(duì)于一些耐磨性要求高、塑性韌性要求不高的零件，可以保留富氧層，以增加零件的耐磨性。 TA1為α單相結(jié)構(gòu)，TC4為α+β兩相結(jié)構(gòu)。兩種結(jié)構(gòu)的差異會(huì)影響氧化皮的成分和富氧層的厚度。

　　(1)TC4疏松多孔的氧化皮結(jié)構(gòu)促進(jìn)氧傳質(zhì)，加速氧化，不僅使TC4氧化皮粗糙，而且使TC4氧化皮明顯厚于TA1氧化皮。

　　(2)TA1和TC4的富氧層厚度分別為5 μm和60 μm。TC4氧化皮的多孔結(jié)構(gòu)促使TC4產(chǎn)生比TA1更厚的富氧層。

　　(3)硬化層厚度與富氧層厚度基本一致，說明富氧層中氧原子間隙的固溶強(qiáng)化作用促進(jìn)了硬化層的生成。

　　鈦是一種新型金屬，鈦的性能與所含碳、氮、氫、氧等雜質(zhì)含量有關(guān)，最純的碘化鈦雜質(zhì)含量不超過0.1%，但其強(qiáng)度低、塑性高。99.5%工業(yè)純鈦的性能為：密度ρ=4.5g/立方厘米，熔點(diǎn)為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%，斷面收縮率ψ=25%，彈性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。

　　主要分類

　　α鈦合金

　　它是α相固溶體組成的單相合金，不論是在一般溫度下還是在較高的實(shí)際應(yīng)用溫度下，均是α相，組織穩(wěn)定，耐磨性高于純鈦，抗氧化能力強(qiáng)。在500℃～600℃的溫度下，仍保持其強(qiáng)度和抗蠕變性能，但不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，室溫強(qiáng)度不高。

　　α合金含有一定量的穩(wěn)定α相的元素，主要由處于平衡狀態(tài)的α相組成。阿爾法合金比重小，熱強(qiáng)度好，焊接性好，耐腐蝕性能優(yōu)良。缺點(diǎn)是常溫強(qiáng)度低，通常用作耐熱、耐腐蝕材料。 α合金一般可分為全α合金（TA7）、近α合金（Ti-8Al-1Mo-1V）和含有少量化合物的α合金（Ti-2.5Cu）。

　　β鈦合金

　　它是β相固溶體組成的單相合金，未熱處理即具有較高的強(qiáng)度，淬火、時(shí)效后合金得到進(jìn)一步強(qiáng)化，室溫強(qiáng)度可達(dá)1372～1666 MPa；但熱穩(wěn)定性較差，不宜在高溫下使用。

　　β合金中含有大量穩(wěn)定β相的元素，可使高溫β相全部保持在室溫。 β合金一般可分為可熱處理β合金（亞穩(wěn)態(tài)β合金和近亞穩(wěn)態(tài)β合金）和熱穩(wěn)定β合金?？蔁崽幚恙潞辖鹪诖慊馉顟B(tài)下具有優(yōu)良的塑性，時(shí)效處理后抗拉強(qiáng)度可達(dá)130~140kgf/mm2。 β合金一般用作高強(qiáng)度高韌性材料。缺點(diǎn)是比重高、成本高、焊接性能差、切割困難。

　　α+β鈦合金

　　它是雙相合金，具有良好的綜合性能，組織穩(wěn)定性好，有良好的韌性、塑性和高溫變形性能，能較好地進(jìn)行熱壓力加工，能進(jìn)行淬火、時(shí)效使合金強(qiáng)化。熱處理后的強(qiáng)度約比退火狀態(tài)提高50%～100%；高溫強(qiáng)度高，可在400℃～500℃的溫度下長(zhǎng)期工作，其熱穩(wěn)定性次于α鈦合金。

　　(α+β)合金中含有一定量的穩(wěn)定的α相和β相元素，合金組織在平衡狀態(tài)下為α相和β相。 (α+β)合金具有中等強(qiáng)度，可通過熱處理強(qiáng)化，但焊接性能較差。 (α+β)合金應(yīng)用廣泛，Ti-6Al-4V合金的產(chǎn)量占所有鈦材料的一半以上。

　　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，α+β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）、低溫合金以及特殊功能合金（鈦-鐵貯氫材料和鈦-鎳記憶合金）等。典型合金的成分和性能見表。

　　熱處理 鈦合金通過調(diào)整熱處理工藝可以獲得不同的相組成和組織。一般認(rèn)為細(xì)小等軸組織具有較好的塑性、熱穩(wěn)定性和疲勞強(qiáng)度；針狀組織具有較高的持久強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度和斷裂韌性；等軸和針狀混合組織具有較好的綜合性能。

　　鈦棒生產(chǎn)狀態(tài)：熱加工狀態(tài)（R）冷加工狀態(tài)（Y）退火狀態(tài) (M)固溶態(tài) (ST)鈦棒制造工藝：熱鍛-熱軋-車燈（拋光）鈦棒執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2965-2007、GB/T、Q/BS5331-91美標(biāo)：ASTM B348、ASTM F136、ASTM F67、AMS4928參考標(biāo)準(zhǔn)1：GB 228金屬拉伸試驗(yàn)方法2：GB/T 3620.1 鈦及鈦合金牌號(hào)及化學(xué)成分3：GB/T3620.2鈦及鈦合金加工品化學(xué)成分及允許偏差4：GB 4698海綿鈦、鈦及鈦合金化學(xué)分析方法二、技術(shù)要求1：鈦及鈦合金棒材的化學(xué)成分應(yīng)符合GB/T 3620.1的要求。需要重復(fù)檢驗(yàn)時(shí)，其化學(xué)成分允許偏差應(yīng)符合GB/T 3620.2的要求。2：熱加工棒材的直徑或邊長(zhǎng)及其允許偏差應(yīng)符合表1的要求。3：經(jīng)過熱加工、車（磨）棒和冷軋后，冷拔棒材直徑的允許偏差應(yīng)符合表2的要求。4：熱加工后車削（拋光）棒材的不圓度應(yīng)不大于其尺寸公差的一半。5：加工棒材不定長(zhǎng)為300-6000mm，退火棒材不定長(zhǎng)為300-2000mm，定長(zhǎng)或雙倍長(zhǎng)度應(yīng)在不定長(zhǎng)范圍內(nèi)。定長(zhǎng)允許偏差為+20mm；雙尺的長(zhǎng)度也包括在鋼筋的切割量中，每切割量為5mm。定長(zhǎng)或雙尺長(zhǎng)度應(yīng)在合同中注明。醫(yī)用鈦棒規(guī)格：軋制￠8.0---40mm×L；鍛件￠40---150mm×L金相組織：純鈦晶粒度不小于5級(jí)，TC4鈦合金符合A1-A9。表面：黑皮面、汽車拋光面、拋光面（H11、H9、H8）醫(yī)用鈦棒性能（參照?qǐng)?zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：GB/T-2007、ASTM F67/F136）。醫(yī)用鈦棒力學(xué)性能按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T-2007執(zhí)行；如需看美標(biāo)ASTM F67/F136醫(yī)用鈦棒產(chǎn)品，請(qǐng)看純鈦棒ASTM F67、鈦合金棒ASTM F136

　　鈦板有兩種執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T3621-2007、GB/T-2007，

　　美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)為ASTM B265、ASTM F136、ASTM F67、AMS4928。參考標(biāo)準(zhǔn)1：GB 228金屬拉伸試驗(yàn)方法2：GB/T 3620.1 鈦及鈦合金牌號(hào)及化學(xué)成分3：GB/T3620.2鈦及鈦合金加工品化學(xué)成分及允許偏差4：GB 4698海綿鈦、鈦及鐵合金化學(xué)分析方法鈦板鍛造工藝熱鍛是在金屬再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的鍛造工藝。熱軋是在高于再結(jié)晶溫度的溫度下進(jìn)行的軋制過程。冷軋 塑性變形溫度低于恢復(fù)溫度的軋制過程。退火：將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時(shí)間，然后以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s（通常是緩慢冷卻，有時(shí)是受控冷卻）的金屬熱處理工藝。酸洗：將零件浸入硫酸等水溶液中，以去除金屬表面的氧化物和其他薄膜。是電鍍、搪瓷、滾壓等的前處理或中間處理。鈦板的特性1、鈦種板是表面氧化膜，相當(dāng)于一種良好的耐用耐磨脫毛劑，使用鈦種板節(jié)省了分離劑，使板易于剝離，省去了前處理工序的種子盤。鈦晶種板比銅晶種板輕一半。2、鈦種板的使用壽命是銅種板的3倍以上，根據(jù)使用條件可達(dá)10～20年。3、鈦種板制成的電解銅晶體結(jié)構(gòu)致密，表面光滑，質(zhì)量?jī)?yōu)良。4、由于鈦種板不需要涂分離劑，可以避免銅電解液的污染。5、提高電解銅產(chǎn)能，降低生產(chǎn)成本，從而獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。