鈦在上世紀(jì)50年代走向工業(yè)化，是一種具有優(yōu)秀綜合性能的新型結(jié)構(gòu)材料。鈦擁有密度小，比強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度高，塑性、韌性好，耐腐蝕好，線膨脹系數(shù)低，生理相容性好，具有儲(chǔ)氫、超導(dǎo)、形狀記憶功能等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此鈦被稱為太空金屬、海洋金屬、智能金屬。 

鈦的密度為 4.51 g/cm3，屬輕金屬；熔點(diǎn)比較高，約為 1688℃，比熱容為 522 J/(kg·K)，導(dǎo)熱率 16 J/(m·s·K)；鈦在常溫下強(qiáng)度高，并且在高溫下也能保持比較高的強(qiáng)度。鈦的耐腐蝕性能優(yōu)異，在水和空氣中，鈦可以在短時(shí)間內(nèi)和氧反應(yīng)，在其表面生成一層致密的氧化膜，這層氧化膜使鈦具有良好的耐腐蝕性。此外，鈦還具有良好的塑、韌性。 

鈦具有2 種晶格結(jié)構(gòu)：882℃以下為密排六方晶格結(jié)構(gòu)，稱為 α 鈦；882℃以上為體心立方晶格結(jié)構(gòu)，稱為 β 鈦。通過合金化的方法，可以改變相穩(wěn)定存在的溫度范圍，使得 α 鈦和 β 鈦在室溫下存在。α 鈦合金是含有 α 穩(wěn)定元素鋁和中性強(qiáng)化元素錫等的鈦合金。α 鈦合金有良好的熱穩(wěn)定性，蠕變強(qiáng)度，組織穩(wěn)定性，低溫力學(xué)性能和焊接性；β 鈦合金含有高比例的 β 穩(wěn)定元素 Mo 和 V 等；α+β 鈦合金的組織是由 α 鈦為基的固溶體和 β 鈦為基的固溶體兩相組成。 

1、鈦合金材料的優(yōu)異性能

與其它材料相比，鈦合金材料具有以下特點(diǎn)。 

1）鈦的密度小、強(qiáng)度高。鈦的密度，僅為鐵的57.4%，銅的  50.7%。鈦合金的比強(qiáng)度是常用工業(yè)合金中最大的，為不銹鋼的 3.5 倍，是鋁合金的 1.3 倍，是鎂合金的 1.7 。 

2）耐蝕性能優(yōu)異。由于鈦能在表面形成致密的鈍性氧化膜，所以鈦在海水、濕氯氣、亞氯酸鹽及次氯酸鹽溶液、硝酸、鉻酸、金屬氯化物、硫化物、除草酸和大于 10%的甲酸外的有機(jī)酸、5%以下的硫酸、鹽酸、磷酸等很多腐蝕性介質(zhì)中不被腐蝕。鈦表面的鈍化膜有很強(qiáng)的自愈和再生能力，即使遇到機(jī)械磨損等情況也能迅速生成新的氧化膜，完全滿足鈦在一般情況下的耐腐蝕性要求。鈦在海水中的耐腐蝕性要高于不銹鋼、鋁合金和鎳基合金。 

3）高溫性能好。鈦的耐熱性能好，通常鋁在 150℃，不銹鋼在 310℃即失去了原有的較高的力學(xué)性能，而鈦合金在 500℃左右仍保持良好的力學(xué)性能，有些鈦合金的工作溫度可高達(dá) 550℃，并有可能在未來達(dá)到 700℃。 

4）低溫性能好。鈦合金在低溫下依然可以保持較高的強(qiáng)度、塑性及韌性。 

2、 鈦及鈦合金的應(yīng)用 

材料的應(yīng)用取決于其性能，由于鈦合金這些優(yōu)秀的性能，有關(guān)鈦合金材料的應(yīng)用領(lǐng)域，旭隆金屬結(jié)合航天航空、化工、醫(yī)療器械以及海洋工程等領(lǐng)域，分享如下：

1） 鈦在航空工業(yè)中的應(yīng)用 

鈦的應(yīng)用起始于 20 世紀(jì) 50 年代初，最早應(yīng)用于航空工業(yè)。鈦合金具有較高的比強(qiáng)度，鈦合金的強(qiáng)度和鋼相近但密度遠(yuǎn)小于鋼；并且鈦耐熱性能好，鈦熔點(diǎn)為 1668℃，遠(yuǎn)高于鋁和鎂，再結(jié)晶溫度也高達(dá) 600℃。由于這些特性，鈦合金適合用于制造飛機(jī)，航天飛船的部件。目前，大約一半以上的鈦材應(yīng)用于航天航空領(lǐng)域，主要運(yùn)用在航空發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)體和機(jī)載設(shè)備上。鈦的應(yīng)用始于軍用飛機(jī)，目前美國的 B-1 轟炸機(jī)中使用了約 21%的鈦合金作為結(jié)構(gòu)材料。從上世紀(jì) 60年代開始，鈦合金開始應(yīng)用于商業(yè)飛機(jī)，在世界上最成功的商用飛機(jī)波音系列飛機(jī)中，鈦材使用比例也逐漸提高，其中從波音 707 的 0.3%增加到波音 777 的 9.4%。 

2）鈦在海洋工程中的應(yīng)用 

鈦在船舶及海洋領(lǐng)域的諸多方面有著重要應(yīng)用，被稱為“海洋金屬”。海水有較強(qiáng)的腐蝕性，這就要求用于海洋中的材料具備良好的耐腐蝕性；另外應(yīng)用于海洋中的材料要長期受海水沖刷與海浪周期性沖擊，因而對(duì)材料的綜合力學(xué)性能也有較高要求。鈦的力學(xué)性能好，耐腐蝕能力極強(qiáng)，在海水及潮濕環(huán)境下幾乎不會(huì)被腐蝕，綜合性能遠(yuǎn)優(yōu)于不銹鋼、鋁合金、銅等傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)材料  ，是艦船、海洋工程的理想材料。例如，TA16 和 TA17 鈦合金已經(jīng)運(yùn)用于俄羅斯?jié)撏е校瑯O大地提高了潛艇的戰(zhàn)斗性能和安全可靠性。鈦在海洋開發(fā)中也顯得越來越重要，主要涉及海上采油設(shè)備、海水淡化等。在海上采油設(shè)備中，設(shè)備要經(jīng)常接觸海水、原油、氯化物、硫化物的腐蝕；還有承受工作載荷和風(fēng)浪沖擊。鈦材制作的海水海洋工程設(shè)備，雖然一次性投資大，但是維護(hù)費(fèi)用低，使用時(shí)間越長經(jīng)濟(jì)效益越明顯，通常鈦制設(shè)備的設(shè)計(jì)壽命高達(dá)50 年，壽命遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)金屬材料。 

3）鈦在民用工業(yè)中的應(yīng)用 

鈦合金在化工、冶金、電力等民用工業(yè)上也越來越受到重視。在石油加工過程中，加工設(shè)備要經(jīng)常接觸高溫、高壓、腐蝕介質(zhì)，傳統(tǒng)材料在服役期間常常會(huì)發(fā)生安全事故。為了解決這些問題，目前國內(nèi)外都逐漸開始采用鈦合金作為制作工業(yè)設(shè)備的材料。鈦制設(shè)備應(yīng)用于沿海發(fā)電站冷凝器，有效解決了不銹鋼及銅合金因腐蝕而漏氣帶來的問題；煉油廠中采用鈦制設(shè)備有效減少了因?yàn)榱蚧锏雀g而帶來的巨大的經(jīng)濟(jì)損失；此外鈦合金也越來越多地應(yīng)用于生產(chǎn)酸、堿、化肥、農(nóng)藥的生產(chǎn)中。鈦合金的廣泛應(yīng)用，在一定程度上促進(jìn)了工業(yè)的發(fā)展。 

4）鈦在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用 

鈦密度小、耐腐蝕性好、無毒性，是制作醫(yī)療器械的重要材料。鈦應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，主要是被用作人體植入件、手術(shù)器械。在常被制作成人體骨骼和人體關(guān)節(jié)用于人體硬組織修復(fù)的金屬材料中，鈦的彈性模量和人體最接近，大約80-110GPa，這樣的彈性模量可以減輕金屬種植體與骨骼組織見的機(jī)械不適應(yīng)。鈦的熱導(dǎo)率低，僅為金合金的 1/17，用于制作假牙能有效保護(hù)牙髓、避免冷熱刺激作用。鈦用于手術(shù)器械的好處有減輕重量，耐腐蝕性好且無毒。 

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