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      5機械制造

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      6木器加工

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      7食品醫療

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      8環保工程

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      常見問題/ Common encyclopedia

      鈦金屬材料的廣泛應用領域

      鈦是英國科學家格內戈爾于1791年首先從鈦鐵礦石中發現的,1795年德國化學家克拉普洛特也從金紅石中發現了這一元素,并命名為“鈦”。由于鈦的化學活性高,在它被發現的120年后的1910年才首次提煉出金屬鈦,1940年用鎂還原法制得了海綿鈦,從此奠定了鈦的工業生產方法的基礎。    鈦在地殼中的儲量非常豐富,它僅次于鐵、鋁、鎂,居第四位,比常用金屬銅、鎳、鉛、鋅的總和還多十幾倍。工業上用來生產鈦的礦石有金紅石、鈦鐵礦和鈦磁鐵礦。    金屬鈦具有很多優良的性能:鈦的比重為4.5g/cm3,僅為普通結構鋼的56%,而強度與普通結構鋼相當或更高,在金屬結構材料中,鈦的比強度是最高的。    鈦的熔點為1668℃,比鐵、鎳稍高,比鋁、鎂的熔點高1000℃以上。因此,作為輕金屬結構材料,鈦合金具有比鋁、鎂合金好得多的熱強性,最高使用溫度可達600℃。    鈦在氧化性氣氛中極易在表面與氧形成一層堅固的氧化物薄膜,是其在氧化性酸、堿、鹽介質,特別是在濕氯氣和海水中,具有優異的抗腐蝕性能。    鈦具有同素異構的結晶構造,885℃以上為密排六方晶格的β相,以下為體心立方晶格的α相。因此,加入不同的合金元素后,鈦合金可分成α-、β-和α+β三類。鈦的同素異構性使其在加入不同合金元素時能得到性能截然不同的合金和具有大的熱處理效應。    鈦的膨脹系數為8.2×10-6/℃,較一般結構金屬小,在急冷急熱時應力小,適于在溫度變化的環境中使用。    鈦具有好的韌性和抗疲勞性能,焊接性能也很好。鈦的低溫性能好,在-196℃下,也不呈現低溫脆性,這些性能都非常適合結構運用。    鈦的導熱系數小、無磁,某些鈦合金還具有超導性能、記憶性能和貯氫性能等功能。    由于鈦所具有的一系列優良性能,資源又很豐富,鈦的工業生產問世后,立即受到世界普遍高度重視。1947年美國率先實現海綿鈦生產工業化,當年生產2噸海綿鈦,1957年就發展到15000多噸。日本在1952年、前蘇聯在1954年均相繼開始了海綿鈦的生產。中國也于1958年開始了海綿鈦的試生產,現在已形成了完整的鈦工業體系。當前,世界上有鈦工業的國家主要是美國、獨聯體、日本、英國、中國和德國。    鈦的應用首先是從軍工和航空工業開始的。早在1951年美國就將鈦材用于飛機上,到1961年美國用于飛機制造的鈦材達3940噸,占鈦材總用量的77%,如果加上導彈和空間技術用鈦,占鈦材用量的95%。前蘇聯、英國的鈦材也主要用在軍事和航空工業。進入70年代后,鈦的優良性能逐步在民用工業中得到普遍認識,鈦在冶金、化工、電力等民用工業上的應用逐年增加,用量也穩步增長?,F在,美國非宇航用鈦已超過30%,獨聯體為50%,日本由于歷史原因,鈦材幾乎全部用于民用工業。    中國是一個鈦資源十分豐富的國家,經過幾十年的發展,目前已形成從鈦礦、海綿鈦、鈦冶煉和鈦材生產、鈦設備制造的整體工業體系。中國的鈦工業同樣是為航空而興起的,我國在上世紀80年代確定了大力推廣鈦材民用的方針,國家又適時地采取了扶持的政策,鈦工業才走上了穩定發展的道路。但是,目前中國鈦工業的規模和鈦材的產量與世界發達國家還有很大的差距,在民用工業上鈦的用量也還較小,其原因是鈦金屬材料的優越性還沒有被廣泛認識,再加上鈦材料昂貴的價格使很多企業不能承受,直接影響了鈦材料的推廣使用。要使中國的鈦工業得到高速發展,必須大力宣傳和推廣使用鈦金屬材料,使鈦金屬材料的優越性和使用鈦材料可帶來的經濟和社會效益廣為人知。 

      ...
      鈦材質量檢驗

      5月19日,青海首家鈦材質量檢驗中心——青海水電集團聚能鈦業質檢中心成立。檢驗人員于當日完成了公司先后采購的三批海綿鈦的采樣化驗與分析,并出具了檢驗報告,標志著該中心開始投入運行。

         為了確保省級重點工業項目——年產8000噸鈦及鈦合金熔鑄項目的原材料與產品質量,青海聚能鈦業有限公司在加緊工程建設的同時,從2010年初就開始籌建質量檢驗中心,先后引進3名具有國家質量監督檢驗檢疫總局認可的中、高級化驗員資格人員,并從國外購入了一批具有國際先進水平的測試儀器,比如ONH2000金屬氣體分析儀、電感耦合等離子發射儀、碳硫分析儀、布氏硬度計、1kg真空自耗爐等。該中心的建成投運,填補了我省鈦材質量專業檢驗機構的空白。

         據了解,在目前整個西寧(國家級)經濟技術開發區乃至全省境內,該中心人員資質、設備儀器配置處于領先水平。其不但可以滿足聚能鈦業各類原材料的檢驗和成品鈦錠質量的控制,還有足夠的能力為行業以外相關單位提供金屬材料檢驗檢測服務。


      ...
      鈦合金的硬度

      ?鈦合金的密度一般在4.5g/cm3左右,僅為鋼的60%,純鈦的強度才接近普通鋼的強度,一些高強度鈦合金超過了許多合金結構鋼的強度。因此鈦合金的比強度(強度/密度)遠大于其他金屬結構材料,見表,可制出單位強度高、剛性好、質輕的零、部件。目前飛機的發動機構件、骨架、蒙皮、緊固件及起落架等都使用鈦合金。

      ...
      鈦合金的硬度和基礎理論知識

      鈦合金是以鈦為基加入其他元素組成的合金。鈦有兩種同質異晶體:882℃以下為密排六方結構α鈦,882℃以上為體心立方的β鈦。
        合金元素根據它們對相變溫度的影響可分為三類:
       ?、俜€定α相、提高相轉變溫度的元素為α穩定元素,有鋁、碳、氧和氮等。其中鋁是鈦合金主要合金元素,它對提高合金的常溫和高溫強度、降低比重、增加彈性模量有明顯效果。
       ?、诜€定β相、降低相變溫度的元素為β穩定元素,又可分同晶型和共析型二種。前者有鉬、鈮、釩等;后者有鉻、錳、銅、鐵、硅等。
       ?、蹖ο嘧儨囟扔绊懖淮蟮脑貫橹行栽?,有鋯、錫等。 
        氧、氮、碳和氫是鈦合金的主要雜質。氧和氮在α相中有較大的溶解度,對鈦合金有顯著強化效果,但卻使塑性下降。通常規定鈦中氧和氮的含量分別在0.15~0.2%和0.04~0.05%以下。氫在α相中溶解度很小,鈦合金中溶解過多的氫會產生氫化物,使合金變脆。通常鈦合金中氫含量控制在 0.015%以下。氫在鈦中的溶解是可逆的,可以用真空退火除去。 
        鈦合金的分類
        鈦是同素異構體,熔點為1720℃,在低于882℃時呈密排六方晶格結構,稱為α鈦;在882℃以上呈體心立方品格結構,稱為β鈦。利用鈦的上述兩種結構的不同特點,添加適當的合金元素,使其相變溫度及相分含量逐漸改變而得到不同組織的鈦合金(titanium alloys)。室溫下,鈦合金有三種基體組織,鈦合金也就分為以下三類:α合金,(α+β)合金和β合金。中國分別以TA、TC、TB表示。
        α鈦合金,通常民用很少用到。
        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際應用溫度下,均是α相,組織穩定,耐磨性高于純鈦,抗氧化能力強。在500℃~600℃的溫度下,仍保持其強度和抗蠕變性能,但不能進行熱處理強化,室溫強度不高。 
        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度,淬火、時效后合金得到進一步強化,室溫強度可達1372~1666 MPa;但熱穩定性較差,不宜在高溫下使用。

      ...

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