一、什么是“鈦”

   鈦是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的一種重要的結(jié)構(gòu)金屬，按照純度可分為純鈦和鈦合金。

   純鈦titanium：習(xí)慣上將含量大于xxx%鈦成為“純鈦”，Zui純的碘化鈦（tii）雜質(zhì)含量不超過0.1%，含有微量的c、n、o、h、fe等雜質(zhì)。

  鈦合金 titanium alloy：以鈦為基材，加入適量其他合金元素組成的合金。

二、鈦的特點(diǎn)

   鈦是一種神奇的金屬，具有比強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、耐高溫、耐腐蝕、無磁性及記憶、超導(dǎo)、儲氫功能等一系列優(yōu)異的特性。部分參數(shù)如下：

1. 強(qiáng)度高

  鈦合金的密度一般在4.5g/cm3左右，僅為鋼的的60%，純鈦的強(qiáng)度才接近普通鋼的強(qiáng)度，一些高強(qiáng)度鈦合金超過了許多合金結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度。因此鈦合金的比強(qiáng)度(強(qiáng)度/密度)遠(yuǎn)大于其他金屬結(jié)構(gòu)材料，可制出單位強(qiáng)度高、剛性好、質(zhì)量輕的零部件。目前飛機(jī)的發(fā)動機(jī)構(gòu)件、骨架、蒙皮、緊固件及起落架等都使用鈦合金。

2. 熱強(qiáng)度高

  使用溫度比鋁合金高幾百度，在中等溫度下仍持所要求的強(qiáng)度，可在450~500℃的溫度下長期工作這兩類鈦合金在150~500℃范圍內(nèi)仍有很高的比強(qiáng)度，而鋁合金在150℃時比強(qiáng)度明顯下降。鈦合金的工作溫度可達(dá)500℃，鋁合金則在200℃以下。

3. 抗蝕性好

鈦合金在潮濕在大氣和海水介質(zhì)中工作，其抗蝕性遠(yuǎn)優(yōu)于不銹鋼；對點(diǎn)蝕、酸蝕、應(yīng)力腐蝕的抵抗力特別強(qiáng)；對堿、氯化物、氯的有機(jī)物品、硝酸、硫酸等優(yōu)良的抗腐蝕能力，但鈦對具有還原性氧及鉻鹽介質(zhì)的抗蝕性差。

4. 低溫性能好

   鈦合金在低溫和超低溫下，仍能保持其力學(xué)性能。低溫性能好，間隙元素極低的鈦合金，如ta7，在-253℃下還能保持一定的塑性。因此，鈦合金也是一種重要的低溫結(jié)構(gòu)材料。

5.  化學(xué)活性大

鈦的化學(xué)活性大，與大氣中o、n、h、co、co2、水蒸氣、氨氣等產(chǎn)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)。含碳量大于0.2%時，會在鈦合金中形成硬質(zhì)tic；溫度較高時，與n作用也會形成tin硬質(zhì)表層；在600℃以上時，鈦吸收氧形成硬度很高的硬化層；氫含量上升，也會形成脆化層。吸收氣體而產(chǎn)生的硬脆表層深度可達(dá)0.1~0.15mm，硬化程度為20%~30%。鈦的化學(xué)親和性也大，易與摩擦表面產(chǎn)生粘附現(xiàn)象。

6. 導(dǎo)熱系數(shù)小、彈性模量小

鈦的導(dǎo)熱系數(shù)λ=15.24w/(m·k)約為鎳的1/4，鐵的1/5/，鋁的1/14，而各種鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)比鈦的導(dǎo)熱系數(shù)約下降50%。鈦合金的彈性模量約為鋼的1/2，故其剛性差、易變形，不宜制作細(xì)長桿和薄壁件，切削時加工表面的回彈量很大，約為不銹鋼的2~3倍，造成刀具后刀面的劇烈摩擦、粘附、粘結(jié)磨損。

三、鈦的用途

根據(jù)不同的特性，鈦被廣泛應(yīng)用于航空、航天、艦船、兵器、石油、化工、冶金、電力、制藥、海洋工程及體育、旅游等各個領(lǐng)域，被譽(yù)為“海洋金屬”、“太空金屬”、“生物金屬”、“智慧金屬”、“現(xiàn)代金屬”。

1.：鈦在軍事工業(yè)方面有著十分廣闊的用途。核動力潛艇、水翼艇、迫擊炮身管、反坦克導(dǎo)彈、導(dǎo)彈發(fā)射器、坦克防護(hù)板、防彈背心等大量用鈦。據(jù)資料介紹，一艘臺風(fēng)級核潛艇，用鈦量高達(dá)9000噸，由此可見對鈦材的需求巨大。

2.航天航空：鈦廣泛用于航空工業(yè)，民用飛機(jī)用鈦量約占構(gòu)架重量的20~25%；此外戰(zhàn)略

火箭發(fā)動機(jī)、宇宙飛船（如神州五號、神州六號）、人造衛(wèi)星天線等也大量用鈦。

3.海洋產(chǎn)業(yè)：在海水中，鈦具有其他金屬材料無法比擬的耐蝕性能，特別是耐受海水的高速沖刷腐蝕。目前，美國、日本、法國等國家都已研制出各種先進(jìn)的鈦制深潛器、潛艇、海底實(shí)驗(yàn)室裝置來進(jìn)行海洋研究。此外，沿海電站、海上采油設(shè)備、海水淡化、海洋化工生產(chǎn)、海水養(yǎng)殖業(yè)等都廣泛采用鈦制設(shè)備和裝置。

4.化工：目前鈦設(shè)備的應(yīng)用已從Zui初的“純堿與燒堿工業(yè)”擴(kuò)展到整個化工行業(yè)，設(shè)備種類已從小型、單一化發(fā)展到大型、多樣化。據(jù)化工部門預(yù)計(jì)，化工行業(yè)的年用鈦量將超過1500噸。二十世紀(jì)70~80年代以后，我國真空制鹽企業(yè)逐步開始采用鈦金屬材料制造設(shè)備，結(jié)果設(shè)備腐蝕情況大大改觀。

5.石油精煉：在石油精煉過程中，石油加工產(chǎn)品與冷卻水中的硫化物、氯化物、和其他腐蝕劑，對煉油裝置特別是低溫輕油部位的常減壓塔頂冷凝設(shè)備的腐蝕性嚴(yán)重，設(shè)備腐蝕問題已經(jīng)成為困擾煉油工業(yè)的突出問題之一。近年來美國、日本等國將鈦制設(shè)備引入到這些高腐蝕的環(huán)節(jié)，取得了很好的效果。

6.汽車工業(yè)：鈦的輕質(zhì)、高強(qiáng)度等性能早已被汽車制造商所關(guān)注，鈦在賽車山的應(yīng)用已有許多年的歷史，目前賽車幾乎都使用了鈦材，日本汽車用鈦已超過600噸，隨著全球汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車用鈦還在快速增加。

7.醫(yī)學(xué)：隨著醫(yī)療技術(shù)的提高，在人體內(nèi)植入金屬是十分常見的外殼手術(shù)，由于鈦金屬與人體組織排異反應(yīng)弱，目前被廣泛用于人工骨骼、人工關(guān)節(jié)、人造牙等人體植入物估。

8.體育和日用品：鈦在全球高爾夫球具制造領(lǐng)域消耗數(shù)量巨大，方面得到廣泛應(yīng)用。此外，鈦在制藥機(jī)械、醫(yī)療器械方面的應(yīng)用也得到進(jìn)一步的認(rèn)識，未來需求不可低每年用于鈦高爾夫球具制造的鈦材量高達(dá)6000多噸。此外，網(wǎng)球拍、羽毛球拍、滑雪杖、雪鏟、等山冰仗、登山釘、雪橇、擊劍防護(hù)面罩、釣魚竿、自行車、眼鏡架、手表、工藝品以及其他生活用品都廣泛使用鈦材。

9.建筑材料：備受關(guān)注的中國國家大劇院曲面屋頂全部采用鈦板制作，是建筑用鈦的典型案例，這個穹頂用掉約100噸鈦材。據(jù)有關(guān)資料介紹，鈦材在屋面、窗框、屋檐、山墻、防雨墻屏障、圍欄、外部裝飾壁板、內(nèi)裝飾材、以及紀(jì)念碑、墓志銘、、廂屋、化妝住和空氣調(diào)節(jié)器等方面都用應(yīng)用。

10.核工業(yè)：出上述用途外，鈦是發(fā)展核工業(yè)不可缺少的重要材料，核反應(yīng)堆使用的很多設(shè)備、管道和相關(guān)部件，除使用鋯、鉿外，還需要大量的鈦和鈦基合金材料。隨著工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，鈦的價值必將會得到更多的體現(xiàn)。

一.  鈦（合金）化學(xué)成分與牌號

常見純鈦、鈦合金化學(xué)成分及國內(nèi)外牌號對照如下表：

【注】：上表只顯示了常見幾種材質(zhì)的名稱和合金元素，具體化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)詳見gb/t 3620-2007.

 鈦產(chǎn)品的形式及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

見下表：

【注】：astm為美國測試和材料協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)；

       asme為美國機(jī)械工程師協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)。