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鈦合金與鋁合金的區(qū)別
- 回答：1 瀏覽：16075 提問時間：2006-05-25
- 有人知道鈦合金的物理性質嗎？給我說說，
鈦合金與鋁合金的硬度、柔度、重量，價格比如何？謝謝各位。 -
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- 鈦合金
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概念定義： 以鈦為基加入其他合金元素組成的合金稱作鈦合金。鈦合金具有密度低、比強度高、抗腐蝕性能好、工藝性能好等優(yōu)點,是較為理想的航天工程結構材料。
研究范圍： 鈦合金可分為結構鈦合金和耐熱鈦合金,或α型鈦合金、β型鈦合金和α＋β型鈦合金。研究范圍還包括鈦合金的成形技術、粉末冶金技術、快速凝固技術、鈦合金的軍用和民用等。
(一) 發(fā)展過程
50年代初～70年代初
需求動力： 為滿足航空工業(yè)對材料的需求,鈦合金受到重視并得以發(fā)展,技術基礎主要是冶金學和工藝學。
主要特點： 該階段的特點是從材料的探索研究逐步轉向應用。主要材料有Ti-6Al-4V、Ti-5Al-2.5Sn等,主要用于航空發(fā)動機、航天用壓力容器、發(fā)動機殼體等。
典型成果和產品：典型材料:Ti-6Al-4V, Ti-5Al-2.5Sn
70年代～90年代
需求動力： 鈦合金應用領域的擴大,使鈦工業(yè)得到迅速發(fā)展,新工藝和新技術推動鈦合金成形工藝的發(fā)展。
主要特點： 該階段的特點:(1)鈦在航空航天工業(yè)應用量不斷增加,在其它行業(yè)如海洋工程、化工、電力、冶金、醫(yī)療等方面的應用也日趨增多,成為第三金屬。(2)新型鈦合金不斷問世,如高強鈦合金、耐熱鈦合金等。(3)采用新工藝技術如超塑成形、快速凝固技術和等溫鍛造等。(4)為擴大應用而重視降低成本問題。
典型成果和產品：典型材料: Ti-1100, Ti-1023, IMI834, Timetal62S, SP-700等
(二) 現(xiàn)有水平及發(fā)展趨勢
鈦合金是航空航天工業(yè)應用較廣的一種金屬材料,按用途可分為結構鈦合金和高溫鈦合金(使用溫度〉400℃)。
結構鈦合金以Ti-6Al-4V為代表,該合金已廣泛用于飛機、導彈上,并已由次承力結構件轉為主結構件。為適應更高強度和韌性的要求(如強度提高至1275～1373MPa,比強度提高至29～33,彈性模量提高至196GPa),近年研制了許多新型鈦合金,如美國的Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al;Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr(β-C),Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo-0.23Si,Ti-4.5Al-1.5Cr;英國的Ti-4Al-4Mo-2Sn-0.5Si(IMI500)、日本的SPF00、CR800、SP700和前蘇聯(lián)的BT22等。其中Ti-15-333鑄件和β-C可取代沉淀硬化不銹鋼和鎳基合金,Ti-6-22-22在美國先進戰(zhàn)術戰(zhàn)斗機（ATF）的樣機F－22A中的用量占22%（重量）。日本的SP700(Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe),不僅強度高,而且在755℃達超塑性,延伸率可達2000%,成形性好,加工成本低,可取代Ti-6Al-4V,已用于航天構件。
高溫鈦合金近年來取得一定進展,在該領域中,美國和英國占據優(yōu)勢。但兩國采用的開發(fā)方法和側重點則截然不同。英國采用的是以α相固溶強化為提高蠕變強度的必要手段而無需β相共存的方法,側重于研究近α型合金,即開發(fā)以提高蠕變強度為主的Ti-4Al-2Sn-4Mo-0.5Si(使用溫度400℃)、Ti-11Sn-2.25Al-5Zr-1Mo-0.2Si(IMI679,使用溫度450℃)、Ti-6Al-5Zr-0.5Mo-0.25Si(IMI685)合金和以改善疲勞強度為主的Ti-5.5Al-3.5Sn-3Zr-1Nb-0.3Mo-0.3Si(IMI829)和Ti-5.5Al-4.5Sn-4Zr-0.4Mo-0.8Nb-0.4Si(IMI834)。
美國則采用通過犧牲疲勞強度來提高蠕變強度的方法,側重研究鉬含量較高的合金,如Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo(6242,使用溫度470℃)、6242S(使用溫度500℃)合金。隨后,又研究開發(fā)了Ti-6Al-2.7Sn-4Zr-0.4Mo-0.45Si合金(Ti-1100),其使用溫度提高到600℃。
最近美國又研制了Timetal21S(Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si)(又稱β21S),使用溫度704℃,可用于制造高溫導管及壓力管,被優(yōu)選為美國國家空天飛機(NASP)機體用金屬基復合材料的基體材料。目前,這些新型高溫鈦合金均尚未進入實用化階段。
目前高強度鈦合金超塑性成形技術發(fā)展很快,其發(fā)展趨勢是氣壓成形等溫鍛造和真空成形法。
美國在鈦合金的研制和應用方面,一直處于領先水平,據統(tǒng)計在美國的航空工業(yè)中,鈦的消費比例為70%,美國在鈦合金的成形方面,主要采用了超塑性條件下的等溫鍛造和板材成形。為降低成本,擴大應用,美國推出新牌號的合金,如Timetal62S(Ti-6Al-2Fe-0.1Si),以鐵代釩在成本上優(yōu)于Ti-6Al-V,而且性能與之相當。
前蘇聯(lián)鈦工業(yè)已有35年以上的歷史,它的發(fā)展過程平穩(wěn),沒有大的起伏。生產了大量的與Ti-6Al-4V及Ti-5Al-2.5Sn類似的合金以及一系列高溫高強合金,并研究了特種耐蝕鈦合金,如4200、4210、4207等,在航天工業(yè)中,前蘇聯(lián)廣泛采用超塑性條件下鈦合金的氣壓成形工藝。
英國在耐熱鈦合金的研究和應用方面同美國各占優(yōu)勢,但其側重研究近α型合金,即大力開發(fā)以提高蠕變強度為重點的合金,如Ti-4Al-2Sn-4Mo-0.5Si、Ti-11Sn-2.25Al-5Zr-1Mo-0.2Si(IMI879)、Ti-6Al-5Zr-0.5Mo-0.25Si(IMI685)等,其中IMI685在歐洲已獲得廣泛應用。
近年來,日本在鈦合金的研究方面也取得了較大進展,如為降低成本開發(fā)了SP-700(Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe)合金,該合金的成形性能優(yōu)于Ti-6Al-4V。日本采用低應變率的超塑性真空成形工藝。
(三) 主要研究機構
美國鈦金屬公司(American Titanium Metal Company)，主攻技術及工程：鈦合金
蘇聯(lián)全蘇輕合金研究所(ВИЛС)，主攻技術及工程：主攻技術: 鈦合金
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鋁合金是純鋁加入一些合金元素制成的，如鋁—錳合金、鋁—銅合金、鋁—銅—鎂系硬鋁合金、鋁—鋅—鎂—銅系超硬鋁合金。鋁合金比純鋁具有更好的物理力學性能：易加工、耐久性高、適用范圍廣、裝飾效果好、花色豐富。鋁合金分為防銹鋁、硬鋁、超硬鋁等種類，各種類均有各自的使用范圍，并有各自的代號，以供使用者選用。
鋁合金仍然保持了質輕的特點，但機械性能明顯提高。鋁合金材料的應用有以下三個方面：一是作為受力構件；二是作為門、窗、管、蓋、殼等材料；三是作為裝飾和絕熱材料。利用鋁合金陽極氧化處理后可以進行著色的特點，制成各種裝飾品。鋁合金板材、型材表面可以進行防腐、軋花、涂裝、印刷等二次加工，制成各種裝飾板材、型材，作為裝飾材料。 - 回答時間：2006-05-25
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