钛及其合金具有质量轻、比强度高、良好的耐蚀性。钛及其合金还有很高的耐热性，实际应用的热强钛合金工作温度可达400℃~500℃，因而钛及其合金已成为航空、航天、机械工程、化工、冶金工业中不可缺少的材料。但由于钛在高温中异常活泼，熔点高，熔炼、浇注工艺复杂且价格昂贵，成本较高，因此使用受到一定限制。1．纯钛纯钛是灰白色轻金属，密度为4.54g/cm3，熔点为1668℃，固态下有同素异晶转变，在882.5℃以下为α-Ti（密排六方晶格），882.5℃以上为β-Ti（体心立方晶格）。纯钛的牌号为TA0、TA1、TA2、TA3。TA0为高纯钛，仅在科学研究中应用，其余三种均含有一定量的杂质，称工业纯钛。纯钛焊接性能好、低温韧性好、强度低、塑性好，易于冷压力加工。
2．钛合金钛合金可分为三类：α钛合金、β钛合金和（α+β）钛合金。我国的钛合金牌号是以TA、TB、TC后面附加顺序号表示，常用的钛合金牌号、化学成分、力学性能，见表1.5.3。
（1）α钛合金
由于α钛合金的组织全部为α固溶体，因此组织稳定，抗氧化性和抗蠕变性好，焊接性能也很好。室温强度低于β钛合金和（α+β）钛合金。但高温（500℃~600℃）强度比后两种钛合金高。α钛合金不能热处理强化，主要是固溶强化来提高其强度。
表1.5.3常用的钛合金牌号、化学成分、力学性能
TA7是常用的α钛合金，该合金有较高的室温温度、高温强度和优良的抗氧化性及耐蚀性，并具有很好的低温性能，适宜制作使用温度不超过500℃的零件。如导弹的燃料罐、超音速飞机的涡轮机匣等。
（2）β钛合金
β钛合金具有较高的强度，优良的冲压性，但耐热性差，抗氧化性能低。当温度超过700℃时，合金很容易受大气中的杂质气体污染。它的生产工艺复杂，且性能不太稳定，因而限制了它的使用。β钛合金可进行热处理强化，一般可用于淬火和时效强化。
TB1是应用最广泛的β钛合金，淬火后容易得到介稳定的单相β组织，这时该合金具有良好的冷成形性能。该合金使用温度在350℃以下，多用于制造飞机结构件和紧固件。
（3）α+β钛合金
α+β钛合金室温组织为α+β，它兼有α钛合金和β钛合金两者的优点，强度高、塑性好，耐热性高，耐蚀性和冷热加工性及低温性能都很好，并可以通过淬火和时效进行强化，是钛合金中应用最广的合金。
TC4是用途最广的合金，退火状态具有较高的强度和良好的塑性（σb=950MPa，δ=10%），经淬火和时效处理后其强度可提高至1190MPa。该合金还具有较高的抗蠕变能力、低温韧度及良好的耐蚀性，因此常用于制造400℃以下和低温下工作的零件。如飞机发动机压气机盘和叶片，压力容器等。
|
类型 |
合金
牌号 |
化学
成分 |
状态 |
室温化学性能，不小于 |
高温化学性能 |
|
σb/Mpa |
δ×100 |
ψ×100 |
αk/J·cm-2 |
试验温度/℃ |
瞬时强度σ/Mpa |
持久强度σ/Mpa |
|
α
钛
合
金 |
TA4
TA5
TA6
TA7
TA8 |
Ti-3Al
Ti-4Al-0.005B
Ti-5Al
Ti-5Al-2.5Sn
Ti-5Al-2.5Sn-3Cu-1.5Zr |
退
火 |
450
700
700
800
1000 |
25
15
10
10
10 |
50
40
27
27
25 |
80
60
30
30
20~30 |
-
-
350
350
500 |
-
-
430
500
700 |
-
-
400
450
500 |
|
β合钛金 |
TB1
TB2 |
Ti-3Al-8Mo-11Cr
Ti-5Mo-5V-3Cr-3Al |
淬火+
时效 |
1300
1400 |
5
7 |
-
10 |
15
15 |
-
- |
-
- |
-
- |
|
α
+
β
钛
合
金 |
TC1
TC2
TC4
TC6
TC9
TC10 |
Ti-2Al-1.5Mn
Ti-3Al-1.5Mn
Ti-6Al-4V
Ti-6Al-1.5Cr-2.5Mo-0.5Fe-0.3Si
Ti-6.5Al-3.5Mo-2.5Sn-0.3Si
Ti-6Al-6V-2Sn-0.5Cu-0.5Fe |
退
火 |
600
700
950
950
1140
1150 |
15
12
10
10
9
12 |
30
30
30
23
25
30 |
45
40
40
30
30
40 |
350
350
400
450
500
400 |
350
430
530
600
850
850 |
350
400
580
550
620
800 |
