鈦具有熔點(diǎn)高、比重小、比強度高、韌性好、抗疲勞、耐腐蝕、導熱系數低、高低 溫度耐受性能好、在急冷急熱條件下應力小等特點(diǎn),其商業(yè)價(jià)值在二十世紀五十年代開(kāi) 始被人們認識,鈦多與鐵、鋁、釩或鉬等其他元素造成造出高強度的輕合金,被應用于 航空、航天、軍工等高科技領(lǐng)域。隨著(zhù)鈦不斷向化工、石油、電力、海水淡化、建筑、 農產(chǎn)食品、醫學(xué)、日常生活用品等行業(yè)推廣,鈦金屬日益被人們重視,被譽(yù)為“第三金 屬”、“太空金屬”、“海洋金屬”和“萬(wàn)能金屬”,因其是提高國防裝備水平不可或缺的 重要戰略物資,又被稱(chēng)為“現代金屬”和“戰略金屬”。
鈦合金可分類(lèi):
根據組織結構和成分,鈦合金可分為α鈦合金、β鈦合金以及α+β鈦合金。中國 以金屬材料牌號的字頭 TA、TB、TC 分別表示α、β以及α+β鈦合金。
根據物理形式狀態(tài), 鈦合金可分為板材、帶材、棒材、管材、絲(線(xiàn))材、型材、 鑄件和鍛件等。
民用客機
1)減輕結構重量、提高結構效率:先進(jìn)的戰技性能(如超音速飛機)要求飛機具 有比較低的結構重量系數(機體結構重量/飛機正常起飛重量),而鈦合金具有強度接近 中強鋼但密度小的特點(diǎn),代替結構鋼和高溫合金,能大幅度減輕結構重量,同時(shí)也能節 省費用。
2)符合高溫部位的使用要求:鈦合金具有耐熱性好的特點(diǎn),如常用的 Ti-6Al-4V 能 在 350℃下長(cháng)期工作,因此在飛機的高溫部位(如后機身等)可取代因高溫使用性能不能 滿(mǎn)足要求的鋁合金;TC11 能在 500℃下長(cháng)期工作,在發(fā)動(dòng)機的壓氣機部位可取代高溫合 金和不銹鋼。
3)符合與復合材料結構相匹配的要求:為減輕結構重量和滿(mǎn)足隱身要求,先進(jìn)飛 機大量使用復合材料,鈦合金與復合材料的強度、剛度匹配較好,能獲得很好的減重效 果。同時(shí),由于二者電位比較接近,不易產(chǎn)生電偶腐蝕,因此相應部位的結構件和緊固 件宜采用鈦合金。
4)符合高抗蝕性和長(cháng)壽命的要求:鈦合金具有較高的疲勞壽命和優(yōu)良的耐腐蝕性 能,可以提高結構的抗腐蝕能力和壽命,滿(mǎn)足先進(jìn)飛機、發(fā)動(dòng)機高可靠性和長(cháng)壽命的要 求。
軍事飛機
軍用武器的開(kāi)發(fā)與采購不斷向著(zhù)輕便、靈活方向發(fā)展,為了滿(mǎn)足戰斗機對戰斗性能 要求,除了采用先進(jìn)的設計技術(shù)外,還必須采用額性能優(yōu)良的材料以及先進(jìn)的工藝制造 技術(shù)。大量選用鈦合金、提高先進(jìn)鈦合金應用水平就是重要措施之一。自 20 世紀 60 年 代以來(lái),國外軍用飛機的鈦量逐年增加,當前歐美設計的各種先進(jìn)軍用戰斗機和轟炸機 中鈦合金用量已經(jīng)穩定在 20%以上,并且新機型的用鈦量占比正在大幅提升。
化工行業(yè)
鈦具有優(yōu)良的耐腐蝕性能、力學(xué)性能和工藝性能,被廣泛應用于國民經(jīng)濟許多部門(mén)。特別是在化工生產(chǎn)中,用鈦代替不銹鋼、鎳基合金和其它稀有金屬作為耐腐蝕材料。這 對增加產(chǎn)量,提高產(chǎn)品質(zhì)量,延長(cháng)設備使用壽命,減少消耗,降低能耗,降低成本,防 止污染,改善勞動(dòng)條件和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率等方面都有十分重要的意義。
經(jīng)過(guò)多年的推廣,鈦及其合金已作為一種優(yōu)異的耐腐蝕結構材料在化工生產(chǎn)中得到 了廣泛應用。目前鈦設備的應用已從最初的純堿與燒堿工業(yè)擴展到氯酸鹽、氯化銨、尿 素、有機合成、染料、無(wú)機鹽、農藥、合成纖維、化肥、和精細化工等行業(yè),設備種類(lèi) 已從小型、單一化發(fā)展到大型、多樣化。
海洋工程
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和陸地資源日趨枯竭,人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用海洋已經(jīng)提到日程上來(lái)了。鈦對于海水有優(yōu)異的耐蝕性能,大量運用于海水淡化、艦船、海洋熱能開(kāi)發(fā)和海底資源 開(kāi)采等領(lǐng)域。
早在 20 世紀 60 年代,我國就已經(jīng)開(kāi)始了對鈦及鈦合金在船舶及海洋工程裝備上的 應用研究,并做了大量工作,已基本形成了牌號較多、性能各異、品種規格齊全的船用 鈦合金體系。由于鈦及鈦合金自身所具備的特性,使其在艦船以及海工裝備的應用上具 有得天獨厚的優(yōu)勢,因而被廣泛應用于核潛艇、深潛器、原子能破冰船、水翼船、氣墊 船、掃雷艇以及螺旋槳推進(jìn)器、海水管路、冷凝器、熱交換器等。
日常生活
鈦在日常生活中的應用非常廣泛,可謂無(wú)處不在,例如高爾夫球頭、自行車(chē)車(chē)架、 網(wǎng)球拍、輪椅、眼鏡架等都會(huì )應用到鈦。