鈦合金材料的優(yōu)異性能及其功能分析

一、鈦的十大特性

1、密度小,比強(qiáng)度高： 金屬鈦的密度為4.51g/cm3,高于鋁而低于鋼、銅、鎳，但比強(qiáng)度位于金屬之首。

2、耐腐蝕性能： 鈦是一種非常活潑的金屬，其平衡電位很低，在介質(zhì)中的熱力學(xué)腐蝕傾向大。但實(shí)際上鈦在許多介質(zhì)中很穩(wěn)定，如鈦在氧化性、中性和弱還原性等介質(zhì)中是耐腐蝕的。

3、耐熱性能好： 新型鈦合金可在600℃或更高的溫度下長(zhǎng)期使用。

4、耐低溫性能好： 鈦合金TA7（Ti-5Al-2.5Sn）,TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等為代表的低溫鈦合金,其強(qiáng)度隨溫度的降低而提高,但塑性變化卻不大。在-196-253℃低溫下保持較好的延性及韌性,避免了金屬冷脆性,是低溫容器,貯箱等設(shè)備的理想材料。

5、抗阻尼性能強(qiáng)： 金屬鈦受到機(jī)械振動(dòng)、電振動(dòng)后，與鋼、銅金屬相比，其自身振動(dòng)衰減時(shí)間最長(zhǎng)。

6、無(wú)磁性、無(wú)毒： 鈦是無(wú)磁性金屬，在很大的磁場(chǎng)中也不會(huì)被磁化，無(wú)毒且與人體組織及血液有好的相溶性，所以被醫(yī)療界采用。

7、抗拉強(qiáng)度與其屈服強(qiáng)度接近：鈦的這一性能說(shuō)明了其屈強(qiáng)比（抗拉強(qiáng)度/屈服強(qiáng)度）高，表示了金屬鈦材料在成形時(shí)塑性變形差。由于鈦的屈服極限與彈性模量的比值大，使鈦成型時(shí)的回彈能力大。

8、換熱性能好：金屬鈦的導(dǎo)熱系數(shù)雖然比碳鋼和銅低，但由于鈦優(yōu)異的耐腐蝕性能，所以壁厚可以大大減薄，而且表面與蒸汽的換熱方式為滴狀冷凝，減少了熱組，太表面不結(jié)垢也可減少熱阻，使鈦的換熱性能顯著提高。　

9、彈性模量低：鈦的彈性模量在常溫時(shí)為106.4GMPa,為鋼的57%。

10、吸氣性能：鈦是一種化學(xué)性質(zhì)非常活潑的金屬,在高溫下可與許多元素和化合物發(fā)生反應(yīng)。鈦吸氣主要指高溫下與碳、氫、氮、氧發(fā)生反應(yīng)。

二、鈦的三大功能

功能材料是以物理性能為主的工程材料，即在電、磁、聲、光、熱等方面具有的特殊性質(zhì)，或在其作用下表現(xiàn)出特殊功能的材料。對(duì)鈦和鈦合金的研究已發(fā)現(xiàn)其有三種特殊功能有應(yīng)用前途:

1、記憶功能：鈦-鎳合金在一定環(huán)境溫度下具有單向、雙向和全方位的記憶效應(yīng)，被公認(rèn)是最佳記憶合金。在工程上做管接頭用于戰(zhàn)斗機(jī)的油壓系統(tǒng)；石油聯(lián)合企業(yè)的輸油管路系統(tǒng)；直徑0.5mm絲做成的直徑500mm拋物網(wǎng)狀天線用于宇航飛行器上；在醫(yī)學(xué)工程上用于制作鼾癥治療；制成螺釘用于骨折愈合等。上述應(yīng)用均獲得了明顯 效果。

2、超導(dǎo)功能：鈮-鈦合金在溫度低于臨界溫度時(shí)，呈現(xiàn)出零電阻的超導(dǎo)功能。

3、貯氫功能：鈦-鐵合金具有吸氫的特性，把大量的氫安全的貯存起來(lái)，在一定的環(huán)境中又把氫釋放出來(lái)。這在氫氣分離、氫氣凈化、氫氣貯存及運(yùn)輸、制造以氫為能源的熱泵和蓄電池等方面應(yīng)用很有前途。