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

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

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,貯箱等設備的理想材料。

5、抗阻尼性能強： 金屬鈦受到機械振動、電振動后，與鋼、銅金屬相比，其自身振動衰減時間最長。

6、無磁性、無毒： 鈦是無磁性金屬，在很大的磁場中也不會被磁化，無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、抗拉強度與其屈服強度接近：鈦的這一性能說明了其屈強比（抗拉強度/屈服強度）高，表示了金屬鈦材料在成形時塑性變形差。由于鈦的屈服極限與彈性模量的比值大，使鈦成型時的回彈能力大。

8、換熱性能好：金屬鈦的導熱系數雖然比碳鋼和銅低，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為106.4GMPa,為鋼的57%。

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

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，或在其作用下表現出特殊功能的材料。對鈦和鈦合金的研究已發(fā)現其有三種特殊功能有應用前途:

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，被公認是最佳記憶合金。在工程上做管接頭用于戰(zhàn)斗機的油壓系統(tǒng)；石油聯合企業(yè)的輸油管路系統(tǒng)；直徑0.5mm絲做成的直徑500mm拋物網狀天線用于宇航飛行器上；在醫(yī)學工程上用于制作鼾癥治療；制成螺釘用于骨折愈合等。上述應用均獲得了明顯 效果。

2、超導功能：鈮-鈦合金在溫度低于臨界溫度時，呈現出零電阻的超導功能。

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，在一定的環(huán)境中又把氫釋放出來。這在氫氣分離、氫氣凈化、氫氣貯存及運輸、制造以氫為能源的熱泵和蓄電池等方面應用很有前途。