［摘 要］綜述了鈦合金的應用及研究現狀，著重介紹了鈦及鈦合金的主要特性，加工效能及其在航空航天、軍事和汽車製造方面的應用，並在此基礎上展望了鈦合金的發展方向。?
［關鍵詞］鈦合金 特性 加工效能 應用領域?
?
Ti在地殼中的丰度為0.56%(質量分數，下同)，在所有按元素中居第9位，而在可作為結構材料的金屬中居第4位，僅次於Al、Fe、Mg，其儲量比常見金屬Cu，Pb，Zn儲量的總和還多。我國鈦資源豐富，儲量為世界第一。鈦合金的密度小，比強度、比剛度高，抗腐蝕效能、高溫力學效能、抗疲勞和蠕變效能都很好，具有優良的綜合性能，是一種新型的、很有發展潛力和應用前景的結構材料。近年來，世界鈦工業和鈦材加工技術得到了飛速發展，海綿鈦、變形鈦合金和鈦合金加工材的生產和消費都達到了很高的水平，在航空航天領域、艦艇及兵器等軍品製造中的應用日益廣泛，在汽車、化學和能源等行業也有著巨大的應用潛力。?
一、鈦及鈦合金的特性?
鈦及鈦合金具有許多優良特性，主要體現在如下幾個方面：?
1.強度高。鈦合金具有很高的強度，其抗拉強度為686—1176MPa，而密度僅為鋼的60%左右，所以比強度很高。?
2.硬度較高。鈦合金(退火態)的硬度HRC為32—38。?
3.彈性模量低。鈦合金(退火態)的彈性模量為1.078×10－1.176×10MPa，約為鋼和不鏽鋼的一半。?
4.高溫和低溫效能優良。在高溫下，鈦合金仍能保持良好的效能，其耐熱性遠高於鋁合金，且工作溫度範圍較寬，目前新型耐熱鈦合金的工作溫度可達550—600℃；在低溫下，鈦合金的強度反而比在常溫時增加，且具有良好的韌性，低溫鈦合金在－253℃時還能保持良好的韌性。?
5.鈦的抗腐蝕性強。鈦在550℃以下的空氣中，表面會迅速形成薄而緻密的氧化鈦膜，故在大氣、海水、硝酸和硫酸等氧化性介質及強鹼中，其耐蝕性優於大多數不鏽鋼。?
二、鈦及鈦合金的加工效能?
1.切削加工效能?
鈦合金強度高、硬度大，所以要求加工裝置功率大，模具、刀具應有較高的強度和硬度。切削加工時，切屑與前刀面接觸面積小，刀尖應力大。與45鋼相比，鈦合金的切削力雖然只有其2/3—3/4，可是切屑與前刀面的接觸面積卻更小(只有45鋼的1/2—2/3)，所以刀具切削刃承受的應力反而更大，刀尖或切削刃容易磨損；鈦合金摩擦因數大，而熱導率低(分別僅為鐵和鋁的1/4和1/16)；刀具與切屑的接觸長度短，切削熱積聚於切削刃附近的小面積內而不易散發，這些因素使得鈦合金的切削溫度很高，造成刀具磨損加快並影響加工質量。由於鈦合金彈性模量低，切削加工時工件回彈大，容易造成刀具後刀面磨損的加劇和工件變形；鈦合金高溫時化學活性很高，容易與空氣中的氫、氧等氣體雜質發生化學反應，生成硬化層，同時進一步加劇了刀具的磨損；鈦合金切削加工中，工件材料極易與刀具表面粘結，加上很高的切削溫度，所以刀具易於產生擴散磨損和粘結磨損。?
2.磨削加工效能?
鈦合金化學性質活潑、在高溫下易與磨料親和並粘附，堵塞砂輪，導致砂輪磨損加劇，磨削效能降低，磨削精度不易保證。砂輪磨損同時也增大了砂輪與工件之間的接觸面積，致使散熱條件惡化，磨削區溫度急劇升高，在磨削表面層形成較大的熱應力，造成工件的區域性燒傷，產生磨削裂紋。鈦合金強度高、韌性大，使磨削時磨屑不易分離、磨削力增大、磨削功耗相應增加。鈦合金熱導率低、比熱小、磨削時熱傳導慢，致使熱量積聚在磨削弧區，造成磨削區溫度急劇升高。
[1]
