力学性能:纯钛A可达50~60%,Rm≤300MPa。
纯钛力学性能与纯度有关:间隙杂质(氧、氮、碳)含量增加,其强度升高,塑性大幅度降低。
常温下钛的塑性比其他六方结构金属(镉、锌、镁) 要高得多。原因是:滑移模型和晶体中各晶面的层错能有关,如层错能低,则全位错易于分解为不全位错,以促进滑移的继续进行;钛的层错能比基面小,原在基面上滑移的位错通过交滑移而转移到棱柱面上,并可发生分解,这样基面上的滑移很快终止,而棱柱面上的滑移则发挥着主导作用。反之,对于基面层错能比较低的金属,如镉、锌、镁,则{0001}是主要滑移面。
纯钛强度随温度升高而降低,加热到250℃时抗拉强度减小一半。500℃以下加热时断面收缩率变化很小,而伸长率连续下降;500℃以上,塑性随温度提高而增加,接近转变温度时,出现超塑性(A>100%)。
纯钛有良好的低温塑性,特别是间隙元素含量很低的α型合金适宜在低温下使用,如在火箭发动机或载人飞船上作超低温容器。
钛的疲劳性能特点与钢类似,具有比较明显的物理疲劳极限,纯钛的反复弯曲疲劳极限为0.6~0.8Rm,钛的疲劳性能对金属表面状态及应力集中系数比较敏感。
钛的耐热性比铁和镍低。这与钛原子自扩散系数大和存在同素异晶转变有关。钛的耐磨性较差,通过渗氮、碳、硼可提高其耐磨性。
工艺性能
钛可进行锻造、轧制、挤压、冲压等各种压力加工;加热钢材用的设备都可用于钛材加热,要求炉内气氛保持中性或弱氧化性气氛,绝不允许使用氢气加热。
钛的屈强比(Rel-Rm)为0.70~0.95,变形抗力大;弹性模量相对较低,因此钛材在加工成型时比较困难。
纯钛具有良好的焊接性能,焊缝强度、延性和抗蚀性与母材相近。为防止焊接时的污染,须采用钨极氩气保护焊。
钛的切削加工较困难。主要原因是钛的摩擦系数大,导热性差,热量主要集中在刀尖上,使刀尖很快软化;同时钛的化学活性高,温度升高易粘附刀具,造成粘结磨损。切削加工时,应正确选用刀具材料,保持刀具锋锐,并采用良好的冷却。
杂质元素对钛性能的影响
杂质元素主要有氧、氮、碳、氢、铁和硅。
氧、氮、碳、氢为间隙型元素;铁、硅为置换型元素,可以固溶在α相或β相中,也可以化合物形式存在。
钛的硬度对间隙型杂质元素很敏感,杂质含量愈多,钛的硬度就愈高。
综合考虑间隙元素对硬度的影响,引入氧当量:
O当=O%+2N%十0.67%
氧当量和硬度的关系为: HV=65+310· O0.5当
表1 显微硬度测量结果 材料 表面状态 显微硬度/MPa 硬度提高倍数 未注入 2690 0 TC4 注入(N+ +N+2) 6399 1.38 注入(N+ +N+2)+C+ 3436 0.28 未注入 3133 0 TA7 注入(N+ +N+2) 4276 0.36 注入(N+ +N+2)+C+ 4073 0.30
从表1看出,离子注入后,试件的显微硬度都有不同程度的提高,其中TC4钛合金注入(N+ +N+2)混合束后硬度约提高1.4倍.本信息的网址是:http://www.17-4.cn上海坚铸公司