一文把握钛及钛合金干系知识！
钛是20世纪50年代提高起来的一种紧张的布局金属，其热变大系数小、热导率低，在常温下为密排六方的α相，在883℃时产生同素异构变化，变为体心立方的β相。钛合金具有低密度、高比强度、耐低温、抗腐化等精良的综合功能，是飞机机体和航空倡导机最主要的布局质料之一 。随着钛合金武艺的提高，它也被广泛使用到其他范畴。
1、钛和钛合金简介
钛，是一种紧张的金属元素，其物理和化学实质如图1所示。钛在元素周期表中的原子序数为22（第4周期，第NB族），具有洁白色金属光晕，密度为4.507g/cm’, 熔点为1660℃，沸点为3287℃，具有熔点高、密度小、强度大、延展性好等多种优秀特性，是一种紧张的产业质料。
钛合金，是指以钛元素为基本，添加单种或多种其他元素制备构成的新型合金。钛的活性较高，大大多元素均可与其互相作用，构成一连固溶体、仅限固溶体、金属化合物、共价化合物、离子化合物等。合金元素可以经过改动其同素异构变化点和相构成等，到达优化其功能的目标。
Ti与元素周期表中大大多元素都能产生反响，依据其与钛的互相作用 ，可将元素周期表中的元素分为四类：第一类是卤族元素和氧族元素，与钛天生离子化合物 ；第二类是过渡元素、氢、铍、硼族元素、碳族元素、氮族元素，与钛天生金属间化合物和仅限固溶体；第三类是锆、铪、钒族元素、铬族元素、钪，与钛天生无穷固溶体；第四类是惰性气体元素、碱金属元素、碱土金属元素、稀土元素（钪除外）、婀、牡等元素，不与钛产生反响或基本不产生反响。有70多种元素能与钛构成二元合金，分为αβ安定型、αβ-完全固溶型、β完全固溶型、β共析型四品种型。图2为四品种型的二元钛合金相图。
我国钛产业早在1954年就开头起步，1955年用金属镁复原法制备出了海绵钛，1956年开头钛渣实验，1958年正式进入产业消费阶段，消费出了钛锭、钛管、钛板等原质料和型材。我国钛产业提高至今，大抵可分为三个阶段：创业期（1952~1978年），发展期（1979^2000年），崛起期（2001年至今）。
2、钛合金的分类
钛具有两种同素异构布局，即α相与β相，其同素异构变化点约为882℃，当温度低于相变温度时，钛具有密排六方布局，被称为α(α-Ti)；当温度高于相变温度时，钛具有体心立方布局，被称为β钛((β-Ti)。同素异构变化的存在使钛合金具有悬殊的特性和使用，因此可以用多种办法对其举行分类。
1）按构造布局举行分类
使用钛的同素异构特点，在钛合金中到场不同的相安定元素，使相变温度和相因素含量展现出差别。依据室温条件下取得不同的基体构造，可将钛合金分为以下三大类：α钛合金、β钛合金和a+β钛合金，其牌号分散用TA,TB和TC表 示。其稀有分类如表2所示。
由于钛合金中β相的数目及安定水平与β安定元素品种及含量有直接干系，也可依照β相安定系数对钛合金分类。β相安定系数是合金中各β安定元素的浓度与其临界浓度的比值之和，表征钛合金中β相的安定水平或β安定元素的作用，表3为常用β安定元素的临界浓度 Ck。依据浓度盘算出相应的β相安定系数Kp，表4为常用钛合金的Mo当量和β相安定系数。
2）按功能特点举行分类
众所周知，钛具有十大特性：①密度小，强度高，比强度大；②耐热功能好；③耐蚀功能精良；④温度低功能好；⑤无磁；⑥热导率小；⑦弹性模量低；⑧抗拉强度与屈从强度接近；⑨在低温下容易被氧化；⑩抗阻尼功能低。别的，钛具有三种特别的功效：①外形影象；②超导；③储氢。依据其功能特点，可以将钛合金分为布局钛合金、耐热钛合金、耐蚀钛合金、温度低钛合金、功效钛合金等几类。
3）按使用范畴举行分类
钛具有诸多突出的优点，被人们称为“太空金属”“大海金属”等，在国防军工和百姓经济中具有广泛而紧张的用处。依据其在各行业的使用情况，可以大抵分为以下几类：
(1)航空航天用钛合金，航空航天是钛及钛合金的主要使用范畴，其用量约占天下总用钛量的一半。多数据体现，飞机每减重lkg，其使用用度可以浪费220-440美元。对火箭来说，减重可以到达减小发射分量、增长射程、节流用度等目标。在航空范畴，主要用钛的部位有：航空倡导机的机匣、风机叶轮、机座、压气机匣、叶轮、集气管，飞机机身布局件、机翼布局件、高压油管、尾翼布局件、舱门、座椅导轮、升降架等。在航天范畴，主要的用钛部位有：火箭倡导机叶轮、燃料箱、压力容器、火箭喷嘴套管、运送泵、星箭毗连带，人工制造卫星外壳、天线，载人飞船船舱、升降架、推进体系等。
(2）化工用钛合金。化工用钛主要是使用钛的抗腐化功能，以纯钛居多。化工用钛是我国用钛量最大的范畴，约占我国用钛量的一半支配。在化工范畴主要用钛部位有：氧化塔、反响釜、蒸馏塔、储槽、热互换器、泵、阀、管道、电极等。
(3)体育休闲用钛合金，体育休闲用钛是现在极为活泼的一个范畴，种种新型钛合金不休运用于此。在我国，体育休闲用钛合金使用范围约占举国用钛量的五分之一。现在主要的产物有：高尔夫球杆头与球杆、钓具、自行车、滑雪板、手表、眼镜架、相机、钛画板等。
(4）电力用钛合金。电力用钛合金主要使用钛的抗腐化才能，尤其是在海滨的电站，对防腐具有极高的要求。在电厂，主要用钛的部件有：蒸汽轮机转子叶片、凝气管，海滨电站海水出入口衬钛管和衬钛板，火电站烟囱钢钛复合板等。
(5)生物医用钛合金。钛和钛合金耐腐化性强、化学功能安定、无磁性、无毒性，其弹性模量和变大系数与人体骨骼相婚配，因此具有极佳的生物相容性，在生物医用范畴渐渐交换不锈钢、Co-Cr合金等，开发了钛又一使用范畴。目宿世物医用钛的零件主要有：人体骨骼、牙齿、心脏起搏器、心血管支架、种种手术器具等。
(6)其他范畴用钛合金。除了上述范畴外，钛合金还在海水淡化、船舶、修建、交通运输、冶金，以及其他高武艺范畴被广泛使用。钛合金耐蚀功能使其在船舶、修建等传统范畴大放异彩；因其密度小、比强度高等特点也被广泛使用于交通运输等范畴；在高新武艺方面，随着钛合金功能的开发和成型武艺的改良，已渐渐使用于大型激光器、磁悬浮列车等高精尖范畴。
4）按晶粒尺寸举行分类
依照晶粒尺寸分，钛合金又可以分为传统铸造粗晶钛合金（>1000nm）和细晶钛合金（<1000nm)。随着对钛合金的不休深化研讨，钛合金有着向微纳标准提高的趋向。依照晶粒尺寸，细晶钛合金又可分为：超细晶钛合金（100-1000nm), 纳米晶钛合金（(1-l00nm）和多标准钛合金（多种标准同时存在）三大类。
3、钛合金的不同构造
钛合金有α相和β相两种基本相，钛合金的功能在很大水平上取决于α相和β相本身的功能及其在合金中的外形、轻重、分布和所占比例。β相的强度高于α相的强度，且滑移体系较多，更容易承受塑性变形，高强钛合金通常是以β相为基的合金。α相的耐热性、抗蠕变功能均比β相好，低温钛合金通常为α合金和近α合金。
钛合金的基本构造为以α-Ti为基的α固溶体和以β-Ti为基的β固溶体，α合金、近α合金和很多α+β合金的基体为α固溶体，β合金的基体为β相。钛合金的显微构造主要取决于合金因素、变形工艺和热处理历程，典范构造为片层（魏氏）构造、网篮构造、等轴构造、双态构造，如图4所示。
4、不同功能的钛合金
1）低温钛合金
钛及钛合金的制备
1、消费流程
图5为钛合金及钛材消费流程，在取得钛材之前，要对金红石、钛铁矿等原始矿产举行选矿，取得层次更高的精矿，对精矿举行加工提纯获取高纯度的Ti02，再对其举行氧化、复原取得TiCl4，制取正中产物海绵钛，对海绵钛举行决裂和分级，取得商业纯钛 (CP钛）和钛合金熔炼的产物，经过压力加工或粉末冶金办法取得钛合金质料或制品。
随着钛产业的不休提高，运用粉末冶金法制备钛合金零部件渐渐体现出其共同的上风。粉末冶金法制备钛合金是制取钛和钛合金粉末作为质料，再颠末烧结、克制等办法将粉末加工成形零件的一种工艺，是钛合金近净成形武艺的紧张构成局部。钛合金粉末冶金武艺具有质料使用率高、切削少、听从高的特点，在一定水平上可制止铸造所产生的因素偏析、构造不匀称等缺陷。
现在天下上稀有的钛粉消费办法有：氢化脱氢法、导电体到场反响法、阿姆斯特朗工艺、预成型复原法、高能球磨法、金属氢化物复原法、一连熔盐流法、 等离子氢复原法、气相复原法、气雾化法等。此中，氢化脱氢法具有利用简便、 本钱低阶特点，是钛粉消费的最常用办法。氢化脱氢法是将海绵钛吸氢后产生的脆性氢化钛，经过机器法破坏，在真空低温条件下脱氢制取纯钛粉的一种工艺。氢化脱氢工艺流程如图6所示。现在广泛使用的产业制钛办法为镁复原法，图7为镁复原法制取海绵钛的流程 ，以精四氯化钛为质料 ，以氩气保护下的金属镁为复原剂。
图8为不同典范钛材的消费流程，对海绵钛举行熔炼铸造取得致密的钛锭，再举行不同的压力加工取得不同品种的钛材。环件接纳环轧，板材接纳热轧和冷轧，无缝管接纳挤压一轧制法消费，有缝管接纳弯曲成形-焊接法消费。由于变形抗力大和加工温度范围窄，钛合金质料的消费难度大、武艺含量高，制约了钛行业的提高。
现在制备钛合金粉末的办法有：等离子旋转电极法、电子束旋转盘法、真空雾化法、气雾化法、快速冷凝法、机器合金化法等。机器合金化法能快速取得活化钛合金粉末，其表现图如图9所示。在机器合金化法制备钛合金粉末的历程中，起首将钛粉和其他金属粉依照所需比例置于球磨罐中殽杂，然后经过球磨机的转动或振动，不休地碰撞、挤压金属粉末，使之反复产生形变、断裂、冷焊、分散，终极到达粉末合金化的目标。
2、熔炼铸造
熔炼钛及钛合金使用的质料包含海绵钛、钛及钛合金前往炉料、纯金属及正中合金。钛的化学活性十分高，且熔点较高，熔炼温度下的钛容易与气体及其他元素、耐火质料 （种种氧化物）、制模用的难熔质料等产生化学反响，因此，钛合金熔炼和铸造必需在真空或惰性气体保护下举行，招致消费本钱上升。
1）铸锭及消费工艺流程
常用的钛合金熔炼办法有真空自耗电弧熔炼法（VAR)、冷炉床熔炼法（CHM)、真空非自耗电弧熔炼法（NC)、电渣熔炼法（ESR)、真空以为熔炼法（CCM)。真空自耗电弧熔炼法以其经济性成为钛合金的主要熔炼办法，冷床炉熔炼以其高品格性成为航空倡导机用钛合金首选的熔炼办法。图10a为真空自耗电弧熔炼的工艺流程，先将质料制备成电极块（密度要大于3.2g/cm3)，再将其焊接成所需截面和长度的电极，在真空自耗电弧炉中熔化。制得的铸锭具有精良的结晶构造和较匀称的因素，挥发丧失较少，但是，由于真空自耗电弧熔炼的除气除杂才能仅限，制品铸锭最少要颠末2次熔炼。
在抽真空的炉体中用电弧直接加热熔炼金属的电炉称为真空电弧炉，主要靠被熔金属的蒸气产生电弧，铸锭端面外形限定为圆形，依照熔炼中电极对否斲丧（熔化），分为自耗炉和非自耗炉。图10b为真空自耗电弧炉的布局表现图。
图11a为冷床炉熔炼的工艺流程，待熔化的炉料进入冷炉床后依次熔化、精炼、凝结，铸锭可以是圆锭、扁锭及空心锭。冷床炉熔炼装备由热源、冷炉床、结晶器构成，其热源有电子束和等离子体两品种型，相应称为电子束冷床炉熔炼 (EBCHM）和等离子束冷床熔炼，在真空或氩气保护下熔炼和凝结。图11b为电子束冷床炉布局表现图，主要由熔炼室、真空体系、电子枪、电子束控制体系、进料体系、坩埚及拉锭机构、供电体系、水冷体系、察看安装等构成。
除热源不同外，等离子体冷床炉的布局与电子束冷床炉基本相反，如图12所示， 包含热源体系、冷炉床、结晶器 、喂料机构、真空体系、水冷体系、控制体系、充气体系等。
真空非自耗电弧熔炼法（NC）为在真空电弧炉内举行的非自耗熔炼，接纳水冷铜电极，使用电弧的热量使坩埚内的钛熔化 ，随后浇入水冷铜模成锭，大概在水冷铜坩埚内一连加料熔炼和凝结成锭。为了避免电弧对电极的烧损，水冷铜电极能自旋转或带旋转磁场。NC法可直接使用散料，制止了制备电极的贫苦，适于残钛料吸收熔炼。
电渣熔炼法（ESR）使用电流畅过电渣产生的热量将金属熔化和精炼，既可用自耗电极作炉料，也可用水冷非自耗电极及散装炉料，到场CaF2，在熔体和坩埚间起绝缘作用。用ESR熔炼钛时，须接纳真空-充氩气氛，在水冷铜质坩埚中和电渣保护下举行重熔，通常称为电渣重熔。接纳ESR法可直接熔铸不同外形的锭坯，外表质量好，不需铣面或车皮，且装备投资用度少，但是，脱氢后果差、提纯才能低。
真空以为熔炼法（CCM）又称冷坩埚熔炼，为无渣水冷分瓣铜坩埚以为熔炼，用4块弧形铜块组构成铜坩埚，块间用陶瓷绝缘，将铜坩埚与以为线圈一同浸入水套中，经过电磁以为产生热能熔炼钛。接纳高纯铜可以提高电听从（变小阻抗），坩埚水冷坚持冷态且不与熔体交往，可以和高熔点或活性元素熔体共存而不产生反响，分瓣是为了制止导电坩埚对电磁场产生屏蔽作用，2个铜块间的间隙构成加强磁场，磁场产生的剧烈搅拌使化学因素和温度一律，不必要制造电极便可一次取得因素匀称且无坩埚沾染的高质量铸锭。CCM 可以用于真空或任何气氛下，特别实用于熔炼生动金属、高纯金属、难熔金属、放射性质料等，关于特种质料，CCM为特别有提超过息的熔炼武艺。
1）铸件的铸造
大局部变形钛合金均可用于铸造，此中。单相大概α以相为基并含有少数β相的钛合金（在退火形态下β相的数目寻常不凌驾10％）比力相宜铸造。但是，熔融形态的钛几乎会与一切的耐火质料敦睦体产生反响，大大增长了铸造的困难，熔化和浇注都必需在惰性气体保护下或真空中举行，不克不及使用平凡耐火质料制成的坩埚。钛合金铸件的熔炼通常接纳真空自耗电极电弧凝壳炉，在电弧作用下熔炼钛合金，在欺压冷却的铜坩埚内构成凝结层，钛液不直接与水冷铜坩埚交往，可制止来自坩埚的沾染。图13为150kg真空自耗电极电弧凝壳炉，其具有布局简便、维持用度低、易大型化等优点，但是，存在对证料的外形有要求、废物难以吸收、受熔炼速率制约等缺陷。
图14为以为熔炼炉表现图，使用交变磁场力使金属熔融悬浮且不与坩埚交往，可直接使用废物和海绵钛作为熔炼质料，搅拌才能强、合金化容易，因素和温度匀称，但是装备用度高，消费听从低。容易产气愤体是钛合金铸造的主要困难，通常要在浇注体系中设置公道的排气道，确保铸型有精良的透气性，经过铸型真空除气、离心浇注或压力铸造等办法低落气体含量。
3、钛材成形
传统的钛材成形办法主要包含铸造、轧制、挤压、拉拔 、冲压、旋压等，可加工板、带、条、箔、管、棒、型、线材，以及锻件、冲压件、旋压件等制品。但是，钛及钛合金的压力加东西有变形抗力大、常温塑性差、屈强比高、回弹大、对裂纹和缺口敏感、塑性成形范围窄、变形历程易黏结模具、加热时易吸附不利气体等缺陷，因此，钛的压力加工比钢、铝、铜困难，招致钛合金的消费本钱热血，拦阻了其广泛使用。
1）压力加工
在温度低下，α钛合金呈密排六方晶体布局，滑移面较少，塑性变形相对困难；随着变形温度上升，滑移面增多，渐渐有局部密排六方晶格的。相变化为体心立方晶格的β相，塑性相应提高；当变形温度凌驾相变点进入β相区时，合金的塑性大大提高，同时变形抗力大大低落，因此，钛及钛合金通常举行热变形。
锻压包含铸造和冲压。冲压可加工壁薄、外形繁复的零件，可以取得强度大、刚性高、分量轻的零件，加工件质量安定、一律性好、互换性好、质料使用率高、消费率高。钛合金的铸造可分为α+β铸造、β铸造、近β铸造及准β铸造，图15为钛合金不同铸造工艺及温度表现图，不同铸造工艺可以取得不同的铸造构造。
由于钛合金的热导率比铜、铝、铁、镍等金属低，大型坯料加热时断面温度不易匀称，坯料出炉后外表冷却快，显现较大表里温差，容易招致开裂和变形不匀称。为了变小坯料外表的冷却速率，富裕预热模具及与坯料交往的东西十分紧张，图18为不同铸造办法的模具和锻件的温度形态表现图。热模铸造和等温铸造可消费大型、特大型锻件，可以消费近终形锻件、完成锻件构造和功能的最优化。
（2）挤压
挤压法合适于小批量、多品种、多规格的钛合金管、棒、型材及线坯的消费 ，特别是断面繁复的薄壁管材和型材、超厚壁管材。钛及钛合金多接纳热挤压，α型钛合金、α+β型合金通常在（(α+β)/β相变化点以下温度挤压，β型钛合金通常要接纳较高的挤压温度，要求挤压时处于β相的温度范围，但是，温度太高时，β相晶粒急剧长大，招致塑性低落。关于难变形、脆性大的钛合金，如阻燃钛合金、TiAI基金属间化合物，包套挤压是最真实可行的压力加工办法。
（3）轧制
轧制可用来消费钛及钛合金板、带、箔、棒、管、型材，特别是可以消费薄壁、变断面型材，消费的钛材外表质量好、内里质量安定。钛的轧制有热轧、温轧和冷轧，2-5mm 厚的板材可接纳温轧，更薄尺寸的可接纳冷轧，两次退火间的冷轧变形量寻常为15%-60%。
棒材和简便断面型材可用横列式孔型轧制，依据产物外形计划最佳的孔型系列，比拟于钢铁轧制，钛材孔型轧制具有更大的宽展系数。
（4）拉拔
拉拔可消费钛合金管材、小直径棒材、线材，为了避免粘模，要对坯料举行磷酸盐或氧化处理，涂覆石墨、二硫化钼或石灰基光滑剂。关于难以冷拉的钛合金，可接纳温拉。
图22为无模拉拔表现图，接纳以为线圈或激光使钛材局部加热硬化，并施加张力使其变细，优点是不必要拉模和光滑剂，变形速率大、听从高。
（5）旋压
旋压分为平凡旋压和强力旋压，主要用于薄钛板成形件和空心回转体工件，关于大直径薄壁零部件的成形有分明的上风，旋转的金属毛坯产生一连的局部塑性变形而成形为回转体工件，其强度和硬度比坯料提高15%-25%，尺寸精度仅次于机器加工。图23为旋压机照片及旋压表现图。
平凡旋压的变形特性是金属板坯主要产生直径的紧缩或扩张，毛坯厚度基本坚持安定，可分为拉深旋压、缩径旋压、扩径旋压，如图24所示。
2）近净成形
近净成形武艺可以完成繁复外形的钛合金零部件的近净尺寸成形，仅需少数加工或不加工就可作为构件使用，可变小原质料的投入本钱和加工步调，并且制品具有与传统工艺相近的构造和功能。
（1）精密铸造
钛合金全体布局件的精密铸造主要有熔模铸造和散失模铸造，可以直接铸造外形繁复、薄壁的钛合金零件，省去多量机器加工工序，质料使用率可达75％一90%。熔模铸造包含石墨熔模铸造、钨面层熔模铸型、氧化物陶瓷熔模铸型 ，可铸造繁复外形的铸件，消费机动、顺应性强，实用于不余量叶轮和空心叶片，以及耐低温、耐磨 、耐蚀的精密铸件。
关于叶片、叶轮、喷嘴等要求外形尺寸准确的钛合金零部件，接纳熔模精密铸造批量消费，不仅可以确保铸件外形尺寸的准确、一律，并且可制止机器加工后残留刀纹的应力会合。散失模（EPS泡沫型）铸造可消费大型布局件，处理了熔模铸造模具制造周期长、本钱高以及蜡模对温度敏感易变形成绩。散失模模子通常接纳机加工成形和发泡成形，关于单件或小批量的布局件，尤其是叶轮等曲面布局的铸件，具有本钱低、铸造精度高、尺寸一律性好等特点，完万能满意日益增长的大型、精密、全体铸造的要求。
（2）粉末冶金
粉末冶金（PM ）是用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的殽杂物）作为质料，颠末殽杂或固态合金化后克制 成型，并在低于金属熔点的温度举行烧结，使用粉末间原 子分散使其团结。用传统铸造、压力加工办法无法成形的 繁复工件，可经过粉末冶金完成近净成形，少或无切削，原质料使用率＞95%。粉末冶金的质料组元和致密度可控，可制备高合金化钛合金及多孔、半致密或全致密等种品种型制品，制品显微构造匀称、无因素偏析，制备的钛合金构件功能可与铸造、铸造相当。在钛产业范畴，已相继开发了模压成型、粉末铸造、粉末热压、粉末挤压、粉末轧制、等静压、注射（放射）成形、爆炸成形、熄灭构成（自伸张低温构成）等成形武艺。图25为注射成形机及粉末注射成形工艺历程表现图.
致密化是改良粉末冶金制品格量的紧张，航空使用的钛合金粉末冶金布局零件，必必要全致密化，而全致密化关于高熔点、高活性的钛合金来说，难度很大。为了提高粉末冶金钛合金的抗拉强度和疲劳强度，寻常接纳致密化后的后续加工或热处理、化学热处理。常用的后续热加工伎俩有热压、热等静压、热挤和热锻。图26为热等静压工艺历程表现图。
（3）超塑性成形
具有微小的等轴晶或α+β双相构造的钛合金，在较高的变形温度和较低的应变速率下，变形抗力大大低落，活动性和添补性大大提高，具有可吹塑和可挤压的柔软功能，接纳超塑性成形（SPF)工艺，只需很小的应力就能使难变形合金完成繁复构件的一次成形，可省掉机器加工、铆焊等工序。超塑性等温铸造是将模具加热到金属的超塑性成形温度，以低应变速率举行模锻，颠末长时间蠕变，完成薄壁、高筋、外形繁复或难变形钛合金锻件的成形，在航空航天制造范畴，特别是倡导机的压气机叶片和大型航空繁复锻件消费上展现出较大上风和使用出息。超塑性板料成形包含真空成形、气压成形、模压成形等办法，此中气压成形是航空航天范畴使用最广泛的板料超塑性成形办法。图27为钛板料超塑性成形表现图，通常接纳氩气保护。
（4）爆炸成形
爆炸成形是使用炸药或炸药、可燃气体等作为动力，爆炸刹时开释宏大化学能对金属坯料产生高压打击波，使其产生塑性变形且以一定速率贴模。爆炸成形主要有爆炸拉深和爆炸胀形等，如图28所示.
（5）增材制造
增材制造是质料渐渐累加的制造办法，逐点增材会萃，可制造出随意繁复外形的零件，可以在工件的不同部位天生不同的质料，这是铸造、铸造等传统武艺无法完成的。比拟于传统的减材或等材制造办法，增材制造挣脱了模具、自用东西和卡尺的束缚，可完成“自在制造”，制造工艺与制造原型的几多外形不关，原型的复制性和互换性高，大大变小工序和延长加工周期，产物布局越繁复，增材制造的上风越明显。
3）复构成形
（1）钛-金属复构成形
爆炸复合、轧制复合、挤压复合是加工钛复合质料的好效伎俩，已消费出了钛钢复合板、钛铜复合棒、钛-异种金属过渡接洽号复合质料及构件。钛钢复合板既具有钢的高强度又具有钛的优秀耐蚀性，可接纳直接轧制法、浇铸轧制法、爆炸轧制法、爆炸法消费出多种厚度和宽度的复合板材。钛合金属于常温不易轧制复合的金属，热轧复合又存在坯料前处理繁复、金属间易产生反响而构成脆性化合物、制品率低的成绩，接纳爆炸复合然后举行常规轧制，可以消费钛与不同金属的复合板材、带材、管材或棒材等。图29为爆炸复合表现图及复合构成的钛-钢板。
（2）超塑性成形和分散毗连
当质料的超塑性温度和分散毗连温度相近时，可使用一次加热历程完成超塑性成形和分散毗连两个工序，制造 出局部加强或全体加强构件，代替螺接和铆接。图30为接纳超塑性成形／分散毗连（SPF/DB）制造格状布局件的表现图。
图31为SPF/DB零件的基本布局情势及成形表现图，钛合金的三层板布局件和四层板布局件广泛使用于航空航天范畴，比拟于传统的铆接或胶接，其全体性和毗连强度高很多。
4、钛材热处理
钛材热处理包含退火、固溶和时效，主要目标是消弭内应力和加工硬化、使构造产生回复再结晶、构造功能安定化和强化。
1）钛合金的固态相变
钛合金的固态相变具有多样性和繁复性，很多相变都有约莫在钛合金中显现，包含同素异构变化、共析变化、马氏体变化和ω相变。
2）钛材退火
退火是基于回复、再结晶等微观构造厘革的热处理历程，主要目标是消弭应力、提高塑性和安定构造，包含平凡退火 、消弭应力退火、完全退火（再结晶退火）、等温退火、双重退火、真空退火等办法，等温退火和双重退火主要用于α+β型钛合金。
（1）退火办法
平凡退火通常在冶金产物出厂前使用，目标是使钛合金半制品的基本应力消弭，并且具有较高的强度和切合武艺条件要求的塑性，如图35所示，退火温度寻常与再结晶开头温度相当或略低。
消弭应力退火又称不完全退火，目标是消弭铸造、冷变形及焊接产生的内应力，构造由亚稳态回复到安定态。
完全退火可以取得再结晶构造和完全硬化，又称再结晶退火，退火温度最幸而再结晶温度和相变温度之间，通常在再结晶开头温度以上100-200℃，温度过高着致氧化和晶粒长大，温度过低招致再结晶不完全，冷却办法接纳空冷。
等温退火是将钛合金加热到再结晶温度以上、低于（(α+β）／β相变点30-100℃的温度范围内保温一段时间，然后转移到使β相具有高度安定性的温度范围（通常低于再结晶温度）的炉子保温，最初空冷至室温。等温退火主要用于含β安定元素较高的。α+β双相钛合金，实用于TC6,TCll等热强性钛合金。
双重退火包含2次加热保平和2次空冷，第1次为低温退火，第2次为温度低退火，低温参军的钛合金通常要接纳双重退火，乃至举行三重退火，以确保其在低温及长时应力作用下的构造功能安定性。
（2）缓慢冷却历程的构造厘革
加热的钛合金自β相区缓慢冷却时可取得α、α+β或β构造。
3）固溶淬火
固溶处理工艺应能确保合金元素富裕固溶于固溶体中，但是，由于合金元素在β相区中的分散系数较大，加热钛合金到低温相区极易构成粗大β晶粒构造，因此，固溶处理起主要确定切合的固溶温度。固溶时间受合金因素、固溶温度和工件截面尺寸影响，关于两相合金的保温时间要长些，低落固溶温度相应要延伸保温时间，工件截面尺寸越大，保温时间越长。
4）人工时效
钛合金淬火取得的α'(α”)相、ω相、过冷β相 （亚稳β相），在热力学上是不安定的，加热到一定温度会产生分析，在变化为均衡相前要颠末系列繁复的过渡阶段，终极构造与相图上的均衡构造对应。关于同晶型β合金，分析产物为α+β，关于共析型β合金，分析产物为α+ TixMy。
（1）过冷β相的分析
密排六方布局的α相在体心立方布局的β相基体中形核比力困难，亚安定β的分析要颠末一些正中分析历程，天生过渡相再变化为均衡的α相，至于天生何种过渡相，取决于加热温度和合金因素。图36为不同因素的Ti-Cr合金的等温变化曲线，含Cr量越高，过冷β越安定，分析开头及终了所需的时间越长，C曲线越往右移.
（2）马氏体的分析
马氏体的分析取决于马氏体的因素、合金元素的实质、淬火构造中与马氏体共存的相、热处理制度等要素，而含β安定元素的浓度又随淬火温度而厘革，这些要素的厘革都市惹起马氏体安定性的厘革，招致不同的分析历程。
（3）人工时效工艺确定
加热到一定温度举行人工时效时，淬火取得亚稳相按一定办法分析而产生强化效应，其强化后果取决于亚稳相的典范、数目、因素及时效析出相的弥散度，分析为弥散的α相或β相，可使合金取得明显强化。关于因素一定的钛合金，依据时效历程的温度-时间-变化量干系的TTT图（等温转厘革力学曲线）可以确定合金的时效工艺。图37a为Ti-11.5Mo-6Zr-4.5Sn合金的TTT图，图37b为Ti-4.5Cr合金的TTT图，此中Y相为TiCr2，合金因素不同，C曲线的外形和地点不同，相应时效工艺产生厘革。
钛合金的使用
1、飞机用钛合金
钛合金不仅具有高的比强度，并且还具有使用温度范围宽、耐腐化功能好、与聚合物基复合质料电化学相容等上风，可以好效地低落飞行器的分量。在飞行器机身和倡导机部件中，钛都是不成短少的原质料 ，飞机的用钛量约占举世金属钛产量的一半。
图38为钛在飞机上的使用部位表现图，钛主要用于机身的骨架、中央翼盒、机翼梁和肋条、机身和机翼蒙皮、机尾罩及垂尾构件、升降架构件和机轮、倡导机舱和倡导机等。
作为飞机机体布局质料，钛合金可用作防火壁、倡导机短舱、蒙皮、机架、纵梁、舱盖、龙骨、速动制动闸、紧固件、升降架梁（支持梁）、前机轮 、拱形架 、隔框盖板 、襟翼滑轨 、腹板等。图40为空客飞机 A350XWB和国产飞机 C919的机体用钛部位表现图，包含升降架、机翼布局、倡导机悬架、机翼高压油管敦睦管、紧固件、舱门、机舱面板或隔板、座椅导轨、尾锥和帮助动力舱的隔热屏等。
作为飞机的心脏，倡导机推重比越大越好，但对质料的要求就越高。图41为喷气倡导机的用钛部位表现图，此中玄色地区代表钛合金，主要用于压气机电扇盘、电扇叶片、中／高压压气机盘、动叶片、静叶片、涵道等部件。因有较好的低温功能，钛合金成为倡导机压气机叶片和盘件用材的主要选择，低温钛合金的研制不休在优秀航空倡导机的需求牵引下举行。
2、航天用钛合金
产业纯钛和Ti-6AI-4V,Ti-5AI-2.5Sn,Ti-6AI-4V ELI,Ti-5AI-2.5SnELI,Ti-7A1-4Mo,Ti-3A1-2.5V,Ti-15V-3Cr-3Sn-3A1,Ti-13V-11Cr-3A1,Ti/B-Al复合质料等在航天 范畴取得较多使用。
钛及钛基合金使用于导弹、运载火箭、人工制造卫星、宇宙飞船等航天飞行器布局件，完成了减小发射分量、增长射程、节流发射用度的目标。在火箭和导弹中，钛合金主要用于燃料储箱、火箭倡导机壳体及环件、火箭喷嘴套管等。在人工制造地球卫星中，钛合金主要使用于外壳、支持架、燃料储箱、吸收舱端框等，钛镍外形影象合金可使用于温控体系元件 ，钛铸件可使用于资源卫星相机框架。
