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怎樣才能讓鈦合金被廣泛使用
2021-10-21
高純度金屬鈦是有光澤的白色金屬，密度低、強度高、易于加工成形，具有良好的抗腐蝕性。工業(yè)純鈦雖然具有優(yōu)良的耐蝕性和生物相容性，但其強度和耐磨性并不理想。1954年，美國研制成功Ti6Al4V合金，由于它的耐熱性、強度、塑形、韌性、成形性、可焊性、耐蝕性和生物相容性均較好，而成為鈦合金工業(yè)中的王牌合金，該合金的使用量已占全部鈦合金的75%~85%。目前，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中廣泛使用的是Ti6Al4V ELI合金。 鈦及鈦合金雖已取得了顯著的發(fā)展，但由于其工藝性能較差，鈦合金廠家對鈦的提煉與加工制造成本相當(dāng)高，從而限制了其合金體系的發(fā)展與應(yīng)用領(lǐng)域。 由于鈦在高溫下的化學(xué)活性很高，極容易被氧、氮、碳等元素污染，因此鈦合金的加工制造過程要求是非常高的。因此，鈦合金材料的制造成本十分昂貴，應(yīng)用領(lǐng)域受到限制，目前大多用在飛機結(jié)構(gòu)、航空器，石油和化學(xué)工業(yè)等高科技行業(yè)。 鈦合金的剛性差、導(dǎo)熱性差造成局部高溫而產(chǎn)生粘刀等，因此加工工藝過程較為困難。通常鈦合金的加工性只有45鋼的20%～40%，硬度370又太硬加工困難。另外鈦的化學(xué)活潑性高，很容易與氣體雜質(zhì)化合。溫度超過600℃時，鈦被氧化成脆化層，即所謂“組織α化層”;與氫產(chǎn)生氫脆性;與氮在高溫下形成硬而脆的氮化鈦(TiN)，加劇刀具磨損。另外，鈦合金可與刀具材料的元素發(fā)生化學(xué)結(jié)合，造成嚴重的粘結(jié)磨損。 如何進一步開發(fā)鈦合金的提純與合金化工藝，并優(yōu)化機械加工手段，進一步降低鈦合金產(chǎn)品的制造成本，是能否促使鈦合金廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。 |