自20世紀50年代以來，鈦及鈦合金因具有優(yōu)異的綜合性能，得到了世界各國的高度重視，在各行各業(yè)獲得了廣泛的應用。鈦合金牌號眾多，各種合金各有特點，按合金類型主要分為α及近α型鈦合金、α+β型鈦合金和β型鈦合金。本文根據以上三種類型介紹各種典型鈦合金的物理性能和力學性能，喜歡的朋友別忘了點贊、收藏哦。
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類別 |
描述 |
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α型鈦合金 |
包括工業(yè)純鈦和只含α穩(wěn)定元素的合金； |
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近α型鈦合金 |
β穩(wěn)定元素含量小于C1的合金； |
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馬氏體α+β型鈦合金 |
β穩(wěn)定元素含量從C1到Ck的合金，簡稱α+β型鈦合金； |
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近亞穩(wěn)定β型鈦合金 |
β穩(wěn)定元素含量從Ck到C3的合金，簡稱近β型鈦合金； |
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亞穩(wěn)定β型鈦合金 |
β穩(wěn)定元素含量從C3到Cβ的合金，簡稱β型鈦合金； |
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穩(wěn)定β型鈦合金 |
β穩(wěn)定元素含量超過Cβ的合金，簡稱全β型鈦合金。 |
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α及近α型鈦合金
TA7鈦合金是一種中等強度的α型單相鈦合金，含有 5％α穩(wěn)定元素鋁和 2.5％中性元素錫。通常在退火狀態(tài)下使用，在室溫和高溫下具有良好的斷裂韌度，工藝塑性較低，板材成形應在加熱狀態(tài)進行，其特點是耐熱強度較好，還具有很好的熔焊性能，適用惰性氣體保護下的鎢電極和金屬電極熔焊工藝。長期工作溫度可達 500℃,短時工作溫度可達800℃，該種鈦合金常應用于航空工業(yè)和制造船舶零部件。
物理性能 密度ρ=4.42g /cm3，熔化溫度范圍為1540-1650℃。
表1 TA7鈦合金的熱導率
表2 TA7鈦合金的比熱容
表3 TA7鈦合金的線膨脹系數
力學性能 表4 技術標準規(guī)定的TA7鈦合金力學性能 TA11鈦合金是一種近α型鈦合金，其名義成分為 Ti-8A1-1Mo-1V，含有α穩(wěn)定元素Al和同晶型β穩(wěn)定元素Mo和V。該合金具有較高的彈性模量和較低的密度，所以其比剛度是工業(yè)鈦合金中最高的。該合金主要用于制造航空發(fā)動機高壓壓氣機盤、葉片和機匣等，最高長期工作溫度為450℃。生產的半成品主要有板材、帶材、棒材、鍛件、焊絲等。 物理性能 密度ρ=4.37g /cm3。 表5 TAI1鈦合金的熱導率 表6 TAll鈦合金的比熱容 表7 TAI1鈦合金的線膨脹系數
表8 TAll鈦合金經應力熱暴露后的室溫拉伸性能
力學性能 表9 技術標準規(guī)定的TAll鈦合金力學性能 TA12鈦合金名義成分為Ti-5.5AI-4Sn-2Zr-1Mo-0.25Si-1Nd，是一種用稀土金屬Nd強化的綜合性能良好的近α型熱強鈦合金。該合金長時間工作溫度可達550℃，用于航空發(fā)動機高壓段的壓氣機盤、鼓筒和葉片等零件。該合金具有良好的工藝塑性，適合于各種壓力加工成形，并可采用各種方式的機械加工。生產的半成品主要有棒材、鍛件、板材等，也可用于生產鑄件。 物理性能 密度ρ=4.56g/cm3 表10 TA12鈦合金熱導率 表11 TA12鈦合金比熱容 表12 TA12鈦合金熱膨脹系數 力學性能 表13 技術標準規(guī)定的TA12鈦合金力學性能 物理性能 密度ρ=4.53g/cm3，熔化溫度范圍為1588-1715℃。 表14 TA19鈦合金熱導率 表15 TA19鈦合金比熱容 表16 TA19鈦合金線膨脹系數 力學性能 表17 技術標準規(guī)定的TA19鈦合金力學性能 TAI5鈦合金的名義成分為 Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V。該合金不能進行熱處理強化。在退火狀態(tài)以α相固溶體為基體，含少量的β相（5％一7％），該合金具有良好的綜合力學性能和工藝性能，主要應用于發(fā)動機的各種葉片、機匣；飛機的各種板 金件、梁、接頭、大型壁板、焊接承力框等，焊接結構件和鑄件也廣為選用。 物理性能 密度ρ=4.450 g/cm3 表18 TA15鈦合金的熱導率 表19 TA15鈦合金的比熱容 表20 TA15鈦合金線膨脹系數 力學性能 表21 技術標準規(guī)定的TA15鈦合金力學性能 表22 Ti53311S鈦合金的熱導率 表23 Ti53311S鈦合金的線膨脹系數 力學性能 表24 Ti53311S鈦合金棒材（ф10-90mm）在不同溫度下的拉伸性能 表25 Ti53311S鈦合金棒材（ф10-90mm）的550℃蠕變性能
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α+β型鈦合金
TC4(Ti-6Al-4V）鈦合金是由美國于1954年研制成功的Ti-AI-V系α-β型鈦合金，含有6％的α穩(wěn)定元素Al和4％的β穩(wěn)定元素V。TC4鈦合金的主要特點是優(yōu)異的綜合性能和良好的工藝性能。 物理性能 表51 TC4鈦合金熱導率 表52 TC4鈦合金比熱容 表53 TC4鈦合金線膨脹系數 表54 TC4鈦合金電阻率 表55 TC4鈦合金靜態(tài)和動態(tài)彈性模量 表56 TC4鈦合金切變模量 表57 TC4鈦合金泊松比 力學性能 表58 技術標準規(guī)定的TC4鈦合金力學性能 表59 TC4鈦合金各種溫度下的拉伸性能 表60 TC4鈦合金室溫沖擊韌性 表61 TC4鈦合金室溫斷裂韌度 表62 TC4鈦合金應力腐蝕斷裂韌度 物理性能 密度ρ=4.50g /cm3 表63 TC6鈦合金的熱導率 表64 TC6鈦合金的比熱容 表65 TC6鈦合金的線膨脹系數 力學性能 物理性能 表 67 TC11鈦合金熱導率 表 68 TC11鈦合金比熱容 表 69 TC11鈦合金線膨脹系數 表 70 TC11鈦合金電阻率 力學性能 表71 技術標準規(guī)定的TC11鈦合金力學性能 物理性能 密度ρ＝4.68g/cm3 表72 TC16鈦合金的熱導率 表73 TC16鈦合金的比熱容 表74 TC16鈦合金的線膨脹系數 力學性能 表75 TC16鈦合金退火狀態(tài)的室溫拉伸性能（退火狀態(tài)） 表76 TC16鈦合金在不同溫度下的拉伸性能 表77 TC16鈦合金的沖擊性能 表 78 TC16鈦合金的扭轉性能 表79 TC16鈦合金的剪切性能 表80 TC16鈦合金的熱穩(wěn)定性 TC17鈦合金是一種富β相的α-β型鈦合金，名義成分為Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr。含有α穩(wěn)定元素Al，中性穩(wěn)定元素Sn和Zr，同晶型β穩(wěn)定元素Mo，共析型β穩(wěn)定元素Cr。該合金具有強度高、斷裂韌度好、淬透性高和鍛造溫度范圍寬等一系列優(yōu)點，能夠滿足損傷容限設計的需要和高結構效益、高可靠性及低制造成本的要求。TC17鈦合金的最高工作溫度可達427℃。 物理性能 密度ρ=4.65g/ cm3，室溫熱導率為8.2W/(m·℃） 表81 TC17鈦合金的線膨脹系數 力學性能 表82 TC17鈦合金棒材的技術標準 表83 TC17鈦合金盤件的技術標準 TC21是中合金化的Ti-AI-Sn-Zr-Mo-Cr-Nbα+β型高強高韌損傷容限鈦合金，其主要性能特點是高強、高韌、損傷容限、可焊，可在 500℃以下長期工作。TC21鈦合金最適合于制造各類結構鍛件及零部件，在航空航天工業(yè)和民用行業(yè)中可望 獲得廣泛應用。 物理性能 密度ρ=4.6g/cm3，室溫熱導率為6.62W/(m℃)，室溫到100℃的線膨脹系數為8.7X10-6℃-1，室溫電阻率為 1.75μΩ*m，室溫比熱容為 0.54J/(kg ℃），室溫彈性模量為119GPa。 力學性能 表84 技術標準規(guī)定的TC21鈦合金力學性能（熱處理態(tài)） 表85 直徑為20mm的TC21棒材不同溫度下的拉伸性能 TC18鈦合金是一種近β型鈦合金，其名義成分為Ti-5Al-4.75Mo-4.75V-1Cr-1Fe。該鈦合金具有高強、高韌、高淬透性，故稱為“三高”鈦合金。該合金的半成品主要有鍛件、棒材、型材、厚板和管材等。 物理性能 表86 TC18鈦合金的熱導率 表 87 TC18鈦合金的比熱容 表 88 TC18鈦合金的線膨脹系數 表 89 TC18鈦合金的電阻率 力學性能 表 90 技術標準規(guī)定的TC18鈦合金力學性能(退火狀態(tài))
TC19合鈦金名義成分為 Ti-6A1-2Sn-4Zr-6Mo，為 Ti-AI-Zr-Sn-Mo系馬氏體型熱強鈦合金，可以進行熱處理強化可應用于高溫、長時、大載荷環(huán)境，長時使用溫度可達到400℃，短時、大載荷使用溫度可達540℃。該鈦合金用來制作渦輪發(fā)動機中溫段的零部件，如壓氣機盤、風扇和葉片等重要構件。 物理性能 表 91 TC19鈦合金的典型物理性能
力學性能 表 92 技術標準規(guī)定的TC19鈦合金力學性能
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β型鈦合金
TB2鈦合金是一種亞穩(wěn)定β型鈦合金，其名義成分為 Ti-5Mo-5V-8Cr-3A1，含有同晶型β穩(wěn)定元素 M o 和 v ，共 析 型β穩(wěn) 定 元 素 C r ,α穩(wěn)定元素A l,M o 當量為22.2。該合金在固溶處理狀態(tài)下具有良好的冷成形性能和焊接性能，在 固溶時效狀態(tài)下具有高的強度和良好的塑性相匹配。該合金的主要半成品有板材、帶材、箔材、絲材、棒材和鍛件等。該鈦合金已應用于航天的星箭連接帶，適合于制造在300°C以下工作的航空緊固件，也適合于制造在500°C以下短時工作的航天緊固件。 物理性能 表93 TB2鈦合金的熱導率
表94 TB2鈦合金比熱容
表 95 TB2鈦合金線膨脹系數
表 96 TB2鈦合金電阻率
力學性能
表 97 技術標準規(guī)定的TB2鈦合金力學性能
TB6鈦合金是一種Ti-AI-V系近β型鈦合金，含有3％的α穩(wěn)定元素A1,10％的同晶型β穩(wěn)定元素V和2％的共析型β穩(wěn)定元素Fe。主要特點是比強度高、斷裂韌性好、鍛造溫度低和抗應力腐蝕能力強，適合于制造高強度的鈦鍛件。
密度ρ=4.62g/cm3，熔化溫度范圍為（1650士14)℃。
表 98 TB6鈦合金的熱導率
表 99 TB6鈦合金的比熱容
表 100 TB6鈦合金的線膨脹系數
表 101 TB6鈦合金的電阻率
力學性能
表 102 技術標準規(guī)定的TB6鈦合金力學性能
TB8鈦合金的名義成分是Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si，是一種介穩(wěn)定的β型鈦合金。該鈦合金采用較多的Mo元素而不是V，大大改善了合金的抗氧化性能和抗腐蝕性能，并具有與TB5(Ti-15-3)鈦合金相似的較好的冷軋和冷成形能力。TB8鈦合金除了生產板材、帶材外，也可生產箔材、絲材、管材、棒材和鍛件 。板材主要用于制造中等復雜程度的飛機冷成形飯金零件。
物理性能
密度ρ=4.93g /cm3
表 103 TB8鈦合金的熱導率
表104 TB8鈦合金的比熱容
表 105 TB8鈦合金的線膨脹系數
表 106 TB8鈦合金的電阻率
力學性能
表 107 技術標準規(guī)定的TB8鈦合金板材力學性能
表 108 技術標準規(guī)定的TB8鈦合金棒材和鍛件力學性能
TB7是一種在高濃度還原性酸（H2S04,HCl等）中具有優(yōu)異耐蝕性能的耐蝕鈦合金，其名義成分為Ti-32Mo。該鈦合金含有高達32％的難熔金屬元素Mo。TB7鈦合金可用于鑄造化工機械的泵、閥等零件，也可生產包括鍛件、棒材、板材和管材等形式的半成品。
物理性能
表 109 TB7鈦合金的熱導率
表 110 TB7鈦合金的比熱容
表111 TB7鈦合金的線膨脹系數
表 112 Ti-32Mo在硫酸中的耐蝕性
表 113 Ti-32Mo在鹽酸中的耐蝕性
表 114 Ti-Mo鈦合金在鹽酸中的腐蝕率（mm/a）
力學性能 表 115 技術標準規(guī)定的TB7鈦合金力學性能
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“海洋金屬”——鈦合金在艦船的
腐蝕與“海上絲綢之路”