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作者：木易小子
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Ti在地壳中的丰度为0.56%(质量分数 ， 下同) ， 在所有按元素中居第9位 ， 而在可作为结构材料的金属中居第4位 ， 仅次于Al、Fe、Mg ， 其储量比常见金属Cu ， Pb ， Zn储量的总和还多 。我国钛资源丰富 ， 储量为世界第一 。钛合金的密度小 ， 比强度、比刚度高 ， 抗腐蚀性能、高温力学性能、抗疲劳和蠕变性能都很好 ， 具有优良的综合性能 ， 是一种新型的、很有发展潜力和应用前景的结构材料 。近年来 ， 世界钛工业和钛材加工技术得到了飞速发展 ， 海绵钛、变形钛合金和钛合金加工材的生产和消费都达到了很高的水平 ， 在航空航天领域、舰艇及兵器等军品制造中的应用日益广泛 ， 在汽车、化学和能源等行业也有着巨大的应用潜力 。
一、钛及钛合金的特性
钛及钛合金具有许多优良特性 ， 主要体现在如下几个方面：
1.强度高 。钛合金具有很高的强度 ， 其抗拉强度为686—1176MPa ， 而密度仅为钢的60%左右 ， 所以比强度很高 。
2.硬度较高 。钛合金(退火态)的硬度HRC为32—38 。
3.弹性模量低 。钛合金(退火态)的弹性模量为1.078×10－1.176×10MPa ， 约为钢和不锈钢的一半 。
4.高温和低温性能优良 。在高温下 ， 钛合金仍能保持良好的机械性能 ， 其耐热性远高于铝合金 ， 且工作温度范围较宽 ， 目前新型耐热钛合金的工作温度可达550—600℃；在低温下 ， 钛合金的强度反而比在常温时增加 ， 且具有良好的韧性 ， 低温钛合金在－253℃时还能保持良好的韧性 。
5.钛的抗腐蚀性强 。钛在550℃以下的空气中 ， 表面会迅速形成薄而致密的氧化钛膜 ， 故在大气、海水、硝酸和硫酸等氧化性介质及强碱中 ， 其耐蚀性优于大多数不锈钢 。
二、钛及钛合金的加工性能
1.切削加工性能
钛合金强度高、硬度大 ， 所以要求加工设备功率大 ， 模具、刀具应有较高的强度和硬度 。切削加工时 ， 切屑与前刀面接触面积小 ， 刀尖应力大 。与45钢相比 ， 钛合金的切削力虽然只有其2/3—3/4 ， 可是切屑与前刀面的接触面积却更小(只有45钢的1/2—2/3) ， 所以刀具切削刃承受的应力反而更大 ， 刀尖或切削刃容易磨损；钛合金摩擦因数大 ， 而热导率低(分别仅为铁和铝的1/4和1/16)；刀具与切屑的接触长度短 ， 切削热积聚于切削刃附近的小面积内而不易散发 ， 这些因素使得钛合金的切削温度很高 ， 造成刀具磨损加快并影响加工质量 。由于钛合金弹性模量低 ， 切削加工时工件回弹大 ， 容易造成刀具后刀面磨损的加剧和工件变形；钛合金高温时化学活性很高 ， 容易与空气中的氢、氧等气体杂质发生化学反应 ， 生成硬化层 ， 同时进一步加剧了刀具的磨损；钛合金切削加工中 ， 工件材料极易与刀具表面粘结 ， 加上很高的切削温度 ， 所以刀具易于产生扩散磨损和粘结磨损 。
2.磨削加工性能 。钛合金化学性质活泼、在高温下易与磨料亲和并粘附 ， 堵塞砂轮 ， 导致砂轮磨损加剧 ， 磨削性能降低 ， 磨削精度不易保证 。砂轮磨损同时也增大了砂轮与工件之间的接触面积 ， 致使散热条件恶化 ， 磨削区温度急剧升高 ， 在磨削表面层形成较大的热应力 ， 造成工件的局部烧伤 ， 产生磨削裂纹 。钛合金强度高、韧性大 ， 使磨削时磨屑不易分离、磨削力增大、磨削功耗相应增加 。钛合金热导率低、比热小、磨削时热传导慢 ， 致使热量积聚在磨削弧区 ， 造成磨削区温度急剧升高 。
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