钛合金基础知识

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1、钛的身世2010-07-2209:4钛元素，发现于18世纪，并于1795年由徳国化学家M.H克拉普斯命名为钛(Titan)o在希腊神话中这是大地之子的名字，在古希腊“泰坦精神”就是永往直前的歹思Q钛作为祈裁首饰用材冇其它材料不可比似的优势一・轻：钛的比重是4.51,约为不锈钢、钻、锯等合金的一半，比黄金的16.3更是轻了许多，在制做耳坠、项链等首饰时优势明显。这一优势同时减少了设计师对于首饰用材的限制，可以用其做出很多体积较大且夸张的造型。%1.钛貝有良好的耐腐蚀性：钛是极活泼的元素，极易与氧反应，生成Tio2,但是钛表而生成的几个到几十纳米的氧化膜极其完整致密，具有局部

2、破坏后在瞬间的自修复能力，并且在大多数环境屮是稳定的，这就是钛的耐腐蚀性的理论基础。%1.良好的生物相容性：钛的良好耐腐蚀性特征使它和人长期接触以后也不彩响其本质，不会造成过敏。现在在医学领域己经得到广泛的应用。如：钛接骨板、钛瓏关节以及钛膝关节等。因此对金属有过敏反应的人可放心大胆佩带。%1.钛能若色：钛金屈有一个很有趣的特征，将钛置丁•电解液屮通上一定电流，英表而应就会被电解化上一层氧化膜，而氧化膜的厚薄可决定颜色的变化，而并无需外加元素。现在可做的颜色有金、黑、蓝、褐、花等各种颜色。它的这一特性使首饰设计更多彩更时尚。%1.钛不易变形，不用重新整形：钛硕度高，不易变

3、形，不象普通金银首饰等佩带一段时间后需要重新整形。原子结构钛位于元索周期表中IVB族，原子序数为22,原子核由22个质子和20-32个中了组成，核外电了结构排列为1S22S22P63S23D24S2。原了核半径5x10-13厘米。物理性质钛的密度为4.506-4.516克/立方厘米(20°C),熔点1668±4°C,熔化潜热3.7-5.0千卡/克原子，沸点3260±20°C,汽化潜热102.5-112.5千卡/克原子，临界温度4350°C，临界压力1130大气压。钛的导热性和导电性能较差，近似或略低于不锈钢，钛具有超导性，纯钛的超导临界温度为0.38-0.4Ko在25°C

4、时，钛的热容为0.126卡/克原子•度，热恰1149卡/克原子，爛为7.33卡/克原子•度,金属钛是顺磁性物质，导磁率为1.00004。钛具有可塑性，高纯钛的延伸率可达50-60%,断面收缩率可达70-80%,但强度低，不宜作结构材料。钛中杂质的存在，对其机械性能影响极人，特别是间隙杂质(氧、氮、碳)可大大提高钛的强度，显著降低其塑性。钛作为结构材料所具冇的良好机械性能，就是通过严格控制其中适当的杂质含量和添加合金元素而达到的。化学性质钛在较高的温度卜•，可与许多元素和化合物发生反应。各种元素，按其与钛发生不同反应可分为四类：笫一类：卤素和氧族元素与钛生成共价键与离子键化

5、合物；第二类：过渡元素、氢、披、硼族、碳族和氮族元素与钛生成金属间化物和有限固溶体；第三类：钳、饴、锐族、钻族、铳元素与钛生成无限固溶体；第四类：惰性气体、碱金屈、碱土金屈、稀土元素(除铳外)，鋼、饪等不与钛发生反应或基本上不发生反应。钛的存在钛在地壳中的丰度为0.63%,居元索分布序列中的第十位，仅次于氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢，比常见的锌、铅、鎳、铜的总和还要多16倍，但大部分处于分散状态。主要的矿物冇金红右(Ti02)和钛铁矿(FeTi03)组成复杂的锐钛铁矿。我国钛蕴藏量居全球之首，仅四川攀枝花地区的矶钛铁矿，储量约15亿吨，占全国已探明储量的97%o三、

6、钛的冶炼钛在1791年被发现，而第一次制得纯净的钛却是在1910年，中间经历了一百余年。原因在于：钛在高温下性质十分活泼，很易和氧、氮、碳等元素化合，要提炼出纯钛需要十分苛刻的条件。工业上常用硫酸分解钛铁矿的方法制取二氧化钛，再由二氧化钛制取金属钛。浓硫酸处理磨碎的钛铁矿(精矿)，发生下面的化学反应：FeTi03+3H2S04==Ti(S04)2+FeS04+3H20FeTi03+2H2S04==Ti0S04+FeS04+2H20FeO+H2SO4==FeSO4+H2OFe2O3+3H2SO4二二Fe2(SO4)3+3H2O为了除去杂质Fe2(S04)3,加入铁屑，Fe3

7、+还原为Fe2+,然后将溶液冷却至273K以下,使得FcS04-7II20(绿矶)作为副产品结晶析出。Ti(S04)2和T10S04水解析出白色的偏钛酸沉淀，反应是：Ti(SO4)2+H2O==Ti0S04+H2S04TiOSO4+2H2O二二H2TiO3+H2SO4锻烧偏钛酸即制得二氧化钛：II2Ti03==Ti02+II20工业上制金屈钛采用金屈热述原法述原四氯化钛。将Ti02(或天然的金红石)和炭粉混合加热至1000〜1100K,进行氯化处理，并使主成的TiC14,蒸气冷凝。Ti02+2C+2C12=TiC14+2C0在