鈦合金材料種類及應用

鈦合金材料乃為提高航空機具飛行性能而開發(fā)的高性能材料，隨著工業(yè)技術及科技的進步及人們消費能力的提升，其應用領域也由早期的航天工業(yè)逐漸擴展至其他領域，諸如船艇、汽車、運動休閑器材及生醫(yī)器材等行業(yè)，與人類的關系越來越密切；隨著鈦合金應用普及化之后所必須面臨的問題，則是如何克服鈦合金各種加工技術的難題。

鈦金屬可分為純鈦、α合金、α＋β合金及β合金四大類。純鈦在常溫為HCP（Hexagonal Close-Packed）晶格結構（α相），在885℃左右變態(tài)成體心立方BCC（Body-Centered Cubic）結構（β相），此溫度稱為β變態(tài)點。在純鈦中添加不同合金元素及不同添加量會改變β變態(tài)點位置，造成α＋β兩相區(qū)的出現(xiàn)。 經(jīng)合金添加后之鈦合金，在常溫為單一α相者稱α合金，在常溫為α＋β相者稱為α＋β合金，在常溫為β相者為稱為β合金。

（1）α合金

α合金為α相安定元素及中性元素固溶于α相中所形成的單相合金，以Ti-5Al-2.5Sn最具代表性，此類合金高、低溫性能安定，延性及耐潛變性均佳。

（2）α＋β合金

α＋β合金中，α及β相的含量受α安定元素及β安定元素的影響極大，在性能上亦有顯著不同。β相含量少則合金行為類似α合金，反之α相含量少則合金行為類似β合金。α＋β合金中最具代表性的是Ti-6Al-4V。β相含量較多者有Ti-6Al-6V-2Sn及Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo等。Ti-6Al-4V之用量占所有鈦合金用量的70%左右。

（3）β合金

β合金在常溫下為準安定的體心立方堆積（BCC）結構，為單一β相合金。此類合金之冷間加工性較α＋β合金為佳，時效硬化處理后抗拉強度可達150kgf/mm2，降伏強度可達140 kgf/mm2。具代表性的此類合金有Ti-15V-3Cr-3Su-3Al、Ti-10V-2Fe-3Al及Ti-13V-11Cr-3Al等。

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