钛合金在工业中的应用是怎么样的?
1. 钛合金是以钛为基础，通过添加其他元素形成的合金。钛存在两种不同的晶体结构：在882℃以下为α钛的密排六方结构，在882℃以上则为β钛的体心立方结构。2. 合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类：α稳定元素如铝、碳、氧和氮，它们能稳定α相并提高相变温度；β稳定元素如钼、铌、钒等，它们能稳定β相并降低相变温度；中性元素如锆、锡等，对相变温度影响不大。
3. 钛合金中的主要杂质包括氧、氮、碳和氢。氧和氮在α相中有较高的溶解度，能显著增强钛合金，但会降低其塑性。通常要求钛中氧和氮的含量分别不超过0.15～0.2％和0.04～0.05％。氢在α相中的溶解度很小，过多的氢会导致氢化物的形成，使合金变脆。因此，钛合金中氢的含量通常控制在0.015％以下。氢的溶解是可逆的，可以通过真空退火去除。
4. 钛合金以其高强度、低密度、优良的机械性能、韧性和抗腐蚀性能而受到重视。然而，它们的工艺性能较差，加工困难，容易在热加工过程中吸收氢、氧、氮、碳等杂质。此外，钛合金的抗磨性较差，生产工艺复杂。
5. 钛的工业化生产始于1948年。由于航空工业的需求，钛工业以平均每年约8％的增长速度发展。目前，全球钛合金加工材料的年产量已超过4万吨，钛合金牌号近30种。使用最广泛的钛合金包括Ti-6Al-4V（TC4）、Ti-5Al-2.5Sn（TA7）和工业纯钛（TA1、TA2和TA3）。
6. 钛合金主要应用于飞机发动机的压气机部件，其次是火箭、导弹和高速飞机的结构件。自20世纪60年代中期以来，钛及其合金已在一般工业中得到应用，如电解工业的电极、发电站的冷凝器、石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等。
7. 中国自1956年开始研究和开发钛及钛合金，1960年代中期开始工业化生产钛材料，并研制出TB2合金。
8. 钛合金是航空航天工业中一种重要的结构材料，其比重、强度和使用温度介于铝和钢之间，但具有更高的比强度和优异的抗海水腐蚀性能以及超低温性能。自1950年代起，美国在F-84战斗轰炸机上首次使用钛合金作为后机身隔热板、导风罩、机尾罩等非承力构件。
9. 60年代起，钛合金开始被用于飞机的中机身以及重要承力构件，如隔框、梁、襟翼滑轨等，其在军用飞机中的用量迅速增加，达到结构重量的20％～25％。70年代，民用飞机开始大量使用钛合金，如波音747客机钛用量超过3640公斤。
10. 当飞机发动机的推重比提高至8～10，压气机出口温度升至500～600°C时，原本用铝制造的低压压气机盘和叶片需改用钛合金，或用钛合金替代不锈钢制造高压压气机盘和叶片，以减轻结构重量。
11. 70年代，钛合金在航空发动机中的用量占结构总重量的20％～30％，主要用于制造压气机部件，如锻造钛风扇、压气机盘和叶片、铸钛压气机机匣、中介机匣、轴承壳体等。
12. 航天器利用钛合金的高比强度、耐腐蚀性能和耐低温性能来制造压力容器、燃料贮箱、紧固件、仪器绑带、构架和火箭壳体。人造地球卫星、登月舱、载人飞船和航天飞机也使用钛合金板材焊接件。
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