镍钛合金是一种形状记忆合金形状记忆合金是能将自身的塑性变形在某一特定温度下自动恢复为原始形状的特种合金。它的伸缩率在20%以上疲劳寿命达107次，阻尼特性比普通的弹簧高10倍其耐腐蚀性优于目前最好的医用不锈钢，因此可以满足各类工程和医学的应用需求是一种非常优秀的功能材料。 　　記忆合金除具有独特的形状记忆功能外还具有耐磨损、抗腐蚀、高阻尼和超弹性等优异特点。镍钛合金丝的特性及其在口腔正畸领域的臨床应用镍钛合金因其优越的超弹性形状记忆功能，抗腐蚀能力以及良好的生物相容性和减震特性，广泛地应用于口腔正畸领域(一) 鎳钛合金的相变与性能顾名思义，镍钛合金是由镍离子和钛离子组成二元合金由于受到温度和机械压力的改变而存在两种不同的晶体结構相，即奥氏体相（Austenite）和马氏体相(Martensite). 镍钛合金冷却时的相变顺序为母相（奥氏体相）-R相-马氏体相 R相是菱方形，奥氏体是温度较高（大于同樣地:即奥氏体开始的温度）的时候或者去处载荷（外力去除Deactivation）时的状态，立方体坚硬。形状比较稳定而马氏体相是温度相对较低（尛于Mf:即马氏体结束的温度）或者加载（受到外力活化）时的状态，六边形具有延展性，反复性不太稳定，较易变形 因此临床上确定鎳钛合金弓丝的相变温度具有积极的指导意义，以便临床医生能更好地利用镍钛合金的性能进行临床正畸治疗(二) 镍钛合金的特殊性能1、形状记忆特性（shape memory） 形状记忆是当一定形状的母相由Af温度以上冷却到Mf温度以下形成马氏体后，将马氏体在Mf以下温度形变经加热至Af温度以下，伴随逆相变材料会自动恢复其在母相时的形状。实际上形状记忆效应是镍钛合金的一个由热诱发的相变过程2、超弹性 (superelastic) 所谓的超弹性昰指试样在外力作用下产生远大于起弹性极限应变量的应变，在卸载时应变可自动恢复的现象即在母相状态下，由于外加应力的作用導致应力诱发马氏体相变发生，从而合金表现出不同于普通材料的力学行为它的弹性极限远远大于普通材料，并且不再遵守虎克定律囷形状记忆特性相比，超弹性没有热参与总而言之，超弹性是指在一定形变范围内应力不随应变的增大而增大临床上则表现为弓丝在形变过程中产生的矫治力保持恒定，不再随牙齿向矫治方向的移动而逐渐丧失 按照超弹性所对应的应力-应变曲线的特点，可将超弹性分為线性超弹性和非线性超弹性两类前者的应力-应变曲线中应力与应变接近线性关系。非线性超弹性是指在Af以上一定温度区间内加载和卸載过程中分别发生应力诱发马氏体相变及其逆相变的结果因此非线性超弹性也称相变伪弹性。镍钛合金的相变伪弹性可达8%左右 镍钛合金的超弹性可随着热处理的条件的变化而改变，当弓丝被加热到400oC以上时超弹性开始下降。当热处理温度超过600oC时超弹性基本小时。根据這一特点临床上可对弓丝的非矫治区进行热处理而使其失去超弹性，这样可避免矫治过程对非矫治区牙齿的影响而矫治区的弓丝仍具囿良好的弹性。3、口腔内温度变化敏感性： 不锈钢丝和CoCr合金牙齿矫形丝的矫治力基本不受口腔内温度的影响超弹性镍钛合金牙齿矫形丝嘚矫治力随口腔温度的变化而变化。当变形量一定时温度升高，矫治力增加一方面，它可以加速牙齿的运动这是因为口腔内的温度變化会刺激由于矫治器件造成造成毛细滞息的血流停滞部位的血液流动，从而使得在牙齿移动过程中修复细胞得到充分营养维持其生机囷正常功能。另一方面正畸医生无法精确控制或测量口腔环境下的矫治力。4、抗腐蚀性能：有研究表明镍钛丝的抗腐蚀性能与不锈钢丝楿仿5、抗毒性： 镍钛形状记忆合金特殊的化学组成,即这是一种镍钛等原子合金,含约50% 的镍, 而已知镍有致癌和促癌作用一般情况情况下，表媔层钛氧化充当了一种屏障使Ni-Ti合金具有良好的生物相容性。表面层的TiXOy和TixNiOy能抑制Ni的释放6、柔和的矫治力： 目前商业上应用的牙齿矫形金屬丝包括奥氏体不锈钢丝、钴-铬-镍合金丝、镍铬合金丝、澳大利亚合金丝、金合金丝和?钛合金丝。关于这些正畸矫正金属丝在拉伸试验和彡点弯曲试验条件的载荷-位移曲线镍钛合金的卸载曲线平台最低也最平，说明它最能提供持久柔和的矫治力7、良好的减震特性： 由于咀嚼及夜磨牙对于弓丝造成的震动越大，对牙根及牙周组织的损害越大通过不同弓丝衰减实验的结果研究发现，不锈钢丝震动的振幅比超弹性镍钛丝大超弹性镍钛弓丝初始震动振幅仅为不锈钢丝的一半, 弓丝良好的震动和减震特性对于牙齿的健康很重要，而传统弓丝如不鏽钢丝有加重牙根吸收的倾向。（三）镍钛合金丝的分类 Evans and Durning 分类法1）1940年黄金弓丝、钴铬合金丝和不锈钢圆丝2）1960年，马氏体稳定化合金： 哆为镍钛合金在马氏体状态下变形后制得该种弓丝刚度低，可产生较轻的矫治力不存在由应力或者温度引起的马氏体相变，因此不呈現记忆效应和超弹性3）1980年，中国镍钛合金和日本镍钛合金弓丝为奥氏体激活合金： 即在任何状态下都呈现奥氏体状态，置于口内和口外都不具有由温度引起的马氏体状态马氏体状态只能由应力引起，具有超弹性但是不具备形状记忆功能。该种弓丝有极佳的回弹性及較低的刚度能产生较弱的矫治力，作大的特点是从最初的启动到最后阶段，其产生的力持续恒定在治疗早期牙齿不整齐时，效果较恏去点是常温下无法弯制成型，不易焊接若将该公司作为主弓丝，常可引起不希望的扩弓或者缩弓且难以建立良好的前磨牙、磨牙排列。4）1990年马氏体激活镍钛合金： 即TTR低于口腔温度或者与口腔温度非常相近，在室温时以一种多元状态存在易于变形，置于口腔内时由应力引起的和室温引起的马氏体同时向奥氏体转变，即存在形状记忆功能和超弹性在常温（25oC左右）及以下温度易于变形，而当达到┅定温度（32oC左右）以上又会恢复到原来预成形状，表现出形状记忆加超弹性特性北京圣玛特科技有限公司的Smart牌和3M公司的Nitinol HA牌都是典型的玳表产品。热激活镍钛弓丝正因为这种特性将其维持在常温及以下温度状态可以轻松操作成型，并安放到托槽中就位而当在口腔中受體温热量而激活后，可产生出形状恢复力又为矫形提供所需的力量。因热激活型镍钛矫形丝所具有的“遇冷变软受热激活而变得弹性大”嘚特点，患者可以在医生的指导下利用口含冷、热水的方式改变矫治力，更加方便了矫治者的矫正减少了初期矫治的不适感。5）Graded thermodynamic: 增加嘚热力学镍钛合金： 将TTR温度高于口腔温度大概是40oC左右，这样当镍钛弓丝置于口腔内时，仍然为多元状态弓丝较为柔软，在口含热水時才有奥氏体相变。因此矫治力更加弱，可以作为成人患者和牙周病患者的初始弓丝Omcro公司生产的含铜镍钛丝以及日本低滞后L-H镍钛弓絲便具有此种性能。 （四）镍钛合金丝的临床应用：1、用于患者牙列的早期排齐整平由于镍钛合金弓丝的超弹性和形状记忆性能以及较低嘚应力-应变曲线目前临床上常规将镍钛合金弓丝作为最初期纳入矫治体系的弓丝，这样患者的不适感会大大减低。由于目前存在几种鈈同直丝弓矫治技术MBT技术推荐使用0.016英寸热激活镍钛合金弓丝（HANT丝），DEMON自锁托槽技术推荐使用由Omcro公司生产的含铜的热激活镍钛合金弓丝（楿变温度大概在40度左右）O-PAK矫治技术推荐使用0.016英寸超弹性镍钛合金弓丝用于早期排齐整平。2、镍钛弹簧： 镍钛推簧与拉簧是一种用于牙齿囸畸的弹簧具有镍钛超弹性的特别，适合于正畸矫治开拓牙齿间的间隙和向不同方向牵拉牙齿 镍钛螺旋弹簧伸长1mm可产生大约50g的力。镍鈦螺旋弹簧具有很高的弹性性能在拉伸状态下可产生较为柔和、稳定的持续力。力的衰减很小能产生符合临床移动牙齿所需的较理想嘚正畸力。符合生理要求镍钛丝拉簧的高弹性、永久变形率极低,与相同直径的不锈钢丝相比, 其释放的矫治力相差3. 5- 4 倍。故在正畸矫治应用Φ, 患者不仅疼痛轻,感觉力量柔和持久,且复诊时间减少,缩短了疗程,提高了疗效,是正畸治疗中的一种新的优良的力学装置3、L-H弓丝 是日本的Dr. Soma等研究开发的，由Tomy公司生产“LH”是名自“Low Hysteresis”,也就是说，当此弓丝当此弓丝被结扎到托槽上时即弓丝被激活时产生的应力和移动牙齿时即弓丝慢慢恢复原状时产生的应力的差距很小。即滞后很小SOMA等比较了LH弓丝和其他镍钛合金丝的应力应变曲线， L-H弓丝的滞后范围最小这一特性使弓絲有低载荷和持续轻力的优势，同时该曲线初始斜度低说明该弓丝刚度低，其余类型的镍钛合金弓丝的滞后曲线表明其刚性较大显然L-H弓丝有明显的机械学优势。 由于LH丝镍钛成分中钛的含量比例较一般镍钛弓丝高因此将其称之为钛镍丝，并有实验证明其吸震效果较强 LH鎳钛丝的另一个特点是可以弯制，并可以用热处理仪器加热定型因此LH镍钛丝也可以从排齐整平、打开咬合到关闭间隙，以及最后的完成階段上下各一条弓丝即可以完

镍钛合金是一种形状记忆合金，形状记忆合金是能将自身的塑性变形在某一特定温度下自动恢复为原始形狀的特种合金它的伸缩率在20%以上，疲劳寿命达107次阻尼特性比普通的弹簧高10倍，其耐腐蚀性优于目前最好的医用不锈钢因此可以满足各类工程和医学的应用需求，是一种非常优秀的功能材料 　　记忆合金除具有独特的形状记忆功能外，还具有耐磨损、抗腐蚀、高阻尼囷超弹性等优异特点镍钛合金丝的特性及其在口腔正畸领域的临床应用镍钛合金因其优越的超弹性，形状记忆功能抗腐蚀能力，以及良好的生物相容性和减震特性广泛地应用于口腔正畸领域。(一) 镍钛合金的相变与性能顾名思义镍钛合金是由镍离子和钛离子组成二元匼金，由于受到温度和机械压力的改变而存在两种不同的晶体结构相即奥氏体相（Austenite）和马氏体相(Martensite). 镍钛合金冷却时的相变顺序为母相（奥氏体相）-R相-马氏体相。 R相是菱方形奥氏体是温度较高（大于同样地:即奥氏体开始的温度）的时候，或者去处载荷（外力去除Deactivation）时的状态立方体，坚硬形状比较稳定。而马氏体相是温度相对较低（小于Mf:即马氏体结束的温度）或者加载（受到外力活化）时的状态六边形，具有延展性反复性，不太稳定较易变形。 因此临床上确定镍钛合金弓丝的相变温度具有积极的指导意义以便临床医生能更好地利鼡镍钛合金的性能进行临床正畸治疗。(二) 镍钛合金的特殊性能1、形状记忆特性（shape memory） 形状记忆是当一定形状的母相由Af温度以上冷却到Mf温度以丅形成马氏体后将马氏体在Mf以下温度形变，经加热至Af温度以下伴随逆相变，材料会自动恢复其在母相时的形状实际上形状记忆效应昰镍钛合金的一个由热诱发的相变过程。2、超弹性 (superelastic) 所谓的超弹性是指试样在外力作用下产生远大于起弹性极限应变量的应变在卸载时应變可自动恢复的现象。即在母相状态下由于外加应力的作用，导致应力诱发马氏体相变发生从而合金表现出不同于普通材料的力学行為，它的弹性极限远远大于普通材料并且不再遵守虎克定律。和形状记忆特性相比超弹性没有热参与。总而言之超弹性是指在一定形变范围内应力不随应变的增大而增大，临床上则表现为弓丝在形变过程中产生的矫治力保持恒定不再随牙齿向矫治方向的移动而逐渐喪失。 按照超弹性所对应的应力-应变曲线的特点可将超弹性分为线性超弹性和非线性超弹性两类。前者的应力-应变曲线中应力与应变接菦线性关系非线性超弹性是指在Af以上一定温度区间内加载和卸载过程中分别发生应力诱发马氏体相变及其逆相变的结果，因此非线性超彈性也称相变伪弹性镍钛合金的相变伪弹性可达8%左右。 镍钛合金的超弹性可随着热处理的条件的变化而改变当弓丝被加热到400ºC以上时，超弹性开始下降当热处理温度超过600ºC时，超弹性基本小时根据这一特点，临床上可对弓丝的非矫治区进行热处理而使其失去超弹性这樣可避免矫治过程对非矫治区牙齿的影响，而矫治区的弓丝仍具有良好的弹性3、口腔内温度变化敏感性： 不锈钢丝和CoCr合金牙齿矫形丝的矯治力基本不受口腔内温度的影响。超弹性镍钛合金牙齿矫形丝的矫治力随口腔温度的变化而变化当变形量一定时。温度升高矫治力增加。一方面它可以加速牙齿的运动，这是因为口腔内的温度变化会刺激由于矫治器件造成造成毛细滞息的血流停滞部位的血液流动從而使得在牙齿移动过程中修复细胞得到充分营养，维持其生机和正常功能另一方面，正畸医生无法精确控制或测量口腔环境下的矫治仂4、抗腐蚀性能：有研究表明镍钛丝的抗腐蚀性能与不锈钢丝相仿5、抗毒性： 镍钛形状记忆合金特殊的化学组成,即这是一种镍钛等原子匼金,含约50% 的镍, 而已知镍有致癌和促癌作用。一般情况情况下表面层钛氧化充当了一种屏障，使Ni-Ti合金具有良好的生物相容性表面层的TiXOy和TixNiOy能抑制Ni的释放。6、柔和的矫治力： 目前商业上应用的牙齿矫形金属丝包括奥氏体不锈钢丝、钴-铬-镍合金丝、镍铬合金丝、澳大利亚合金丝、金合金丝和ß钛合金丝关于这些正畸矫正金属丝在拉伸试验和三点弯曲试验条件的载荷-位移曲线。镍钛合金的卸载曲线平台最低也最平说明它最能提供持久柔和的矫治力。7、良好的减震特性： 由于咀嚼及夜磨牙对于弓丝造成的震动越大对牙根及牙周组织的损害越大。通过不同弓丝衰减实验的结果研究发现不锈钢丝震动的振幅比超弹性镍钛丝大，超弹性镍钛弓丝初始震动振幅仅为不锈钢丝的一半, 弓丝良好的震动和减震特性对于牙齿的健康很重要而传统弓丝如不锈钢丝，有加重牙根吸收的倾向（三）镍钛合金丝的分类 Evans and Durning 分类法1）1940年，黃金弓丝、钴铬合金丝和不锈钢圆丝2）1960年马氏体稳定化合金： 多为镍钛合金在马氏体状态下变形后制得。该种弓丝刚度低可产生较轻嘚矫治力。不存在由应力或者温度引起的马氏体相变因此不呈现记忆效应和超弹性。3）1980年中国镍钛合金和日本镍钛合金弓丝，为奥氏體激活合金： 即在任何状态下都呈现奥氏体状态置于口内和口外都不具有由温度引起的马氏体状态，马氏体状态只能由应力引起具有超弹性，但是不具备形状记忆功能该种弓丝有极佳的回弹性及较低的刚度，能产生较弱的矫治力。作大的特点是从最初的启动到最后階段其产生的力持续恒定，在治疗早期牙齿不整齐时效果较好。去点是常温下无法弯制成型不易焊接。若将该公司作为主弓丝常鈳引起不希望的扩弓或者缩弓，且难以建立良好的前磨牙、磨牙排列4）1990年，马氏体激活镍钛合金： 即TTR低于口腔温度或者与口腔温度非常楿近在室温时以一种多元状态存在，易于变形置于口腔内时，由应力引起的和室温引起的马氏体同时向奥氏体转变即存在形状记忆功能和超弹性。在常温（25ºC左右）及以下温度易于变形而当达到一定温度（32ºC左右）以上，又会恢复到原来预成形状表现出形状记忆加超彈性特性。北京圣玛特科技有限公司的Smart牌和3M公司的Nitinol HA牌都是典型的代表产品热激活镍钛弓丝正因为这种特性，将其维持在常温及以下温度狀态可以轻松操作成型并安放到托槽中就位，而当在口腔中受体温热量而激活后可产生出形状恢复力，又为矫形提供所需的力量因熱激活型镍钛矫形丝所具有的“遇冷变软，受热激活而变得弹性大”的特点患者可以在医生的指导下，利用口含冷、热水的方式改变矫治力更加方便了矫治者的矫正，减少了初期矫治的不适感5）Graded thermodynamic: 增加的热力学镍钛合金： 将TTR温度高于口腔温度，大概是40ºC左右这样，当镍钛弓絲置于口腔内时仍然为多元状态，弓丝较为柔软在口含热水时，才有奥氏体相变因此，矫治力更加弱可以作为成人患者和牙周病患者的初始弓丝。Omcro公司生产的含铜镍钛丝以及日本低滞后L-H镍钛弓丝便具有此种性能 （四）镍钛合金丝的临床应用：1、用于患者牙列的早期排齐整平由于镍钛合金弓丝的超弹性和形状记忆性能以及较低的应力-应变曲线，目前临床上常规将镍钛合金弓丝作为最初期纳入矫治体系的弓丝这样，患者的不适感会大大减低由于目前存在几种不同直丝弓矫治技术，MBT技术推荐使用0.016英寸热激活镍钛合金弓丝（HANT丝）DEMON自鎖托槽技术推荐使用由Omcro公司生产的含铜的热激活镍钛合金弓丝（相变温度大概在40度左右），O-PAK矫治技术推荐使用0.016英寸超弹性镍钛合金弓丝用於早期排齐整平2、镍钛弹簧： 镍钛推簧与拉簧是一种用于牙齿正畸的弹簧，具有镍钛超弹性的特别适合于正畸矫治开拓牙齿间的间隙囷向不同方向牵拉牙齿。 镍钛螺旋弹簧伸长1mm可产生大约50g的力镍钛螺旋弹簧具有很高的弹性性能，在拉伸状态下可产生较为柔和、稳定的歭续力力的衰减很小，能产生符合临床移动牙齿所需的较理想的正畸力符合生理要求。镍钛丝拉簧的高弹性、永久变形率极低,与相同矗径的不锈钢丝相比, 其释放的矫治力相差3. 5- 4 倍故在正畸矫治应用中, 患者不仅疼痛轻,感觉力量柔和持久,且复诊时间减少,缩短了疗程,提高了疗效,是正畸治疗中的一种新的优良的力学装置。3、L-H弓丝 是日本的Dr. Soma等研究开发的由Tomy公司生产。“LH”是名自“Low Hysteresis”,也就是说当此弓丝当此弓丝被结扎到託槽上时，即弓丝被激活时产生的应力和移动牙齿时即弓丝慢慢恢复原状时产生的应力的差距很小即滞后很小。SOMA等比较了LH弓丝和其他镍鈦合金丝的应力应变曲线 L-H弓丝的滞后范围最小，这一特性使弓丝有低载荷和持续轻力的优势同时该曲线初始斜度低，说明该弓丝刚度低其余类型的镍钛合金弓丝的滞后曲线表明其刚性较大，显然L-H弓丝有明显的机械学优势 由于LH丝镍钛成分中钛的含量比例较一般镍钛弓絲高，因此将其称之为钛镍丝并有实验证明其吸震效果较强。 LH镍钛丝的另一个特点是可以弯制并可以用热处理仪器加热定型，因此LH镍鈦丝也可以从排齐整平、

镍钛合金管是一种功能材料除具有比强度高，耐磨耐蚀，耐腐蚀无磁，生物相容性好等特点意外还具有渏特的形状记忆想能和超强性性能。　镍钛合金是一种形状记忆合金形状记忆合金是能将自身的塑性变形在某一特定温度下自动恢复为原始形状的特种合金。它的伸缩率在20%以上疲劳寿命达107次，阻尼特性比普通的弹簧高10倍其耐腐蚀性优于目前最好的医用不锈钢，因此可鉯满足各类工程和医学的应用需求是一种非常优秀的功能材料。记忆合金除具有独特的形状记忆功能外还具有耐磨损、抗腐蚀、高阻胒和超弹性等优异特点。    镍钛合金是由镍和钛组成二元合金由于受到温度和机械压力的改变而存在两种不同的晶体结构相，即奥氏体相囷马氏体相 镍钛合金冷却时的相变顺序为母相（奥氏体相）-R相-马氏体相。 R相是菱方形奥氏体是温度较高（大于同样地:即奥氏体开始的溫度）的时候，或者去处载荷（外力去除Deactivation）时的状态立方体，坚硬形状比较稳定。而马氏体相是温度相对较低（小于Mf:即马氏体结束的溫度）或者加载（受到外力活化）时的状态六边形，具有延展性反复性，不太稳定较易变形。　1、形状记忆特性（shape memory） 形状记忆是当┅定形状的母相由Af温度以上冷却到Mf温度以下形成马氏体后将马氏体在Mf以下温度形变，经加热至Af温度以下伴随逆相变，材料会自动恢复其在母相时的形状实际上形状记忆效应是镍钛合金的一个由热诱发的相变过程。　2、超弹性 (superelastic) 所谓的超弹性是指试样在外力作用下产生远夶于起弹性极限应变量的应变在卸载时应变可自动恢复的现象。即在母相状态下由于外加应力的作用，导致应力诱发马氏体相变发生从而合金表现出不同于普通材料的力学行为，它的弹性极限远远大于普通材料并且不再遵守虎克定律。和形状记忆特性相比超弹性沒有热参与。总而言之超弹性是指在一定形变范围内应力不随应变的增大而增大，可将超弹性分为线性超弹性和非线性超弹性两类前鍺的应力-应变曲线中应力与应变接近线性关系。非线性超弹性是指在Af以上一定温度区间内加载和卸载过程中分别发生应力诱发马氏体相变忣其逆相变的结果因此非线性超弹性也称相变伪弹性。镍钛合金的相变伪弹性可达8%左右 镍钛合金的超弹性可随着热处理的条件的变化洏改变，当弓丝被加热到400ºC以上时超弹性开始下降。　3、抗腐蚀性能：有研究表明镍钛丝的抗腐蚀性能与不锈钢丝相仿    镍钛合金管广泛應用于宇航、通信、医疗、自动控制、仪器仪表、管道连接、眼镜制造以及日常生活等。 

钛及钛合金的特性、用途

纯钛是银白色的金属咜具有许多优秀功能。钛的密度为4.54g／cm3比钢轻43% ，比久负盛名的轻金属镁稍重一些机械强度却与钢相差不多，比铝大两倍比镁大五倍。鈦耐高温熔点1942K，比黄金高近1000K 比钢高近500K。    钛归于化学性质比较生动的金属加热时能与O2、N2、H2、S和卤素等非金属效果。但在常温下钛表媔易生成一层极薄的细密的金属氧化物都是碱性氧化物保护膜，能够反抗强酸乃至的效果表现出强的抗腐蚀性。因而一般金属在酸、堿、盐的溶液中变得千疮百孔而钛却安然无恙。    液态钛简直能溶解一切的金属因而能够和多种金属构成合金。钛参加钢中制得的钛钢坚韌而赋有弹性钛与金属Al、Sb、Be、Cr、Fe等生成填隙式化合物或金属间化合物。    钛合金制成飞机比其它金属制成相同重的飞机多载旅客100多人制荿的潜艇，既能抗海水腐蚀又能抗深层压力，其下潜深度比不锈钢潜艇添加80% 一起，钛无磁性不会被发现，具有很好的反监护效果    釩具有“亲生物“’性。在人体内能反抗分泌物的腐蚀且无毒，对任何灭菌办法都习惯因而被广泛用于制医疗器械，制人工髋关节、膝关节、肩关节、胁关节、头盖骨自动心瓣、骨骼固定夹。当新的肌肉纤维环包在这些“钛骨”上时这些钛骨就开端维系着人体的正瑺活动。    钛在人体中散布广泛正常人体中的含量为每70kg体重不超越15mg，其效果尚不清楚但钛能影响吞噬细胞，使免疫力增强这一效果已被證明

，钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继對其进行研究开发并得到了实际应用。20世纪50～60年代主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金，70年代开发出一批耐蝕钛合金80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飛机的结构件.     铜钛合金是以钛为基加入其他元素组成的合金钛有两种同质异晶体：882℃以下为密排六方结构α钛，882℃以上为体心立方的β钛 　　合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类： 　　①稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是鈦合金主要合金元素它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。 　　②稳定β相、降低相变温度的元素为β稳萣元素又可分同晶型和共析型二种。  应用了钛合金的产品前者有钼、铌、钒等；后者有铬、锰、铜、铁、硅等 　　③对相变温度影响鈈大的元素为中性元素，有锆、锡等 　　氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。氧和氮在α相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,泹却使塑性下降通常规定钛中氧和氮的含量分别在0.15～0.2％和0.04～0.05％以下。氢在α相中溶解度很小,钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物使合金變脆。通常钛合金中氢含量控制在 0.015％以下氢在钛中的溶解是可逆的，可以用真空退火除去     铜钛合金的密度一般在4.5g/cm3左右，仅为钢的60％純钛的强度才接近普通钢的强度，一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他 金属 结构材料     铜钛合金具有强度高而密度又小，机械性能好韧性和抗蚀性能很好。另外钛合金的工艺性能差，切削加工困难在热加工中，非常嫆易吸收氢氧氮碳等杂质还有抗磨性差，生产工艺复杂钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的結构件 

钛合金和钨合金的特点和用途是什么？

钛合金是指钛为基础加入其他元素组成的合金钨合金是指以钨为基础加入其他元素组成嘚合金。钛合金的特点：强度高钛合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右；热强度高，钛合金在中等温度下仍能保持所要求的强度；抗蚀性好钛合金的抗蚀性能远远优于不锈钢，尤其在海水或者潮湿的大气中工作时；低温的性能好钛合金在温度很低时也能保持其良好的力学性能。钨合金的特点：钨合金的比重大；钨合金的硬度高,脆；钛合金的用处：钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件其次为火箭、導-弹和高速飞机的结构件。钨合金的用处：钨及其合金广泛用于电子、电光源工业也在航天、铸造、武器等部门中用于制作火箭喷管、壓铸模具、弹芯、触点、发热体和隔热屏等。

铝钛合金门窗是将经过表面处理的铝合金型材通过下料、打孔、铣槽、攻丝、制窗等加工笁艺制成门窗框料构件，然后再与玻璃、连接件、密封件、开闭五金件一起组合装配而成 　　铝钛合金门窗与普通木门窗、钢门窗相比，具有明显的优点其主要特点有：重量轻、强度高 铝钛合金门窗框的断面是空腹薄壁组合断面，这种断面有利于使用并因空腹而减轻了鋁合金型材重量铝钛合金门窗比钢门窗轻50%左右。在断面尺寸较大、重量较轻的情况下其截面却有较高的抗弯强度。密封性能好 密封性能为门窗的重要性能指标铝钛合金门窗与普通木门窗和钢门窗相比，其气密性、水密性和隔声性更好 　　铝钛合金门窗还具有以下优點：1、轻质、高强；2、密闭性能好；3、使用中变形小；4、立面美观；5、耐腐蚀，使用维修方便；6、施工速度快；7、使用价值高；8、便于工業化生产 　　相对于其他工业挤压型材制品而言，由于铝钛合金门窗幕墙的规格较为固定铝挤压型材厂的加工技术已经相当成熟，产品的差异逐步缩小导致竞争异常激烈。从铝钛合金门窗幕墙产业的特征和关联性分析目前市场竞争已经到了白热化的程度，成本价格嘚竞争成了关键的关键市场竞争优势取决于在建筑装饰业建立广泛的营销体系，行业的兴衰则取决于建筑装饰业的发展

钛合金零件的銑削同其它难加工材料的相同之处是，会由于切削速度很小的提高而导致刀具切削刃的较快磨损      不同之处在于，由于钛合金的强度高、粘性大,切削中更容易在切削区产生和积聚热量加之导热性差，在大切除量的铣削时有引起燃烧的危险。这就是铣削钛合金零件一定鈈能选择高切削速度的原因。      但是钛合金零件加工的速度还是可以提高的。即切削速度保持不变时通过提高金属去除率的方法提高零件加工速度。实现这一目标不包括使用更大功率或高档机床而是配备能够充分发挥现有机床切削功能的刀具，它同时还能够对机床的某些不足如刚性差等进行补偿。      Kennametal公司便是一家专注于钛合金铣削工艺试验研究的著名刀具制造商公司里有一位曾经接待过许多咨询钛合金铣削技术用户的技术顾问、铣削产品经理Brian Hoefler先生。本文重点介绍了他在钛合金铣削方面的丰富经验     为什么钛合金的铣削会引起人们的特別关注呢？至少有两个原因第一，钛合金主要用于高档零件不仅用于制造飞机机身和发动机零件，而且用于制造医疗器械中的许多零件特别对于某些壮大中的美国制造企业，必须向高档产品转移会经常遇到钛合金零件铣削的技术难题。      另一个原因是不是每一个车間都可以实现高进给速度加工，所以钛合金铣削中在材料难以加工或加工过程中切削速度不高时，通过什么途径才能达到高效率加工成叻急待解决的问题引起制造商的高度重视。  使用高韧性刀具      切削刀具材料的正确选择将是实现钛合金高效铣削加工的第一个重要问题Hoefler先生说。硬质合金刀具可以是一种正确的选择而且机加车间经常习惯于把硬质合金当作最好的切削刀具材料，尤其在几乎所有的困难加笁中通常都选择硬质合金。而对于钛合金加工新一代的高速钢将是良好的硬质合金的替代材料。     按理说具有好的耐磨性的硬质合金刀具能在合理加工成本下实行高切削速度。但这一合理加工成本是以刀具必须具有的“很高韧性”或能抵抗冲击抵抗断裂能力为前提的。但遗憾的是通常使用的硬质合金的脆性远远大于高速钢      这一点在铣削钛合金中，具有非常重要的意义通常来说，硬质合金刀具失效嘚主要原因不是切削刃的磨损而是刀身的破碎。其次铣削钛合金过程中切削热的升高，也使硬质合金刀具不能发挥高切削速度加工的優势因为在高切削速度下加工，需要加注大量冷却液在这一热一冷的交替作用下，刀具和工件间产生强烈的热冲击会很快引起脆性夶的硬质合金刀具切削刃的破碎。以上的两个技术难题都需要通过刀具本身固有的高韧性加以解决。而普通硬质合金刀具却远不能胜任切削试验证明，使用一个高韧性的刀具例如使用高速钢刀具铣削钛合金工件，不必担心引起切削中冲击的产生和切削刃破裂尤其在較小刚性的机床上加工，高韧性的高速钢刀具可以通过加大切削深度而不是通过提高切削速度实现高金属切削率加工  不仅如此，目前还鈳提供大范围的高韧性高速钢刀具材料供用户选择大多数车间并不都知道这一点。他们也不知道市场上出售的高速钢刀具还可以经过┅些特别处理程序，诸如实行增加某种元素成份的高速钢冶炼(如增加钴含量)进行热处理(多次分级淬火回火)或者将高速钢材料经过对其制慥过程进行严格控制，制成金相组织均匀的粉末冶金高速钢等所以价格昂贵的高钴高速钢、粉末冶金高速钢都是用于高效铣削钛合金的悝想刀具材料。  [next]高切削温度的控制      有时侯也可选择硬质合金刀具采用一种小径向切入法切削钛合金零件，可达到惊人的高速(见《10%与100%》一節)在这些切削中，刀具不仅要解决好一般情况下的耐磨性问题尤其要解决好高切削温度下刀具的耐磨性问题，这一点很重要需要使鼡涂覆硬质合金刀具进行加工。      据Hoefler先生介绍氮化铝钛(TiAlN)涂层硬质合金刀具，对于加工钛合金通常是最好的选择在很多基本刀具涂层种类Φ，TiAlN对保持刀具的综合机械性能和当温度增加时保持刀具的高温切削性能都有很好的作用实际上，高的切削温度对涂层还起到一定的保護作用铝分子通过切削中的加工能量从涂层中释放出来，在刀具表面形成一层氧化铝保护层这一层氧化铝保护层减少了刀具和工件之間的热传递和化学元素的扩散。同时还能在这一保护涂层形成不久不断补充更多的铝分子，以保持这一形成氧化铝保护层的化学反应继續进行(见《新型富铝涂层》一节)      然而，TiAlN 涂层不适用于振动较强的场合这时就要用到氮化碳钛(TiCN)，它能防止因振动产生的涂层剥落“当伱使用可换刀片和在一刚度较小的机床上强力切削时，尝试TiCN 也许是最好的选择”Hoefler先生说。  更多切削刃参加切削      即使在切削中切削速度、銑刀的每齿进给量和切削深度都保持不变有时也能使生产效率得以提高。这里的解决方案是使更多切削刃参加切削      例如，对于螺旋铣刀尽可能地选择小螺距刀具(如螺旋玉米立铣刀)。使用这种刀具能使高速钢刀具有更多的切削刃由于高速钢刀具比硬质合金刀具能够提供更多切削刃，因而前者更多地被采用      另一个使更多切削刃参加切削的方法是采取不同方向进行铣削。通过“插铣粗加工”(有时也称钻叺式粗切)方法使用一个套装铣刀，仿佛沿Z轴钻孔一样由刀具的端齿与侧齿，共同按汇编好的加工程序进行搭接式加工。所以生产效率高排屑也方便。      这种方法只能用于粗加工, 因为每两次搭接式加工之间仍都留有一些扇贝状的未加工金属但是因为插铣粗加工有很多切削刃参加切削，所以在刀具的每齿进给量保持恒定时每分钟的进给速度能够得到大大提高。再者插铣粗加工的Z 轴进给的优点还在于能够发挥机床的高刚性优势，这是因为沿主轴的多样性的连接机构(例如刀夹接口)都势必会沿X或Y轴产生挠曲而在Z轴方向产生压缩，这样使機床在沿Z轴方向有很高的刚度这意味着可以增大刀具的每齿进给量。      Hoefler先生说“插铣粗加工是对高强度金属高效加工的最好解决方案。建议在钛合金铣削中都能使用这一加工方案。”  消除振动措施      对于刀具在切削中产生挠曲的原因和使其消除课题的研究也相当重要因為它将引出一个很重要的技术难题 — 振动。振动在钛合金铣削中存在两方面的不利因素：一是切削力的产生与增大，都有会引发和加大振动；另一方面机床的主轴转速高低似乎与振动无关，所以不能找出一种能够调谐振动的“理想”转速      实际上，振动决定着大多数的鈦合金铣削加工的生产效率大量切削试验证明，在钛合金铣削加工中最大金属切削率的获得，不是在机床输出最大功率之时而是发苼在极大的振动开始。这就是为什么要建立而且也能建立一个能及时控制振动程序的原因Hoefler先生建议，要提高钛合金铣削加工的生产效率还必须注意解决好以下几个技术问题：  [next]    刚度 刀具与刀夹之间的联结，刀夹与主轴之间的联结都必须使其尽可能地保证足够的刚度。对於刀夹热胀冷缩型，提供了最佳的解决方案对于主轴，HSK快换刀夹与普通锥度接口相比提供了最好的刚度。      阻尼 将刀具设计出偏心后角或一带“棱边”的刀头结构 能提供很好的阻尼，以抑制切削中产生的振动当刀具产生挠曲变形时，这个有偏心后角的刀具后刀面将與工件接触与摩擦不是所有的材料都能较好的与工件摩擦，铝合金有粘附趋向而对于钛合金铣削，在刀具切削刃上刃磨出的“棱边” 吔会起到一个很好的减震器作用变化各切削刃间的排屑槽空间 对于这样一种结构的刀具设计与防振措施，许多车间可能还不太熟悉刀具在高速旋转中，切削刃有规则地撞击工件因而产生振动。若将铣刀的排屑槽空间设计成不规则排列切削试验证明，将能起到很好的減振作用例如，当铣刀的第一、二两个切削刃间相距为72°时，则第二、三切削刃间则应相距68°，第三、四切削刃间相距75°，为不均匀分布。由Kennametal公司设计的曾获得专利的又一种防振措施是将铣刀切削刃设计成各不相等的轴向前角，也能取得良好的减振效果  新型富铝涂层      “Al”分子在TiAlN涂层中是最活泼的，它对涂层刀具的切削性能有很大的影响它可在刀具表面形成一层氧化铝保护膜。在涂层中“Al”分子的含量增加，使这一作用更加有效      当然，应该感谢经不断改进的用于生产涂层的气相沉积工艺技术,它可使TiAlN中的“Al”分子含量继续增加其結果使新形成的TiAlN 涂层，在不牺牲韧性的前提下极好地提高了涂层(刀具)的红硬性。Kennametal公司已于今年上半年开发出了这种新的富铝TiAlN涂层刀具  10%與100%      目前一些技术较为超前的车间已能使用硬质合金涂层刀具，采用一种小径向切入法切削钛合金零件主要的目的在于解决钛合金加工中產生的高切削温度的技术难题。其切削原理是在采用小径向切入法切削过程中选择比刀具的半径小很多的径向切削深度进行径向切入。甴于选择很小的切削深度就可大大地提高切削速度，其结果是极大地减少了每个切削刃切削时间即减少了切削刃的加工时间，延长了非切削时间即增加了切削刃的冷却时间，极好地控制了切削温度      据Kennametal公司的Brian Hoefler先生介绍，采用小径向切入法切削钛合金零件能极好地控淛切削温度，同时能实现高速度加工小径向切深不会带来高金属去除率，但在工厂中使用该方法可提高加工精度。      由Hoefler先生进行的切削試验证明在钛合金零件铣削中，采用小径向切入法加工将遵循以下规律：      当径向切削深度小于直径的25%时，即能提高50%的切削速度(sfm)一般超过用于重切削时的额定速度。      当径向切削深度小于直径的10%时可100%的提高切削速度(sfm)。

钛属于化学性质比较活泼的金属钛的比重仅是铁的1/2，却像铜一样经得起锤击和拉延加热时能与O2、N2、H2、S和卤素等非金属作用。但在常温下钛表面易生成一层极薄的致密的金属氧化物都是堿性氧化物保护膜，可以抵抗强酸甚至wang水的作用表现出强的抗腐蚀性。因此一般金属在酸、碱、盐的溶液中变得千疮百孔而钛却安然無恙。钛铝合金都有哪些类型液态钛几乎能溶解所有的金属，因此可以和多种金属形成合金钛加入钢中制得的钛钢坚韧而富有弹性。鈦与金属Al、Sb、Be、Cr、Fe等生成填隙式化合物或金属间化合物

摘要本文说尽论述了钛及钛合金的材料特色及焊接性、并针对钛及钛合金焊接中噫发生氧化、裂纹、气孔筹焊接缺点，进行了焊接性实验能过对钛及钛合金焊接工艺规范的不断探索，以及对实验进程呈现的间题的合悝分析总结出钛及钛合金焊接工艺特色及操作办法。    一、钛及钛的分类及特色    国产工业纯钛有TA1, TA2, TA3三种其差异在于含氢氧氮杂质的含量不哃，这些杂质使工业纯钛强化可是塑性明显下降。工业纯钛虽然强度不高但塑性及耐性优秀，尤其是具有杰出的低温冲击耐性;一起具囿杰出的抗腐蚀功能所以，这种材料多用于化学工业、石油工业等实际上多用于350℃以下的工作条件。    钛及钛合金的焊接功能具有许哆明显特色，这些焊接特色是因为钛及钛合金的物理化学功能决议的　　     2.焊接接头裂纹问题    钛及钛合金焊接时，焊接接头发生热裂纹的鈳能性很小这是因为钛及钛合金中5,P, C等杂质含量很少，由5, P构成的低熔点共晶不易呈现在晶界上加之有用结晶温度区间窄小，钛及钛合金凝结时缩短量小焊缝金属不会发生热裂纹。    钛及钛合金焊准时热影响区可呈现冷裂纹，其特征是裂纹发生在焊后数小时乃至更长时刻稱作推迟裂纹经研讨标明这种裂纹与焊接进程中的分散有关。焊接进程中氢由高温深池向较低温的热影响区分散氢含量的进步使该区汾出TiH2量添加，增大热影响区脆性别的因为氢化物分出时体积胀大引起较大的安排应力，再加上氢原子向该区的高应力部位分散及集合致使构成裂纹。避免这种推迟裂纹发生的办法首要是削减焊接接头氢的来历，发票时也呆进行冥空遏火处理。    3.焊缝中的气孔问题    钛及鈦合金焊接时气孔是常常碰到的问题。构成气孔的底子原因是因为氢影响的成果焊缝金属构成气孔首要影响到接头的疲劳强度。    避免發生气孔的工艺办法首要有:    (1)、维护氖气要纯纯度应不低于99.99%    (2)、彻底清除焊件表面、焊丝表面上的氧化皮油污等有机物。    (3)、对熔池施以杰出嘚气体维护操控好气的沛量乃流速，避免发生紊流现象影响维护作用。    (4)、正确挑选焊接工艺参数添加深池停留时刻运用权于气泡逸絀，可有用地削减气孔[next]    三、钛板手艺钨板弧焊焊接实验    钛及钛合金焊接生产中运用最多是钨板弧焊，真空充焊接办法运用也很遍及弧焊的电弧在气流的维护与冷却作用下，电弧热量较为会集电流密度高，热影响区小焊接质量较高。    1.钛及钛合金焊接时当温度高于500'C -700℃時，很4y易OA收空气中的气、氢和氮严峻影响焊接质量。因而钛及钛合金焊接时，对熔池全面及高温部信(400℃650℃以上)的焊缝区有必要严加维護为此，钛及钛合金焊接时有必要采纳特殊的维护办法即选用喷尺度较大的焊矩，以扩展气体维护区面积当喷嘴缺乏以维护焊缝及菦缝区高温金属时，需附充维护拖罩    焊缝和近缝区色彩是维护作用的标翅。雪白色表明维护作用最好黄色为细微氧化，一般是答应的表面色彩应契合表(封规则 考虑到工程运用的实用性、高效性，咱们先制备了一个简易拖罩如图(a)，气从进气口进入散布管穿过散布管孔直接进入维护区。选用这种拖罩焊接维护作用不是很好，焊道呈深蓝色据分析是气流从散布管直接进入维护区。气流不是很均匀、岼稳使高温焊道维护欠好被氧化。因而咱们进一步改进了拖罩的结构如图(b)，气从进气孔进入散布管后经拖罩顶部下返;穿过多孔板多孔板首要起气筛和散布的作用，使气活动更平稳焊接维护作用较好，焊道呈银色或江黄色拖罩长充L为40飞。m原料为黄铜    钛及钛合金弧焊时，还应留意焊道的北面维护考虑到焊接变形，咱们选用开槽固定铜垫板的办法进行充维护为了使焊道反面行到充沛维护，又在糟Φ加一多孔铜管使氛气经铜管孔均匀的进入维护区，维护作用杰出焊道反面呈雪白色。    手艺钨板弧焊焊接工艺及参数的挑选    (1)焊前预备焊件和焊丝表面质量对焊接接头的力学功能有很大影响因而有必要严厉整理铁板及钛焊丝可选用机械整理及化学整理两种办法。    1)机械整悝对焊按质量要求不高或酸洗有困难的焊件可用细砂纸或不锈钢丝刷擦洗，但最好是用硬质合金黄色刮削钛板去除氧化膜。    2)化学整理焊前可先对试件及焊丝进行酸洗酸洗液可用HF5% HH0335%的水熔液。酸洗后用清水冲刷烘干后亚即施焊。或许用、乙醇、四氢化碳、甲醇等擦洗钛板坡口及其两边(各50m内)、焊丝表面、工夹具与钛板触摸的部分    (2)焊接设备的挑选钛及钛合金金钨板弧焊应选用具有下降外特性、高频引弧的矗流弧焊电源，且推迟递气时刻不少于15秒避免焊遭受到氧化、污染。    (3)焊接材料的挑选    气纯度应不低于99.99%,露点在一40℃以下杂质总的质量分數&1士』。.001%,当气瓶中的压力降至0.981MPa时应停止运用，以避免影响焊接接头质量准则上应挑选与根本金属成分相同的钛丝，有时为了握高焊缝金属塑性也可选用强度比根本金属稍低的焊丝。    (4)坡口方式的挑选    准则尽量削减焊接层数和焊接金属跟着焊接层数的增多，焊缝累计吸氣置添加以致影响焊接接头功能，又因为钛及钛合金焊接时焊接熔池尺度较大因而试件开单VE270 80。坡口    (5)试件组对及定位焊    为了削减焊接變形，焊前进行定位焊一般定位焊距离为100 180A,按此参数施焊，焊接接头表面、呈现出深蓝、金素色阐明接头氧化较严峻，不契合技能要求此工艺不可取。    工艺(2)焊接电流相对下降为120A, 150A, 160A,按此参数施焊，焊缝表面呈现出金紫、深黄色鹉寸线探伤无缺点，但机械功能曲折实验不匼格阐明焊接接头塑性明显下降，达不到技能要求此工艺相同不可取。    工艺(3)焊接电流为95A, 115A, 120A,按此参数施焊，焊缝表面呈雪白、浅黄色鵡寸线探伤无缺点，但机械功能曲折实验合格、拉伸强度也契合要求焊接接头功能到达技能要求，此工艺比较适宜    钛及钛合金焊接时，都有晶料粗大倾向直接影响到焊接接头的力学功能。因而焊接工艺参数的挑选不只需考虑到焊缝金属氧化及构成气孔还应考虑晶粒粗化要素，所以应尽量选用较小的焊接热输入工艺(封、(2)，因为焊接规范较大要素构成接头氧化比工艺(3)严峻。且微观金相实验成果标明接头晶粒粗化程度也比工艺(3)严峻。所以焊接接头力学功能较差    气体流量的挑选以到达杰出的维护作用为准，过大的流量不易构成安稳嘚层流并增大焊缝的冷却速度，使焊缝表面层呈现较多的时目以致引起微裂纹。拖罩中的气流量缺乏时焊缝呈现出不同的氧化色泽;洏流量过大时，将对主喷嘴的气流发生搅扰作用焊缝反面的气流量也不能太大，否则会影响到正面第一层焊缝的气体维护作用    初钛及鈦合金手艺钨极弧焊操作办法    1)手艺弧焊时，焊丝与焊件间应尽量坚持最小的夹角(10150)焊丝沿着熔池前端平稳、均匀的送入熔池，不得将焊丝端部移出气维护区    2)焊接时，焊根本不作横向摇摆当需求摇摆时，频率要低摇摆起伏也不宜太大，以避免影响气的维护    3、TA2手艺钨极弧焊时，应严厉操控氢的来历避免冷裂纹的发生，一起应留意避免气孔的发生    4、只需严厉依照焊接工艺要求施焊，并采纳有用的气体維护办法即可取得高质量的焊接接头。

钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域世界上许多国家都认識到钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发并得到了实际应用。20世纪50～60年代主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的結构钛合金，70年代开发出一批耐蚀钛合金80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展钛合金主要用于制作飞机发动机压气机蔀件，其次为火箭、和高速飞机的结构件 　 　　钛合金钢管标准有:　　GB/T 3620.1—94 钛及钛合金牌号和化学成分　　GB/T 3625—95 换热器及冷凝器用钛及钛合金管　　TA1、TA2、TA3均为工业纯钛它们具有较高的力学性能、优良的冲压性能，并可进行各种形式的焊接焊接接头强度可达基体金属强度的90%，苴切削加工性能良好钛管对氯化物、硫化物和具有较高的耐蚀性能。钛在海水中的耐蚀性比铝合金、不锈钢、镍基合金还高钛耐水冲擊性能也较强.　　用于制造凝汽器管子，可在受污染的海水、悬浮物含量高的水中及在较高的流速下使用.　　钛合金按组织可分三类.(1钛Φ加入铝和锡元素.2钛中加入铝铬钼钒等合金元素.3钛中加入铝和钒等元素.)钛合金具有强度高而密度又小,机械性能好,韧性和抗蚀性能很好.另外:鈦合金的工艺性能差,切削加工困难.在热加工中,非常容易吸收氢氧氮碳等杂质.还有抗磨性差,生产工艺复杂.　　以钛为基加入其他元素组成的匼金。钛的工业化生产是1948年开始的航空工业发展的需要，使钛工业以平均每年约 8%的增长速度发展目前世界钛合金加工材年产量已达4万餘吨,钛合金牌号近30种。使用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al- 2.5Sn(TA7)和工业纯钛(TA1、TA2和TA3)　　钛合金钢管主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、和高速飞机的结构件60年代中期，钛及其合金已在一般工业中应用用于制作电解工业的电极，发电站的冷凝器炼和海水淡化的加热器以及環境污染控制装置等。钛及其合金已成为一种耐蚀结构材料此外还用于生产贮氢材料和形状记忆合金等。　　中国于1956年开始钛和钛合金研究；60年代中期开始钛材的工业化生产并研制成TB2合金　　特点钛合金与其他金属材料相比,有下列优点:①比强度(抗拉强度/密度)高(见图),抗拉強度可达100～140kgf/mm2，而密度仅为钢的60%②中温强度好,使用温度比铝合金高几百度，在中等温度下仍能保持所要求的强度,可在450～500℃的温度下长期工莋③耐蚀性好,在大气中钛表面立即形成一层均匀致密的氧化膜，有抵抗多种介质侵蚀的能力通常钛在氧化性和中性介质中具有良好的耐蚀性，在海水、湿和氯化物溶液中的耐蚀性能更为优异但在还原性介质，如等溶液中钛的耐蚀性能较差。④低温性能好,间隙元素极低的钛合金,如TA7,在-253℃下还能保持一定的塑性⑤弹性模量低,热导率小，无铁磁性　　合金元素钛有两种同质异晶体:882℃以下为密排六方结构α钛，882℃以上为体心立方的β钛。合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类:①稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。②稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素又可分同晶型和共析型二种。前者有钼、铌、钒等；后者有铬、锰、铜、铁、硅等③对相变温度影响不夶的元素为中性元素，有锆、锡等　　氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。氧和氮在α相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,泹却使塑性下降通常规定钛中氧和氮的含量分别在 0.15～0.2%和0.04～0.05%以下。氢在α相中溶解度很小,钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物使合金变脆。通常钛合金中氢含量控制在 0.015%以下氢在钛中的溶解是可逆的，可以用真空退火除去　　类别 钛合金根据相的组成可分为三类:α合金,(α+β)合金和β合金,中国分别以TA、TC、TB表示。　　① α合金含一定量的稳定α相的元素，平衡状态下主要由α相组成α合金比重小，热强性好、具有良好的焊接性和优异的耐蚀性,缺点是室温强度低,通常用作耐热材料和耐蚀材料。α合金通常又可分为全α合金(TA7)、近α合金 (Ti-8Al-1Mo-1V)和有少量化合粅的α合金(Ti-2.5Cu) ② (α+β)合金含一定量的稳定α相和β相的元素，平衡状态下合金的组织为α相和β相。(α+β)合金有中等强度、并可热处理强化，但焊接性能较差。(α+ β)合金应用广泛,其中Ti-6Al-4V合金的产量在全部钛材中占一半以上。　　③ β合金含大量稳定β相的元素，可将高温β相全部保留到室温β合金通常又可分为可热处理β合金(亚稳定β合金和近亚稳定β合金)和热稳定β合金。可热处理 β合金在淬火状态下有优异的塑性，并能通过时效处理使抗拉强度达到130～140kgf/mm2。β合金通常作高强度高韧性材料使用。缺点是比重大，成本高，焊接性能差，切削加工困难。　　钛合金按用途可分为耐热合金、高强合金、耐蚀合金(钛-钼钛-钯合金等)、低温合金以及特殊功能合金(钛-铁贮氢材料和钛-镍记忆合金)等。典型合金的成分和性能见表　　热处理 钛合金通过调整热处理工艺可以获得不同的相组成和组织。一般认为细小等轴组织具有较好的塑性、热稳定性和疲劳强度；针状组织具有较高的持久强度、蠕变强度和断裂韧性；等轴和针状混合组织具有较好的综合性能　　常用嘚热处理方法有退火、固溶和时效处理。退火是为了消除内应力、提高塑性和组织稳定性以获得较好的综合性能。通常α合金和(α+β)合金退火温度选在(α+β)—→β相转变点以下120～200℃；固溶和时效处理是从高温区快冷,以得到马氏体α′相和亚稳定的β相,然后在中温区保温使这些亚稳定相分解得到α相或化合物等细小弥散的第二相质点，达到使合金强化的目的。通常(α+β)合金的淬火在(α+β)—→β相转变点以下40～100℃进行，亚稳定β 合金淬火在(α+β)—→β相转变点以上40～80℃进行时效处理温度一般为450～550℃。此外,为了满足工件的特殊要求工业上还采用双重退火、等温退火、β热处理、形变热处理等金属热处理工艺。

钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属。钛合金具有密度低、耐蚀性好、导热率低、无毒无磁、可焊接、生物相容性好、表面可装饰性强等特性被广泛应用于航空、航天、化工、石油、电力、医療、建筑、体育用品等领域。世界上许多国家都已经认识到钛合金材料的重要性相继对其进行研究开发，并广泛应用钛制品需求结构茬地区上存在明显差异。在拥有发达的航空航天和军工国防工业的北美和欧盟地区尤其是美国，大约50%以上的钛制品需求来自于航空航天囷军工国防领域而在日本，来自化工等行业的工业用钛占据了需求的主导地位据日本钛协会统计，日本航空航天只占到钛需求的2%-3%与ㄖ本的情况颇为类似，我国钛制品需求大部分来自化工和能源领域航空航天只占到10%。虽说中国已成为全球最大的钛金属生产国和消费国の一不过大部分的生产还是一直局限于等级较低的钛，主要用于自行车架、高尔夫球杆或化工行业使用的防腐管材不过，近年来航空航天用钛量在亚洲地区有明显增长可见钛市场的前景比较光明。

什么是钛合金钢管现在有我们给您讲述钛合金钢管相关知识 钛合金钢管标准有:GB/T 3620.1—94 钛及钛合金牌号和化学成分GB/T 3625—95 换热器及冷凝器用钛及钛合金管TA1、TA2、TA3均为工业纯钛，它们具有较高的力学性能、优良的冲压性能并可进行各种形式的焊接，焊接接头强度可达基体金属强度的90%且切削加工性能良好。钛管对氯化物、硫化物和具有较高的耐蚀性能鈦在海水中的耐蚀性比铝合金、不锈钢、镍基合金还高。钛耐水冲击性能也较强钛合金钢管国产比较少，大部分依赖进口因此国外钛匼金钢管标准也比较多。① α合金含一定量的稳定α相的元素，平衡状态下主要由α相组成α合金比重小，热强性好、具有良好的焊接性和优异的耐蚀性,缺点是室温强度低,通常用作耐热材料和耐蚀材料。α合金通常又可分为全α合金(TA7)、近α合金 (Ti-8Al-1Mo-1V)和有少量化合物的α合金(Ti-2.5Cu) ② (α+β)匼金含一定量的稳定α相和β相的元素，平衡状态下合金的组织为α相和β相。(α+β)合金有中等强度、并可热处理强化，但焊接性能较差。(α+ β)合金应用广泛,其中Ti-6Al-4V合金的产量在全部钛材中占一半以上。 ③ β合金含大量稳定β相的元素，可将高温β相全部保留到室温β合金通常又可分为可热处理β合金(亚稳定β合金和近亚稳定β合金)和热稳定β合金。可热处理 β合金在淬火状态下有优异的塑性，并能通过时效处理使抗拉强度达到130～140kgf/mm2。β合金通常作高强度高韧性材料使用。缺点是比重大，成本高，焊接性能差，切削加工困难。 钛合金按用途可分为耐热合金、高强合金、耐蚀合金(钛-钼钛-钯合金等)、低温合金以及特殊功能合金(钛-铁贮氢材料和钛-镍记忆合金)等。典型合金的成分和性能见表 热处理 钛合金通过调整热处理工艺可以获得不同的相组成和组织。一般认为细小等轴组织具有较好的塑性、热稳定性和疲劳强度；针状組织具有较高的持久强度、蠕变强度和断裂韧性；等轴和针状混合组织具有较好的综合性能 常用的热处理方法有退火、固溶和时效处理。退火是为了消除内应力、提高塑性和组织稳定性以获得较好的综合性能。通常α合金和(α+β)合金退火温度选在(α+β)—→β相转变点以下120～200℃；固溶和时效处理是从高温区快冷,以得到马氏体α′相和亚稳定的β相,然后在中温区保温使这些亚稳定相分解得到α相或化合物等细小弥散的第二相质点，达到使合金强化的目的。通常(α+β)合金的淬火在(α+β)—→β相转变点以下40～100℃进行，亚稳定β 合金淬火在(α+β)—→β相转变点以上40～80℃进行时效处理温度一般为450～550℃。此外,为了满足工件的特殊要求工业上还采用双重退火、等温退火、β热处理、形变热处理等金属热处理工艺。 钛合金专利技术集: 1、一种含有钒钛合金的球墨铸铁活塞环及生产加工方法 2、制造钛合金提升阀的方法 3、钛匼金叶片无余量精锻工艺用玻璃防护润滑剂 4、高纯气体超声雾化低氧钛及钛合金粉末制备方法及其产品 5、高密度钛合金体的制造方法 6、一種钛合金彩色金相组织的显示方法 7、钛合金等离子表面合金化技术 8、钛合金人工关节精密模锻制造方法 9、钛合金高尔夫球头焊接舱 10、一种牙医用镍钛合金根管锉11、镍钛合金超弹性医用导丝 12、两片式锻造钛合金高尔夫球头 13、镍钛合金眼镜架 14、具有高镜面反射率的铝-钛合金、含囿此合金的反射层和包括此反射层的镜子和零件 15、钛合金及其制备方法 16、一种钛合金微弧氧化技术 17、钛合金提升阀 18、硅灰石涂层-钛合金承載骨替换材料及制备方法 19、钛合金准β锻造工艺 20、用含氧化钛炭阳极直接电解生产铝钛合金的方法 21、除钛合金污染层溶液 22、一种钛合金渗氧的方法 23、钛合金眼镜镜腿组合件 24、颏部专用钛合金小夹板 25、钛合金电极ptc压电陶瓷元件 26、高效防粘附钛合金电晕极线 27、钛合金汽车雨刷器 28、具有高弹性变形能力的钛合金及其制造方法 29、钛合金部件及其生产方法 30、一种钛及钛合金小截面异型材矫直方法 31、硅酸二钙涂层-钛合金承载骨替换材料及制备方法 32、钛合金表面抗氧化的铝-铜-铁-铬准晶涂层的制备 33、一种碳基复合材料与钛合金的钎焊方法 34、一种用于钛合金非熔化极氩弧焊的焊剂 35、钛合金波纹管超塑成形的方法 36、热强钛合金叶片的挤压、精密辊锻方法 37、一种生物活性钛及钛合金硬组织植入材料嘚制备方法 38、一种钛合金化学镀厚镍的方法 39、温加工制造钛及钛合金管的方法 40、一种新型口腔用钛合金 41、用于加工钛合金制品的等温锻造液压机 42、一种钛合金表面共溅射沉积羟基磷灰石(ha)钛(ti)梯度生物活性层的方法及其制品 43、演示镍钛合金双向形状记忆功能的装置 44、肩锁关节及鎖骨外镍钛合金接骨器 45、下胫腓复位内固定镍钛合金记忆钩 46、可回收全覆膜镍钛合金食管内支架 47、一种镍钛合金牙根锉 48、加工钛合金等温鍛造液压机上的带缸滑块装置 49、加工钛合金等温锻造液压机上的快速换模装置 50、加工钛合型等温锻造液压机上的顶出装置 51、加工钛合型等溫锻造液压机上的工作台调平装置 52、加工钛合型等温锻造液压机上的工作台顶料装置 53、加工钛合型等温锻造液压机上的移动式防护平台 54、高强度钛合金及其制备方法 55、钛及钛合金制品的等离子体抛光方法 56、制造β-钛合金的方法 57、钛合金表面原位生长高硬度耐磨陶瓷涂层方法 58、用石墨电极对钛合金材料表面电火花放电强化处理的方法 59、一种血管支架用β型钛合金 60、一种稀土铝硅钛合金的生产方法 61、一种钛合金顱骨修复体制备方法 62、一种外科植入件用β型钛合金 63、带有四角液压同步调平装置的大型钛合金制品锻造液压机 64、可回收全覆膜镍钛合金氣管内支架及其回收装置 65、钛以及钛合金建材用的除变色清洁剂、以及除变色清洁方法 66、具有良好耐高温腐蚀性和耐氧化性的耐热性钛合金材料及其制造方法 67、法钛合金阳极氧化工艺 68、β型钛合金及其制造方法 69、钛合金化的铝铜镁银系高强耐热铝合金 70、定向生长柱晶及单晶鈦合金的制备方法 71、ti-6al-4v钛合金的脉冲大电源加热焊接方法 72、一种基于电弧超声的钛合金焊接方法 73、齿外医用钛合金 74、外科植入物用医用钛合金 75、提高钛合金基体表覆mcraly涂层寿命的方法 76、一种高强度低模量生物医用钛合金 77、一种钛及钛合金熔炼坩埚材料 78、含有钒钛合金的球墨铸铁活塞环 79、钛合金制品的脉冲电化学光整加工方法 80、高强度低合金钛合金及其制造方法 81、钛合金高尔夫球杆头铸件氧化锆陶瓷型芯 82、一种低荿本超塑性钛合金 83、一种钛合金表面激光熔覆涂层复合材料 84、钛合金表面氧化锆涂层制备方法 85、大容量钛合金脉冲微弧阳极氧化动态控制電源 86、制造钛合金提升阀的方法 87、钛合金厚板焊缝x射线双壁单影透照检测方法 88、一种低成本的β型钛合金及制备方法 89、钛合金表面耐磨涂層的火焰喷焊工艺方法 90、一种钛合金渗氧-扩散固溶复合表面强化处理方法 91、一种钛、钛合金锭的加热方法 92、一种超弹性低模量钛合金及制備和加工方法 93、一种钛合金准β热处理工艺 94、包埋钛或钛合金金属团蔟的金属陶瓷薄膜 95、激光雕刻“类正弦”管式镍钛合金支架 96、一种大規格钛合金中间坯棒材的生产方法 97、磨削钛合金的工艺方法及砂轮 98、钛合金熔膜铸造用覆膜砂及其制壳工艺 99、磨削钛合金的混合磨料砂轮 100、双层包套挤压钛合金的方法 101、消除钛或钛合金锭中硬α相缺陷的方法及按此法制造的锭 102、电解用钛合金阳极及其制造方法 103、宽束混合离孓注入钛合金人工全髋关节 104、一种钛合金平叶片的保护端梢 105、一种在含有钒的钛合金制成的叶片上涂覆钴-铬-钨防护涂层的方法和一种有涂層的叶片 106、一种耐热钛合金 107、高强度高韧性钛合金 108、向钛合金叶片上涂敷保护层的方法及按此法获得的叶片 109、α+β钛合金显微组织等轴细晶化工艺 110、大型汽轮机钛合金长叶片精锻工艺及装置 111、颅骨缺损修复用镍钛合金铆钉及板的制造方法 112、生物活性涂层-钛合金人工骨人工关節及制备方法 113、颅骨缺损修复用**钛合金铆钉及板 114、一种硅钛铁合金的制造方法 115、细等轴显微组织钛和钛合金制造方法 116、接钛合金材料用的噺型焊 117、细等轴显微组织钛和钛合金材的制备方法 118、船用钛合金 119、改进多组分钛合金的方法及所制备的合金 120、铝钛合金膜织物复材料及其淛备方法 121、制造具细针状显微组织的钛和钛合金的方法 122、高温耐蚀钛合金 123、电解二氧化锰用的钛合金阳极 124、钛合金高尔夫球具的制造方法 125、铝钛合金 126、钛合金微型钢板骨折固定术 127、钛合金钓鱼竿 128、一种55ompa级抗硝酸腐蚀钛合金 129、一种用于钛合金熔炼的铝钛稀土化合物型中间合金 130、制造冷轧不锈钢带材和金属带材，特别是钛合金带材的方法 131、钛合金电极超声雾化压电换能器 132、一种以钛或钛合金作为打击片的高尔夫浗杆头制作方法 133、改良结构的钛合金及其他金属高尔夫球头 134、一种铸造用镍钒钛合金生铁及制法和用途 135、一种新型医用钛合金硅橡胶板 136、鈦合金高尔夫铁杆头 137、镍钛合金自动加压装置 138、一种新型耐蚀钛合金 139、一种钛及钛合金型材冷拉伸的表面处理方法 140、一种含钛合金的网球拍及其制法 141、高强度钛合金及其制品以及该制品的制造方法 142、钛或钛合金部件及其表面处理方法 143、钛和钛合金的等离子体除锈皮 144、一种钛匼金燃烧速度的检测方法 145、钛合金球头密闭焊箱 146、改善了的锌基含钛合金 147、镍-钛合金牙医铰刀的制造方法 148、一种钛合金及钛铝金属间化合粅的高温防护技术 149、涂层-钛合金复合人工椎板 150、镍钛合金薄膜多元化学刻蚀剂 151、钛合金基弥散强化的复合物 152、钛合金提升阀及其表面处理 153、光亮电镀用的钛及钛合金表面活化处理方法及其活化液 154、眼镜中镍钛合金部件的加固连接方法 155、钛及钛合金薄板一体化处理工艺及专用設备 156、钛合金的离子轰击时效兼表面强化方法 157、颗粒-增强的钛合金的生产方法 158、陶瓷、钨钛合金表带 159、一种检测钛合金燃烧速度的燃烧室 160、钛合金中空调节式人工椎体 161、双向调节钛合金椎节撑开压缩固定器 162、镍钛合金前列腺靠背型支架 163、铝钛合金反射型绒毛保温材料 164、两相鋁化钛合金

粉末冶金钛合金生产技术

下降本钱主要是下降工业纯钛出产本钱和钛及钛合金的制作加工本钱为了下降钛合金的本钱，国外夶力开展钛合金无切削、少切削的近净形工艺粉末冶金技能就是这种近净形工艺之一。制作钛合金部件现在主要有3种办法：①传统的铸慥材料加工;②铸造;⑧粉末冶金用铸造进行材料加工，其材料功能优秀但糟蹋大，加工量大本钱高，且难取得形状杂乱的产品;铸造可取得形状杂乱的净形或近净形产品本钱较低，但铸造过程中材料的成分偏析、疏松、缩孑L等缺陷难以避免材料功能较低。钛合金的粉末冶金技能则战胜了这2种办法的缺陷一起兼有它们的长处。因而国内外科研者在粉末冶金技能制备钛合金上展开了许多作业本文就近姩来国外研讨开发的几种制备高功能钛合金的粉末冶金技能及其运用情况做一扼要的介绍。 1 新粉末冶金制备技能 1.1 金属打针成形(MlM) 金属粉末打針成形(MIM)技能作为一种近净成形技能可制备高质量、高精度的杂乱零件，被认为是现在最有优势的成形技能之一用MIM法制作钛及钛合金近淨形零件，可大幅下降加工费用据估计，现在全世界钛的MIM 部件的出产量为每月3～5t跟着制备钛粉工艺的改进和粉末本钱的下降-，钛合金咑针成形件的出产量呈增加趋势 日本最早选用MIM 技能出产Ti一4wt%Fe合金运动夹板。现在最大的钛粉末打针成形的出产厂是日本Injex每月出产约2～3t。鈦的MIM产品已在高尔夫球头、主动轿车、医疗器械、牙科植入体及表壳表带等方面取得运用一日本Hitachi metalPrecision公司和Casio计算机公司制作的钛合金表壳在1999姩世界粉末冶金会议上取得MIM 优胜奖，此表在水深200m仍能正常工作1997年日本太平洋金属有限公司选用住友Sitix气雾法制得的球形钛粉，均匀粒径23.8 m選用4O 聚+6O白腊粘结剂，经1443K烧结1.5h得到MIM钛材材料中间隙元素含量及力学功能如表1 表1 日本太平洋金属有限公司MIM 钛件功能 空隙元素含量wt% 力学功能 O C N σ0.2Mpa σbMpaδ% 0.226 0.04 日本一些大学选用住友Sitix气雾化球形钛粉，由MIM法制取了Ti一6Al一4V、Ti一12Mo、Ti一5Co合金等材料功能均优于平等条件下用惯例粉末冶金工艺所制得的材料功能，彻底到达了相同成分的熔炼铸造材料的水平此外，日本一家公司用打针成形法制作形状杂乱的钛铁合金零件如田径跑鞋的鞋底钉子。该办法将钛铁合金(Ti一5wt%Fe)粉末和有机粘结剂混合以196MPa的压力打针成形，在550C脱脂后，再在C，1.33×1O Pa条件下进行真空烧结这样制成的鈦铁合金鞋钉与钼合金鞋钉比较，耐磨性和耐冲击性均进步且分量减轻45%。轿车喷油嘴形状杂乱尺度小，用打针成形技能(MIM)研发的Ti?Al金属间囮合物和Ti一7.6A1?2.6Cr合金喷油嘴具有耐高温、耐磨损、质量轻等优秀功能，其尺度精度也到达了运用要求 1.2 激光成形技能 激光成形法是一种将高功率激光涂覆技能同先进的快速原型仿制法相结合以直接制作杂乱三维零部件的激光定向金属堆积加工工艺。激光成形工艺具有高精细、高质量、非触摸性、洁净无污染、无噪音、材料耗费少、参数精细操控和高度主动化等特性能够制作充沛细密和高度完好的金属零部件洏不需要像铸造、热等静压或低熔点合金的反渗透这样一些中间工艺过程，因而特别合适于金属化合物等脆性合金的成形与加工 美国AeroMet公司开发的激光成形工艺，是把钛合金粉堆积到基体上预先成形再加工成精细件。该公司用激光成形技能出产的F一22飞机支架、F/A一18E/F飞机机翼銜接板的翼根加强筋以及起落连杆件3种部件可满意飞机功能的要求。他们用的材料都是Ti一6A1?4Y合金用铸造和铸造技能制作这些飞机零部件嘚材料使用率低于5，交货时刻长达1～2年使用激光成形规律能够战胜这些缺陷。现在已用该技能制作出了Ti一6A1?4V、Ti一5A1?2.5Sn、Ti一6Al一2Sn一4Zr一2Mo一0.1Si 最近美国坩埚公司使用大功率CO的激光设备，将气雾化法制备的Ti一47Al一2Cr一2Nb合金粉末喂入激光束聚焦点经过计算机三维图形操控制备了尺度为200×150×32mm的r-TiAl合金板材。使用激光成形技能板的成分与原始粉末的成分附近，在制作过程中不会失掉铝和吸收氧气产品的显微安排为彻底的片状安排，片团巨细为18O～600um(均匀尺度为400um)片间隔约为0.5u m，其力学功能如表2(略)激光成形法制备的Ti一6A1?4V合金的力学功能如表3(略)，其疲惫功能介于铸造与铸造の间 选择性激光烧结技能作为激光成形技能中开展最敏捷的技能之一，现在得到了广泛的开展它原则上合适于任何能够与激光发作相互作用的粉末材料，尤其是金属粉末日本大阪大学选用选择性激光烧结技能制备医用钛牙冠件，取得了很好的作用它是以Nd：YAG激光器为能量源(均匀功率为50W)，原材料为球形钛粉粗钛粉激光烧结件的相对密度为84%，抗拉强度为70MPa而细微的球形钛粉(粒度为25um)的激光烧结件，其相对密度到达93%.抗拉强度是150MPa 1.3 温压成形技能 温压成形技能是近几年新开展起来的一次约束、一次烧结工艺，是制作高密度、高功能粉末冶金结构零件的一项经济可行的新技能它是在混合物中增加新式润滑剂，然后将粉末和模具加热至15OC左右进行约束，最终选用传统的烧结工艺进荇烧结是普通模压技能的开展与延伸，被世界粉末冶金界称为“创始铁基粉末冶金零部件运用新”和“导致粉末冶金技能”的新成形技能 最近德国Fraunhofer研讨地点温压成形技能的根底上开发了一种被称为活动温压工艺的粉末冶金新技能一。该技能以温压工艺为根底结合金属咑针成形的长处，经过参加适量的微细粉末和加大润滑剂的含量大大进步了混合粉末的活动性、填充性和成形性活动温压成形技能原则仩可合适一切具有足够好的烧结功能的粉末系统。其主要特点是可成形几许形状杂乱的零部件;产品密度高、功能均匀;工艺简略、本钱低价 选用了如图1所示的一种可拆钢模，水平孔和笔直孔的直径都是16ram所用粉末为纯Ti粉，用150gm以下颗粒的粉末为粗粉细粉由气雾化法制备。样品在T一型模具中约束于1250。C真空中烧结2h后用密度仪测得不同部位(在零件几许草图上用1～6标出)的密度(理论密度为4.5g/cm。)得知，选用活动温压荿形技能能够取得很高的密度微细粉末的参加能够使装粉更均匀，而且具有较好的烧结功能烧结后样品密度散布也较好，如间隔零件Φ心轴选用惯例粉末约束法该处往往密度偏低。用传统模压工艺在压机上成形零件时一般说来，其各个断面的密度是不同的这主要昰因为模壁冲突形成的，也是内压力在约束的粉末中散布不均所造成的而选用活动温压成形技能后，因为在约束时混合粉末变成具有傑出活动性的粘流体，因而冲突力减小约束压力也得到了很好的传递，然后密度散布也得到了很好的改进 钛合金的高本钱约束了其更廣泛的推行和运用，归纳上述几种粉末冶金新技能粉末冶金技能在制备钛合金方面具有材料使用率高、能耗低、经济效益高级长处，然後下降了本钱且是出产某些形状杂乱零件的仅有办法。一起高质量、低本钱钛粉末的使用使钛粉末冶金产品取得了较好的开展比如钛咑针成形、激光成形等粉末冶金产品已在民用工业中有了显着的增加。咱们信任打针成形、激光成形、温压成形等粉末冶金技能将会愈加廣泛地推进钛粉末冶金工业的开展

钛合金深孔螺纹加工技术

对特殊材料零件进行深孔螺纹加工是比较困难的。例如在一个钛合金零件仩进行深孔攻丝是非常具有挑战性的。如果在一个接近完工的零件上由于丝锥破损产生的刮削作用而导致零件报废，这是非常不经济的因此，为避免刮削要求使用正确的刀具和攻丝技术。?     首先需要定义什么是深孔为什么它需要特殊的考虑。在钻削中那些孔深大於3倍孔径的孔称为深孔。而深孔攻丝意味着攻丝深度大于丝锥直径的1.5倍以上如当用一只直径为1/4″的丝锥加工深度为3/8″的螺纹时，这种情況通常称为深孔攻丝     加工一个深孔螺纹，意味着刀具与工件之间需长时间的接触同时，在加工过程中会产生更多的切削热和更大的切削力因此在特殊材料(如钛金属类零件)的小深孔中进行攻丝容易产生刀具破损和螺纹的不一致性。    为解决这个问题可以采用两种方案：(1)增大攻丝前孔的直径；(2)使用专为深孔攻丝设计的丝锥。?     1.增大攻丝前孔的直径     合适的螺纹底孔对于螺纹加工是十分重要的一个尺寸稍大嘚螺纹底孔能有效降低攻丝过程中产生的切削热和切削力。但它也会减小螺纹的接触率?     国家标准和技术委员会规定：在深孔中，允许茬孔壁上只攻出螺纹全高的50%这一点在对特殊材料和难加工材料的小孔攻丝时尤其重要。因为尽管由于孔壁上螺纹高度的减少导致螺纹接觸率下降但由于螺纹长度的增加，因此仍可保持螺纹可靠的连接?     螺纹底孔的直径增量主要取决于所要求的螺纹接触率和每英寸的螺紋头数。根据上述两值利用经验公式可计算出正确的螺纹底孔直径。?     2.切削参数     由于钛金属零件难于加工因此需要对切削参数和刀具幾何尺寸做充分考虑。     切削速度?     由于钛合金具有大的弹性和变形率因此需要采有相对较小的切削速度。在加工钛合金零件的小孔时嶊荐采用的圆周切削速度为10～14英寸/分。我们不推荐采用更小的速度因为那样会导致工件的冷作硬化。另外也需注意刀具破损而导致切削热。?     容屑槽?     在深孔攻丝时需减少丝锥槽数，使每个槽的容屑空间增大这样，当丝锥退刀时可以带走更多的铁屑，减小由于铁屑堵塞而造成刀具破损的机会但另一方面，丝锥容屑槽的加大使得芯部直径减小因此，丝锥强度受到影响所以这也会影响切削速度。另外螺旋槽丝锥比直槽丝锥更易排屑。?     前角和后角?     小前角可提高切削刃强度从而增加刀具寿命；而大前角有利于切削长切屑的金属。因此在对钛合金加工时需综合考虑这两个方面的因素，选用合适的前角?     大后角可以减小刀具和切屑之间的摩擦。因此有时要求丝锥后角为40°。在加工钛金属时，在丝锥上磨出大的后角，有利于排屑。另外，全磨制丝锥和刃背铲磨的丝锥也有利于攻丝。     冷却液     当加工特殊材料时必须保证切削液到达切削刃。为改进冷却液的流量推荐在丝锥的刃背上开冷却槽。如果直径足够大的话可考虑采用內冷却丝锥。     3.应用实例     某飞机零件制造商需在一个零件上进行深孔攻丝该零件材料为7级钛合金。加工中圆周切削速度为13英寸/分，同时采用冷却液?     为保证零件精度，操作者在丝锥磨钝前要及时更换当丝锥磨损时，切削过程中产生的声音会发生变化通过听这些声音，在加工前操作者能确定在丝锥磨损前所能加工的螺纹孔数。?     该厂在每一个攻丝设备上都有2个攻丝工位，装有相同的丝锥当其中┅只丝锥磨损时，可以方便及时地更换

钛合金铣削加工的技术要点

与其他大多数金属材料加工相比，钛加工不仅要求更高而且限制更哆。这是因为钛合金所具有的冶金特性和材料属性可能会对切削作用和材料本身产生严重影响但是，如果选择适当的刀具并正确加以使鼡并且按照钛加工要求将机床和配置优化到最佳状态，那么就完全可以满足这些要求并获得令人满意的高性能和完美结果。传统钛金屬加工过程中碰到的许多问题并非不可避免只要克服钛属性对加工过程的影响，就能取得成功 钛的各种属性使之成为具有强大吸引力嘚零件材料，但其中许多属性同时也影响着它的可加工性钛具备优良的强度-重量比，其密度通常仅为钢的60％钛的弹性系数比钢低，因此质地更坚硬挠曲度更好。钛的耐侵蚀性也优于不锈钢而且导热性低。这些属性意味着钛金属在加工过程中会产生较高和较集中的切削力它容易产生振动而导致切削时出现震颤；并且，它在切削时还容易与切削刀具材料发生反应从而加剧月牙洼磨损。此外它的导熱性差，由于热主要集中在切削区因此加工钛金属的刀具必须具备高热硬度。 某些机加工车间发现钛金属难以有效加工但这种观点并鈈代表现代加工方法和刀具的发展趋势。之所以困难部分是因为钛金属加工是新兴工艺，缺少可借鉴的经验此外，困难通常与期望值忣操作者的经验相关特别是有些人已经习惯了铸铁或低合金钢等材料的加工方式，这些材料的加工要求一般很低相比之下，加工钛金屬似乎更困难些因为加工时不能采用同样的刀具和相同的速率，并且刀具的寿命也不同即便与某些不锈钢相比，钛金属加工的难度也仍然要高我们固然可以说，加工钛金属必须采取不同的切削速度和进给量以及一定的预防措施其实与大多数材料相比，钛金属也是一種完全可直接加工的材料只要钛工件稳定，装夹牢固机床的选择正确，动力合适工况良好，并且配备具有较短刀具悬伸的ISO 50主轴则所有问题都会迎刃而解——只要切削刀具正确的话。     但在实际铣削加工中钛金属加工所需的条件不容易全部满足，因为理想的稳定条件並不总是具备此外，许多钛零件的形状复杂可能包含许多细密或深长的型腔、薄壁、斜面和薄托座。要想成功加工这样的零件就需偠使用大悬伸、小直径刀具，这都会影响刀具稳定性在加工钛金属时，往往更容易出现潜在的稳定性问题     必须考虑振动和热     非理想环境还包含其它因素，其中之一就是大多数机床目前装配的是IS0 40主轴如果高强度地使用机床，就无法长时间保持新刀状态此外，如果零件結构较复杂的话通常就不易有效夹紧。当然挑战还不止于此切削工序有时必须用于全槽铣、侧削或轮廓铣削，所有这些都有可能(但并非必定)产生振动及形成较差的切削条件重要的是，在设定机床时必须始终注意提高稳定性以避免振动趋势。振动会造成刀刃崩碎、刀爿损坏并产生不可预见和不一致的结果一种改进措施便是采用多级夹紧，使零件更靠近主轴以有助于抵消振动 由于钛金属在高温下仍能保持其硬度和强度，因而切削刃会遭遇高作用力和应力再加上切削区中产生的高热，就意味着很可能出现加工硬化这会导致某些问題产生，特别是不利于后续切削工序因此，选择最佳的可转位刀片牌号和槽形是加工能否取得成功的关键过去的历史证明，细晶粒非塗层刀片牌号非常适用于钛金属加工；如今具有PVD钛涂层的刀片牌号更可大大改进性能。     刀具轴向和径向上的跳动精度也很重要例如，洳果未将刀片正确地安装到铣刀中则铣刀周围的切削刃会迅速损坏。在切削钛金属时其它一些因素，例如刀具制造公差不良、磨损和刀具受损、刀柄有缺陷或质量差、机床主轴磨损等等都会在很大程度上影响到刀具寿命。观察结果表明在所有加工表现不佳的案例中，80％都是由这些因素所造成尽管大多数人喜欢选用正前角槽形刀具，但事实上稍带负前角槽形的刀具能以更高的进给去除材料并且每齒进给量可达0.5mm。但是这同时也意味着必须保持最佳稳定状态即机床应非常坚固，且装夹应极其稳定     除进行插铣(最好使用圆刀片)之外，應尽量避免使用90主偏角这样做通常有助于提高稳定性和获得总体性能，当在浅切深下使用时尤应如此在进行深腔铣时，一种值得推荐嘚做法是通过刀具接柄而使用长度可变的刀具而不是在整个工序中使用单一长度的长刀具。     调整切削参数以克服因降低每齿进给量而引起的振动是传统的解决方法但这种方法并不恰当，因为它会对刀具寿命和切削性能产生灾难性影响可转位刀片需要一定量的切削刃倒圓，以增加切削刃强度和获得更好的涂层粘附力     在铣削钛金属时，要求刀具至少以最小的进给量工作——通常为每齿0.1mm如果仍有振动趋勢，则刀片损坏或刀具寿命缩短问题将不可避免可能的解决方法包括精确计算每齿进给量，并确保它至少为0.1mm     另外也可降低主轴转速，鉯达到最初的进给率如果使用最小的每齿进给量，而主轴转速却不正确则对刀具寿命的影响可高达95%。降低主轴转速通常可提高刀具寿命     一旦确立了稳定工况，就可相应地提高主轴转速和进给量来获得最佳性能另一种做法是从铣刀中取出一些刀片或选择含刀片较少的銑刀。

钛及钛合金一直遭到航天火箭技能配备研发人员的重视实际上没有一种航天火箭是不运用钛及钛合金的。钛合金在航天火箭中所占质量为5％一30％在“动力—暴风雪”号、“平和—1”号、“前进”号、“金星”号、“月球”号航天器中也得到十分广泛的运用。 　　茬航天火箭技能配备中选用的合金和近α合金包含OT4、OT4—1、BT5—1、ПT3B。用OT4合金板材制作液体燃料火箭发动机的焚烧仓和“平和—1”号轨迹站對接件用OT4—1合金制作发动机吊架构件、燃料箱、管接头和托架等。 　　BT5－1和ПT3B合金用于制作容器－增压体系蓄压器和低温液体贮存箱BT5—1匼金用于制作液氢输送泵叶轮叶轮制作工艺为传统冶金工序铸锭—模锻与颗粒冶金相结合。带有叶片的盖轮和厚度为3mm的主轮选用颗粒冶金办法制成并在颗粒加压烧结过程中以分散焊的办法与模锻主轮焊合。静力加载时开裂是发生在颗粒坯料上或模锻件上的，这说明分散焊是很牢靠的“动力”号运载火箭叶轮的顺畅运转证明，该工艺具有很好的作用 　　先进航天火箭技能产品用的高脉冲推重比发动機的开发，要求选用低温强度和塑性更高的钛合金为此俄罗斯“复合材料”股份公司金属研讨院正在进行将BT6c合金用于这种项目的工艺测萣作业循环。用这种合金制作了作业温度可达-200℃的φ600mm的模锻件、蓄压器用的板材、承载托架和管接头用的坯料现在正在探究将该合金作業温度降低到一253'C的途径，其中之一是用颗粒冶金法制取零件这种工艺可确保坯料各个部位都具有均匀的细晶安排，并使整个坯料的功能具有各向同性用BT6c合金颗粒经α＋β区热等静压+一段焙烧后制取细密坯料，强度比BT5—1KT合金高100MPa，疲惫功能更高 　　重要的问题是要研发和開发一种σb>800MPa、抗氧化温度达850℃的新式近α合金，以替代不锈钢大型焊接结构。该合金将含有铪和铌，其特点是工艺塑性要高，在高达850'C的温喥下仍具有抗氧化功能，焊接时稍加维护即可不需选用具有维}