钛(tai)及(ji)钛(tai)合(he)金(jin)材料(liao)具有(you)高强度(du)、良好(hao)的塑性和(he)韧性(xing)，并(bing)具有(you)足够的耐腐蚀(shi)性(xing)和高(gao)温强度，在航(hang)天、造(zao)船(chuan)、化工(gong)等(deng)方(fang)面的应用愈发广泛(fan)。虽然钛(tai)制设备(bei)的(de)一(yi)次(ci)性(xing)投(tou)资巨(ju)大， 但设(she)备(bei)的可靠性(xing)和(he)使 用(yong)寿(shou)命大(da)大提 高(gao)， 经济(ji)效益明(ming)显。 目前(qian)， 钛合金管(guan)越来越多(duo)地(di)应用到各种(zhong)行业，如石油、化工、能(neng)源等(deng)行(xing)业，作为舰船设(she)备和海(hai)水淡(dan)化技术领域的应(ying)用材(cai)料。钛及钛(tai)合(he)金(jin)的(de)焊接性(xing)和(he)焊接(jie)工(gong)艺发展(zhan)的研究工(gong)作得(de)到(dao)了广(guang)泛的重视。
我(wo)国(guo)钛工业在(zai)过去(qu)几(ji)十(shi)年(nian)的(de)发(fa)展(zhan)过(guo)程(cheng)中(zhong) ，取得了(le)很(hen)大进展(zhan)。相(xiang)关(guan)部(bu)门对(dui)钛(tai)及(ji)钛合金(jin)应(ying)用(yong)技(ji)术的开发及(ji)研究(jiu)相当重(zhong)视，特(te)别是(shi)船(chuan)用(yong)钛(tai)合(he)金的应(ying)用(yong)技术(shu)，对于(yu)钛(tai)合(he)金(jin)的消耗比重大大的增(zeng)加(jia)了。目前 ， 我国(guo)已(yi)使(shi)用的船用(yong)钛合金包括TA2,TA16和(he)TA17等，在(zai)船舶上得(de)到(dao)了(le)一(yi)定(ding)程度(du)的(de)应用(yong)。关(guan)于(yu)这些(xie)钛(tai)合金产品性(xing)能(neng)研究(jiu)大(da)部(bu)分停留(liu)在(zai)基(ji)本性(xing)能(neng)的研究(jiu)，例(li)如拉伸、弯(wan)曲等(deng)，缺乏(fa)能(neng)够(gou)深(shen)入评价的数(shu)据(ju)，此(ci)外，钛合(he)金管(guan)道方(fang)面(mian)的(de)研(yan)究也(ye)少(shao)有(you)报道，需(xu)要(yao)对钛合金科研(yan)继(ji)续(xu)投(tou)入(ru)资金，开(kai)展低成本的(de)技(ji)术研(yan)究(jiu)，在保(bao)证产品拥有(you)良(liang)好性能的同时(shi)，能进(jin)一(yi)步降(jiang)低产品的加工及制造(zao)成本(ben)，同时要在(zai)特定(ding)的(de)海洋环(huan)境下(xia)进(jin)行试(shi)验研(yan)究，积累更(geng)多的(de)数(shu)据用(yong)来支撑(cheng)钛(tai)合金(jin)工艺改(gai)进。
1、钛及(ji)钛合(he)金在(zai)舰(jian)船(chuan)领域(yu)的应用
舰船(chuan)性(xing)能的优异标(biao)志(zhi)着(zhe)海(hai)军(jun)战斗力强(qiang)度的(de)高低(di)，舰船(chuan)是(shi)海上运(yun)输(shu)和(he)战(zhan)斗的(de)平台， 是(shi)海军最(zui)为(wei)重(zhong)要(yao)的(de)装备(bei)。因此(ci)， 制作(zuo)军(jun)舰的(de)材(cai)料(liao)性(xing)能(neng)要非(fei)常(chang)好(hao)， 在(zai)降(jiang)低服役成(cheng)本(ben)的同时(shi)，保证舰(jian)船(chuan)系统的(de)运(yun)行(xing)和(he)维(wei)护(hu)，增强舰(jian)船的(de)作战(zhan)能(neng)力(li)。钛合金优异的(de)机械(xie)性能、耐腐(fu)蚀(shi)性、耐(nai)冲刷(shua)腐(fu)蚀(shi)性和较(jiao)高(gao)的强度等特点，被(bei)应用(yong)在舰船上(shang)，用(yong)来提高(gao)舰(jian)船的(de)可(ke)靠性(xing)和(he)有(you)效性 ，实现(xian)减(jian)重(zhong)和增载。 目(mu)前，已经有大(da)量舰(jian)船中(zhong)管(guan)道(dao)材(cai)料使用(yong)经(jing)验可(ke)以(yi)证明，传统(tong)材(cai)料的(de)使(shi)用(yong)寿命是有(you)限(xian)的，钢(gang)管(guan)材(cai)料(liao)制作(zuo)的管道， 使用寿(shou)命仅(jin)为(wei)1~2年， 铜(tong)镍(nie)合金材(cai)料制作的(de)管道 ， 使(shi)用(yong)寿命为(wei)6~8年，而钛合(he)金材料(liao)制(zhi)作的管(guan)道(dao)，使用(yong)寿命在(zai)40年以上(shang)。
美(mei)国(guo)的(de)登(deng)陆船、气垫船(chuan) ( LVCA) 、水陆两栖强击(ji)登陆船(chuan)( LHD) 、快(kuai)速作战军需(xu)品补(bu)给(gei)船 (AOE-6) 、双(shuang)层壳体(ti)监视(shi)船(chuan)(SWATH T-GOS19) 、海岸探(tan)测(ce)船(MHC-51 )和导(dao)弹驱(qu)逐(zhu)舰 (DDG-51)等, 舰(jian)船上的(de)的(de)海水(shui)冷却(que)系统(tong)、海(hai)水(shui)系(xi)统(tong)和(he)灭(mie)火系统(tong)、结(jie)构件(jian)、紧固(gu)件等(deng)，均使(shi)用(yong)性(xing)能高(gao)的钛(tai)合(he)金(jin)。经(jing)过几(ji)十年的发(fa)展(zhan)， 中国船用钛合(he)金水(shui)平(ping)大大(da)的(de)提(ti)高(gao)，形(xing)成(cheng)了(le)独(du)立舰(jian)船(chuan)用的(de)钛(tai)合(he)金(jin)体系(xi)，对(dui)不(bu)同舰船(chuan)的(de)不(bu)同强度(du)要求，不(bu)同(tong)强度的(de)钛合金被(bei)用(yong)于(yu)不(bu)同(tong)部(bu)位(wei)，主要(yao)用于船舶动(dong)力工(gong)程(cheng)中(zhong)的耐(nai)热耐(nai)蚀部(bu)件(jian)和(he)船(chuan)用特种机(ji)械(xie)。钛合(he)金广泛(fan)用(yong)于(yu)舰船(chuan)，包括船(chuan)体(ti)结构(gou)、推进(jin)系(xi)统、动(dong)力系(xi)统、辅助(zhu)系(xi)统(tong)和(he)特殊设备等。可(ke)以说(shuo)钛(tai)合(he)金(jin)材料(liao)可(ke)用(yong)于(yu)除(chu)船舶附(fu)件和舱室设(she)施之外的(de)所有大(da)型设(she)备和(he)部件。
2、钛(tai)及钛(tai)合(he)金在医学(xue)领域的应用
钛及(ji)钛合(he)金在医(yi)学领域的(de)应(ying)用(yong)也(ye)十(shi)分广(guang)泛(fan)，因为(wei)钛(tai)的弹(dan)性模量(liang)与(yu)人体(ti)组(zu)织(zhi)最接近，多用作人体(ti)硬组织修(xiu)复材料，并(bing)且由(you)于(yu)具(ju)有优良(liang)的生物(wu)相容(rong)性和(he)耐(nai)腐蚀性， 人(ren)体在(zai)植(zhi)入(ru)钛合金(jin)制(zhi)作(zuo)的金(jin)属(shu)体(ti)后(hou)可以(yi)减轻(qing)与骨(gu)组织(zhi)之间(jian)的(de)排(pai)斥性(xing)。研(yan)究(jiu)发(fa)现(xian)一(yi)种(zhong)多(duo)孔(kong)钛金属材(cai)料, 因其具(ju)有(you)质(zhi)量(liang)轻和(he)比(bi)表(biao)面(mian)积大，被视(shi)为(wei)人(ren)体(ti)植入的最(zui)佳(jia)材料(liao)。 作为人(ren)体(ti)植(zhi)入(ru)的 多(duo)孔(kong)钛材(cai)料有(you)以(yi)下三个方(fang)面的优(you)点(dian)：
1）独特(te)的(de)多(duo)孔(kong)结(jie)构能够(gou)促(cu)使(shi)新(xin)生(sheng)的(de)组(zu)织(zhi)长入到植(zhi)入(ru)体孔隙(xi)，使(shi)植入体(ti)与人(ren)体新(xin)生(sheng)组织(zhi)连(lian)接在(zai)一(yi)起(qi)并 最(zui)终形成一(yi)个(ge)整(zheng)体；
2）多(duo)孔(kong)结构能使(shi)人体(ti)吸(xi)收(shou)的营养在(zai)孔隙(xi)中(zhong)传送，使得组(zu)织直接吸(xi)收(shou)，加快伤(shang)口(kou)愈合(he)；
3）通(tong)过(guo)改(gai)变(bian)孔(kong)隙(xi)率改变(bian)多(duo)孔钛和(he)钛合金的(de)抗压度(du)和(he)弹性(xing)模(mo)量(liang)等(deng)， 使(shi)得(de)多(duo)孔钛力(li)学性(xing)能与人(ren)骨骨(gu)骼(ge)相(xiang)当(dang)。通(tong)过(guo)粉(fen)末(mo)烧(shao)结的方法制备(bei)出的多孔钛其(qi)孔隙率一般(ban)在10%~80%, 抗(kang)压(ya)强度(du)通常(chang)小于350MPa, 弹(dan)性(xing)模(mo)量(liang)在约(yue)12GPa , 孔(kong)径(jing)通常在(zai)准(zhun)100~准(zhun)500µm, 孔径尺寸适(shi)合(he)人(ren)体(ti)摄(she)入(ru)的营(ying)养(yang)成分(fen)吸收(shou)。使用(yong)等(deng)离子烧结法(fa)制(zhi)备(bei)出一(yi)种(zhong)生(sheng)物(wu)医(yi)用(yong)的多孔(kong)钛(tai)材料(liao)，其(qi)孔(kong)隙(xi)率(lv)为50%~70%,孔径一(yi)般(ban)在准(zhun)100~准300µm、抗压强度(du)通(tong)常(chang)为24~69MPa、弹(dan)性模(mo)量(liang)在1.0~1.3 GPa。改进粉体(ti)熔化发(fa)泡(pao)的方法(fa)，制(zhi)备了(le)总(zong)孔率高(gao)达(da)90%的(de)泡沫钛(tai)合金。钛材料(liao)的(de)主孔为(wei)毫(hao)米级(ji)的(de)球(qiu)形孔，大量的微孔(kong)分(fen)布(bu)在(zai)孔(kong)壁(bi)上。目(mu)前，泡(pao)沫(mo)钛的研究(jiu)主(zhu)要是(shi)钛合(he)金多(duo)孔(kong)植入(ru)材(cai)料(liao)，而对工(gong)程结构(gou)材料的研(yan)究(jiu)相(xiang)对(dui)较(jiao)少(shao)140。 在(zai)性能研究中，主(zhu)要是植入(ru)钛(tai)的(de)生(sheng)物性能, 关于胞(bao)状泡(pao)沫钛机械性(xing)能(neng)研(yan)究(jiu)很(hen)少，此(ci)外(wai)，制得的(de)样(yang)品孔隙(xi)率(lv)不是(shi)太高，通常(chang)小(xiao)于75% 。
3）钛及钛合金(jin)在航空领域(yu)中的(de)应用
在(zai)1949年的(de)美国， 道(dao)格拉(la)斯飞机(ji)公(gong)司从雷(lei)明(ming)顿武(wu)器(qi)公司订(ding)购了第(di)一(yi)批(pi)实际(ji)用(yong)于(yu)飞行目的钛(tai)合金(jin)。20世(shi)纪50年(nian)代(dai)，Rem-Cru开(kai)发了(le)第一(yi)种β钛(tai)（Ti-l3V-llCr-3Al) , 这种高强(qiang)度(du)可热处理合金已(yi)广(guang)泛应(ying)用(yong)于(yu)SR71高(gao)速预警飞(fei)机(ji)。20 世(shi)纪(ji)50年代(dai)后期，美国钛(tai)合(he)金(jin)应用(yong)从航(hang)空领域转(zhuan)向(xiang)导(dao)弹(dan)领域(yu)。后来， 在20世纪(ji)60年(nian)代(dai)， 钛(tai)又(you)被(bei)广泛(fan)用于非(fei)军用的(de)发(fa)动(dong)机(ji)和(he)宽体(ti)喷气式飞机。
钛(tai)及(ji)钛(tai)合(he)金精密(mi)铸(zhu)件(jian)的使(shi)用(yong)取得(de)了(le)令(ling)人(ren)满(man)意的经(jing)济效益，钛(tai)合金铸(zhu)件质量(liang)不(bu)断的(de)提(ti)高， 在20世(shi)纪80年代~90年代(dai)， 欧(ou)美飞(fei)机钛(tai)及(ji)钛合金铸(zhu)件的应(ying)用数量(liang)显著增(zeng)加。随(sui)着(zhe)钛及(ji)钛合金(jin)铸(zhu)件在飞(fei)机上(shang)的(de)普及， 许(xu)多结(jie)构件也开始使(shi)用(yong)钛合(he)金(jin)。波音(yin)飞(fei)机(ji)上(shang)CF6-80发动(dong)机的安(an)装(zhuang)吊(diao)架 ， 就(jiu)是一个具有大(da)应力(li)条(tiao)件的(de)结构(gou)件(jian)，Ti-6Al-4V合(he)金铸件(jian)现已(yi)使用(yong)，状(zhuang)况(kuang)良(liang)好(hao)。
相(xiang)关链(lian)接(jie)
