鈦在上世紀50年代走向工業化，是一種具有優秀綜合性能的新型結構材料。鈦擁有密度小，比強度、疲勞強度高，塑性、韌性好，耐腐蝕好，線膨脹系數低，生理相容性好，具有儲氫、超導、形狀記憶功能等一系列優點，因此鈦被稱為太空金屬、海洋金屬、智能金屬。 

鈦的密度為 4.51 g/cm3，屬輕金屬；熔點比較高，約為 1688℃，比熱容為 522 J/(kg·K)，導熱率 16 J/(m·s·K)；鈦在常溫下強度高，并且在高溫下也能保持比較高的強度。鈦的耐腐蝕性能優異，在水和空氣中，鈦可以在短時間內和氧反應，在其表面生成一層致密的氧化膜，這層氧化膜使鈦具有良好的耐腐蝕性。此外，鈦還具有良好的塑、韌性。 

鈦具有2 種晶格結構：882℃以下為密排六方晶格結構，稱為 α 鈦；882℃以上為體心立方晶格結構，稱為 β 鈦。通過合金化的方法，可以改變相穩定存在的溫度范圍，使得 α 鈦和 β 鈦在室溫下存在。α 鈦合金是含有 α 穩定元素鋁和中性強化元素錫等的鈦合金。α 鈦合金有良好的熱穩定性，蠕變強度，組織穩定性，低溫力學性能和焊接性；β 鈦合金含有高比例的 β 穩定元素 Mo 和 V 等；α+β 鈦合金的組織是由 α 鈦為基的固溶體和 β 鈦為基的固溶體兩相組成。 

1、鈦合金材料的優異性能

與其它材料相比，鈦合金材料具有以下特點。 

1）鈦的密度小、強度高。鈦的密度，僅為鐵的57.4%，銅的  50.7%。鈦合金的比強度是常用工業合金中最大的，為不銹鋼的 3.5 倍，是鋁合金的 1.3 倍，是鎂合金的 1.7 。 

2）耐蝕性能優異。由于鈦能在表面形成致密的鈍性氧化膜，所以鈦在海水、濕氯氣、亞氯酸鹽及次氯酸鹽溶液、硝酸、鉻酸、金屬氯化物、硫化物、除草酸和大于 10%的甲酸外的有機酸、5%以下的硫酸、鹽酸、磷酸等很多腐蝕性介質中不被腐蝕。鈦表面的鈍化膜有很強的自愈和再生能力，即使遇到機械磨損等情況也能迅速生成新的氧化膜，完全滿足鈦在一般情況下的耐腐蝕性要求。鈦在海水中的耐腐蝕性要高于不銹鋼、鋁合金和鎳基合金。 

3）高溫性能好。鈦的耐熱性能好，通常鋁在 150℃，不銹鋼在 310℃即失去了原有的較高的力學性能，而鈦合金在 500℃左右仍保持良好的力學性能，有些鈦合金的工作溫度可高達 550℃，并有可能在未來達到 700℃。 

4）低溫性能好。鈦合金在低溫下依然可以保持較高的強度、塑性及韌性。 

2、 鈦及鈦合金的應用 

材料的應用取決于其性能，由于鈦合金這些優秀的性能，有關鈦合金材料的應用領域，旭隆金屬結合航天航空、化工、醫療器械以及海洋工程等領域，分享如下：

1） 鈦在航空工業中的應用 

鈦的應用起始于 20 世紀 50 年代初，最早應用于航空工業。鈦合金具有較高的比強度，鈦合金的強度和鋼相近但密度遠小于鋼；并且鈦耐熱性能好，鈦熔點為 1668℃，遠高于鋁和鎂，再結晶溫度也高達 600℃。由于這些特性，鈦合金適合用于制造飛機，航天飛船的部件。目前，大約一半以上的鈦材應用于航天航空領域，主要運用在航空發動機、機體和機載設備上。鈦的應用始于軍用飛機，目前美國的 B-1 轟炸機中使用了約 21%的鈦合金作為結構材料。從上世紀 60年代開始，鈦合金開始應用于商業飛機，在世界上最成功的商用飛機波音系列飛機中，鈦材使用比例也逐漸提高，其中從波音 707 的 0.3%增加到波音 777 的 9.4%。 

2）鈦在海洋工程中的應用 

鈦在船舶及海洋領域的諸多方面有著重要應用，被稱為“海洋金屬”。海水有較強的腐蝕性，這就要求用于海洋中的材料具備良好的耐腐蝕性；另外應用于海洋中的材料要長期受海水沖刷與海浪周期性沖擊，因而對材料的綜合力學性能也有較高要求。鈦的力學性能好，耐腐蝕能力極強，在海水及潮濕環境下幾乎不會被腐蝕，綜合性能遠優于不銹鋼、鋁合金、銅等傳統金屬結構材料  ，是艦船、海洋工程的理想材料。例如，TA16 和 TA17 鈦合金已經運用于俄羅斯潛艇中，極大地提高了潛艇的戰斗性能和安全可靠性。鈦在海洋開發中也顯得越來越重要，主要涉及海上采油設備、海水淡化等。在海上采油設備中，設備要經常接觸海水、原油、氯化物、硫化物的腐蝕；還有承受工作載荷和風浪沖擊。鈦材制作的海水海洋工程設備，雖然一次性投資大，但是維護費用低，使用時間越長經濟效益越明顯，通常鈦制設備的設計壽命高達50 年，壽命遠高于傳統金屬材料。 

3）鈦在民用工業中的應用 

鈦合金在化工、冶金、電力等民用工業上也越來越受到重視。在石油加工過程中，加工設備要經常接觸高溫、高壓、腐蝕介質，傳統材料在服役期間常常會發生安全事故。為了解決這些問題，目前國內外都逐漸開始采用鈦合金作為制作工業設備的材料。鈦制設備應用于沿海發電站冷凝器，有效解決了不銹鋼及銅合金因腐蝕而漏氣帶來的問題；煉油廠中采用鈦制設備有效減少了因為硫化物等腐蝕而帶來的巨大的經濟損失；此外鈦合金也越來越多地應用于生產酸、堿、化肥、農藥的生產中。鈦合金的廣泛應用，在一定程度上促進了工業的發展。 

4）鈦在醫療行業的應用 

鈦密度小、耐腐蝕性好、無毒性，是制作醫療器械的重要材料。鈦應用于醫療領域，主要是被用作人體植入件、手術器械。在常被制作成人體骨骼和人體關節用于人體硬組織修復的金屬材料中，鈦的彈性模量和人體最接近，大約80-110GPa，這樣的彈性模量可以減輕金屬種植體與骨骼組織見的機械不適應。鈦的熱導率低，僅為金合金的 1/17，用于制作假牙能有效保護牙髓、避免冷熱刺激作用。鈦用于手術器械的好處有減輕重量，耐腐蝕性好且無毒。 

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