钛材

    1. 及钛合分类工业纯钛:TA1、TA2、TA3。钛合金:α钛合金、β钛合金、α+β钛合金。

    2. 钛材特点 性能优异、钛材最大的特点是质量小(密度4.51g/cm3),强度高,耐腐蚀性优良,低温性能好,在海水和大多数酸、碱、盐介质中均有优良的抗腐蚀性能,在尿素生产中,其耐腐蚀性比超低奥氏体不锈钢还高10倍。有这样一个例子,在制盐生产中,使用紫管制造的预热器,使用几个月便严重腐蚀,10个月更新。离子对钛设备没有任何腐蚀,盐浆管用碳钢做半个月即被腐蚀,呈蜂窝状,每年要更换盐浆管6次;采用不锈钢,4个月即穿孔。换成钛管,用了4年,尚未出现腐蚀穿孔。钛设备一次性投资较高,全寿命周期费用比较低,经济效益非常明显。

    3. 钛制品的焊接特点钛设备焊接极易化、化和脆化。 ① 在400℃时即开始大量吸,氢是钛最有害的元素之一,使钛的塑性与韧性降低,导致脆裂,在冷却时,氢来不及逸出而产生气孔,故一般要求钛材中含量小于0.01%~0.15%,若母材含氢量大,则应预先进行脱氢处理。 ② 钛在600℃以上就会急剧地和氧、氮化合,生成TiO2和TiN(硬度极大),使焊接接头的塑性和韧性下降,并会引起气孔和裂纹缺陷。 ③ 当加热到800℃以上,TiO2即溶解于钛中并扩散深入到金属钛的内部组织中,形成0.01~0.08mm厚的中间脆性层。温度越高,时间越长,氧化、氮化也越严重,焊接接头的塑性急剧下降。要求钛中含氧量小于0.1%~0.15%,钛还极易与碳形成脆性的碳化物,降低塑性和可焊性。 ④ 熔点高,1608~1725℃,热容量大,导热性差,焊接接头容易过热,晶粒粗大,尤其是β钛合金,焊接接头塑性下降最明显,若为结构刚性大的工件,在焊接应力的作用下还会导致产生裂纹。 ⑤ 钛在氢和残余应力作用下,可能出现冷裂纹,必须严格控制焊接接头中的氢含量。钛一旦沾染离子,即变脆,这是促使钛材产生裂纹的重要原因之一。钛材焊接变形较大,校正困难。 4. 提高焊接质量的工艺措施 ① 采用手工弧焊(TIG焊)或等离子焊,不宜用气焊、CO2气体保护焊和一般电弧焊。实践证明,钨极氩弧焊是焊接钛的最好方法之一。氩弧焊时采用直流正接极,工件背面用氩气保护,收效更好。 ② 焊前必须彻底清除工件表面的氧化皮、油污及富集气体的金属层中,一般用机械法清理(最简单)。先用丙酮去油污,用细砂布清除氧化皮,再用丙酮擦洗一次,禁止用打磨过碳钢的砂轮打磨钛材。实践证明,一旦污染了钛,会影响焊接质量,打磨时不允许出现过热色泽。 ③ 酸洗溶液配方及工艺。 A. 每升酸洗溶液中,硝酸55~60mL、氢酸5mL、盐酸350mL、余量为水;室温酸洗浸泡15~20min。 B. 质量分数为20%的氢氟酸、质量分数为30%的酸溶液,溶液温度25~30℃,酸洗5~10min。酸洗后用热水、冷水冲洗干净,白布擦试、晾干,在4h内焊完。环境十分重要,切实做到防铁污染、防尘、防湿,可取得良好效果。 ④ 严格控制母材化学成分中的含碳量以及氢、氧、氮含量,C<0.1%,Ar≥99.99%,N<0.005%,O<0.002%,H<0.002%,杂质总含量<0.002%,相对湿度<5%,水分<0.001mg/L。 ⑤ 焊接中,密切注意观察焊缝表面颜色,判别保护效果,这直接关系到焊缝质量 。

    TA1、TA2、TA3 工业纯钛,它们可进行各种形式的焊接,焊接性能良好,焊接接头可达基体金属强度的90%。易于锯和砂轮切割,机械加工性能良好。耐蚀性能优良 用于350℃以下、受力小的零件及冲压成各种复杂形状的零件。如火电站凝汽器;船用海水腐蚀的管道系统、阀门、泵;化工热交换器、泵体、蒸馏塔;海水淡化系统、镀阳极;飞机的骨架、蒙皮、发动机部件、横梁等。

    TC4是钛合金

    钛合金是以钛为基加入其他合金元素组成的合金。钛合金具有密度低、比强度高、抗腐蚀性能好、工艺性能好等优点,是较为理想的航天工程结构材料。 5 V: Y5 N:

    TC1 冲压性良好。可进行各种形式焊接,焊接性良好。机加工性与工业纯钛相同。抗氧化性良好 做400℃以下工作的零件。适于各种板材,冲压和焊接零件

    TC2 在350℃下,100h的持久强度在400MPa以上,热加工有良的塑性。加热到350-400℃,没有发脆倾向,因此,可用其焊接在高温下工作的零件 做500℃以下工作的零件、焊接件、模锻件和弯曲加工的零件等 $ v# Z$ T, l6 B7 @9 h! L: I& Y4

    TC4 冲压性差,热塑性良好。可进行各种形式的焊接,焊接接头强度可达基体金属强度90%。机械加工性能尚好,需要用硬质合金刀具,大走刀量、慢速,充分冷却。耐蚀性能良好,热稳定性好。是应用最广的钛合金之一 做400℃以下长期工作的零件

    TC5 在350以下稳定,在更高的温度下塑性下降。在热状态下可进行锻造、冲压等变形 在350℃以下工作的零件

    TC9 热塑性尚好。机加工性与TC4合金相同。抗蚀性高。热稳定性尚好 400℃以下长期工作的零件。可制造压气机盘和叶片 ( p8 H( M& C: P2 M2 p

    TC10 冲压性差,热塑性良好。可进行各种形式的焊接,焊接接头强度可达基体金属强度90%。机械加工性能与TC4合金相同 。耐蚀性能好。热稳定性较好,热处理效果显着,淬透性好 做450℃以下长期工作的零件。

    氯离子对金属蚀机理主要是形成腐蚀电池;还有去极化作用,Cl-不仅促成了金属表面的腐蚀电池,而且加速了电池的作用。通常把使阳极过程受阻称作阳极极化作用,而把加速阳极极化作用称作去极化作用,Cl-正是发挥了阳极去极化作用;还有导电作用,Cl-的存在强化了离子道路,降低了阴阳极之间的欧姆电阻,提高了腐蚀电池的效率,从而加速了电化学腐蚀过程。

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