第34章 材料钛合金

bsp;  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℃的温度下长期工作，在150℃-500℃范围内仍有很高的比强度。

    而铝合金在150℃时比强度明显下降。钛合金的工作温度可达500℃，铝合金则在200℃以下。

    钛合金还有很好的抗蚀性，在潮湿的大气和海水介质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢；

    对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。

    钛合金低温性能也不错，在低温和超低温下，仍能保持其力学性能。

    不过，钛合金的工艺性能差，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。

    由于钛合金具有质量轻、比强度高、耐腐蚀性好等优点，故被广泛应用在汽车、飞机、军工等工业中，应用钛合金最多的是汽车发动机系统。

    利用钛合金制造发动机零件有很多好处。钛合金的密度低，可以降低运动零件的惯性质量，同时钛气门弹簧可以增加自由振动，减弱车身的振颤，提高发动机的转速及输出功率。

    减小运动零件的惯性质量，从而使摩擦力减小，提高发动机的燃油效率。

    选择钛合金可以减轻相关零件的负载应力，缩小零件的尺寸，从而使发动机及整车的质量减轻。

    零部件惯性质量的降低，使得振动和噪声减弱，改善发动机的性能。

    阻碍钛合金普遍应用于汽车工业的最主要原因还是成本过高。

    无论是金属最初的冶炼还是后续的加工，钛合金的价格都远远高于其他金属。

    钛合金的硬度大于HB350时切削加工特别困难，小于HB300时则容易出现粘刀现象，也难于切削。

    钛合金变形系数小，这是钛合金切削加工的显着特点，变形系数小于或接近于1。切屑在前刀面上滑动摩擦的路程大大增大，加速刀具磨损。

    钛合金切削时温度会迅速变高。

    由于钛合金的导热系数很小(只相当于45号钢的1/5～1/7)，切屑与前刀面的接触长度极短，切削时产生的热不易传出，集中在切削区和切削刃附近的较小范围内，让切削温度提高。

    在相同的切削条件下，切削温度可比切削45号钢时高出一倍以上。

    单位面积上的切削力大，主切削力比切钢时约小20％，由于切屑与前刀面的接触长度极短，单位接触面积上的切削力大大增加，容易造成崩刃。

    由于钛的化学活性大，在高的切削温度下，很容易吸收空气中的氧和氮形成硬而脆的外皮，造成冷热差距很大。

    同时切削过程中的塑性变形也会造成表面硬化。

    加工时刀具非常易磨损。

    毛坯经过冲压、锻造、热轧等方法加工后，形成硬而脆的不均匀外皮，极易造成崩刃现象，使得切除硬皮成为钛合金加工中最困难的工序。

    另外，由于钛合金对刀具材料的化学亲和性强，在切削温度高和单位面积上切削力大的条件下，刀具很容易产生粘结磨损。

    所以，很多企业都采用金刚石和立方氮化硼作刀具切削钛合金，效果明显。