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钛及钛合金材料在航空民用等领域的应用

发布时间 :2020-11-23 10:52:08 浏览次数 :

钛合金材料的应用取决于其性能,由于钛合金这些优秀的性能,钛合金材料越来越广泛地运用于航天航空、化工、医疗器械以及海洋工程等领域。 

1、钛合金材料在航空工业中的应用 

钛的应用起始于 20 世纪 50 年代初,最早应用于航空工业钛合金具有较高的比强度,钛合金材料的强度和钢相近但密度远小于钢;并且钛耐热性能好,钛熔点为 1668℃,远高于铝和镁,再结晶温度也高达 600℃。由于这些特性,钛合金适合用于制造飞机,航天飞船的部件。目前,大约一半以上的钛材应用于航天航空领域,主要运用在航空发动机、机体和机载设备上。钛的应用始于军用飞机,目前美国的 B-1 轰炸机中使用了约 21%的钛合金作为结构材料。从上世纪 60年代开始,钛合金开始应用于商业飞机,在世界上最成功的商用飞机波音系列飞机中,钛材使用比例也逐渐提高,其中从波音 707 的 0.3%增加到波音 777 的 9.4%。 

钛合金棒

2、钛合金材料在海洋工程中的应用 

钛在船舶及海洋领域的诸多方面有着重要应用,被称为“海洋金属”。海水有较强的腐蚀性,这就要求用于海洋中的材料具备良好的耐腐蚀性;另外应用于海洋中的材料要长期受海水冲刷与海浪周期性冲击,因而对材料的综合力学性能也有较高要求。钛的力学性能好,耐腐蚀能力极强,在海水及潮湿环境下几乎不会被腐蚀,综合性能远优于不锈钢、铝合金、铜等传统金属结构材料  ,是舰船、海洋工程的理想材料。例如,TA16 和 TA17 钛合金已经运用于俄罗斯潜艇中,极大地提高了潜艇的战斗性能和安全可靠性。钛在海洋开发中也显得越来越重要,主要涉及海上采油设备、海水淡化等。在海上采油设备中,设备要经常接触海水、原油、氯化物、硫化物的腐蚀;还有承受工作载荷和风浪冲击。钛材制作的海水海洋工程设备,虽然一次性投资大,但是维护费用低,使用时间越长经济效益越明显,通常钛制设备的设计寿命高达50年,寿命远高于传统金属材料。 

钛合金管

3、钛合金材料在民用工业中的应用 

钛合金在化工、冶金、电力等民用工业上也越来越受到重视。在石油加工过程中,加工设备要经常接触高温、高压、腐蚀介质,传统材料在服役期间常常会发生安全事故。为了解决这些问题,目前国内外都逐渐开始采用钛合金作为制作工业设备的材料。钛制设备应用于沿海发电站冷凝器,有效解决了不锈钢及铜合金因腐蚀而漏气带来的问题;炼油厂中采用钛制设备有效减少了因为硫化物等腐蚀而带来的巨大的经济损失;此外钛合金也越来越多地应用于生产酸、碱、化肥、农药的生产中。钛合金的广泛应用,在一定程度上促进了工业的发展。 

钛合金板

4、 钛合金材料在医疗行业的应用 

钛密度小、耐腐蚀性好、无毒性,是制作医疗器械的重要材料。钛应用于医疗领域,主要是被用作人体植入件、手术器械。在常被制作成人体骨骼和人体关节用于人体硬组织修复的金属材料中,钛的弹性模量和人体最接近,大约 80-110GPa,这样的弹性模量可以减轻金属种植体与骨骼组织见的机械不适应。钛的热导率低,仅为金合金的 1/17,用于制作假牙能有效保护牙髓、避免冷热刺激作用。钛用于手术器械的好处有减轻重量,耐腐蚀性好且无毒。 

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