钛和钛合金的故事

一、钛和钛合金的发现

钛的矿石广布于地壳和岩石圈中。从钛合金的发现到钛的工业化生产历经漫长的岁月。1791年，英国格雷戈尔从钛铁矿中发现钛的白色金属氧化物；1795年德国化学家克拉普罗特在分析匈牙利产的红色金红石时也发现了这种氧化物。美国化学家亨特发现钛的氧化物极其稳定，单质钛极其难制取，直到1910年亨特第一次用钠还原TiCI制得纯度达99.9%的金属钛。1940年卢森堡科学家W.J.Kroll用镁还原TiCl4制得了纯钛。从此，镁还原法(又称为克劳尔法)和钠还原法(又称为亨特法)成为生产海绵钛的工业方法。钛的工业化生产是美国在1948年用镁还原法制出2吨海绵钛 。

二、钛的特性

三、钛合金分类

钛合金是以钛为基础，加入其他元素的合金。钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性好、工艺性能好等特点，是航空航天工程的理想结构材料。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。

四、钛合金制备加工工艺

1.铸造法

精密铸造工艺能够达到复杂薄壁钛合金铸件的生产标准，应用范围主要针对生产质量要求较高的航空零件。金属型重力铸造是使用冷凝壳或真空电弧熔炼将钛合金倒入可重复使用的近净成形模具中。铸造法能大大降低钛合金材料的制备成本，便于生产形状复杂的合金零件。

2.锻造法

锻造法是钛合金零件主流加工方法之一，结合塑性变形的温度区间，可以将锻造法细分为传统锻造、近β锻造以及β锻造，锻造可以有效提高钛合金的组织均匀性和力学性能。锻造法能够完成材料改性，但生产成本相对较高，生产效率较低，材料浪费率较高。

3.粉末冶金法

属于近净成形法，能够有效控制钛合金材料的成分偏析，消除粗大树枝状组织，充分利用材料。粉末冶金工艺包括热等静压、注塑以及SPS。粉末冶金可以有效抑制合金的成分偏析，提高材料利用率。

五、钛和钛合金的应用

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