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钛合金特性介绍

来源：花匠小妙招时间：2025-05-12 21:15

钛合金材料乃为提高航空机具飞行性能而开发的高性能材料，随着工业技术及科技的进步及人们消费能力的提升，其应用领域也由早期的航太工业逐渐扩展至其他领域，诸如船艇、汽车、运动休闲器材及生医器材等行业，与人类的关系越来越密切；随着钛合金应用普及化之后所必须面临的问题，则是如何克服钛合金各种加工技术的难题。

　　钛及钛合金的合金理论及分类

　　钛金属可分为纯钛、α合金、α＋β合金及β合金四大类。纯钛在常温为HCP(Hexagonal Close-Packed)晶格结构(α相)，在885℃左右变态成体心立方BCC(Body-Centered Cubic)结构(β相)，此温度称为β变态点。在纯钛中添加不同合金元素及不同添加量会改变β变态点位置，造成α＋β两相区的出现。

　　经合金添加后之钛合金，在常温为单一α相者称α合金，在常温为α＋β相者称为α＋β合金，在常温为β相者为称为β合金。

　　(1) α 合金

　　α合金为α相安定元素及中性元素固溶于α相中所形成的单相合金，以Ti-5Al-2.5Sn最具代表性，此类合金高、低温性能安定，延性及耐潜变性均佳。

　　(2) α＋β 合金

　　α＋β合金中，α及β相的含量受α安定元素及β安定元素的影响极大，在性能上亦有显著不同。 β相含量少则合金行为类似α合金，反之α相含量少则合金行为类似β合金。 α＋β合金中最具代表性的是Ti-6Al-4V。 β相含量较多者有Ti-6Al-6V-2Sn及Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo等。 Ti-6Al-4V之用量占所有钛合金用量的70％左右。

　　(3) β 合金

　　β合金在常温下为准安定的体心立方堆积(BCC)结构，为单一β相合金。此类合金之冷间加工性较α＋β合金为佳，时效硬化处理后抗拉强度可达150kgf/mm2，降伏强度可达140 kgf/mm2。具代表性的此类合金有Ti-15V-3Cr-3Su-3Al、Ti-10V-2Fe-3Al及Ti-13V-11Cr-3Al等。

　　钛及钛合金的应用

　　早期钛合金之开发主要是用于飞机零组件上，现今则因工业科技的进步与经济能力的提升，钛及钛合金的应用除了仍延续早期的航太、国防、石化、电厂工业之外更扩及汽机车、自行车工业、医疗器材零组件、运动休闲用品及建筑景观等行业。