在說(shuō)鈦合金之前，我們先來(lái)看看有色金屬。

平常我們所說(shuō)的有色金屬是指鐵、鉻、錳三種金屬以外的所有金屬。廣義的有色金屬包括有色合金。

有色合金是以一種有色金屬為基體（通常大于50%），加入一種或幾種其他元素而構(gòu)成的合金。

有色合金的強(qiáng)度和硬度一般比純金屬高，電阻比純金屬大、電阻溫度系數(shù)小，具有良好的綜合機(jī)械性能。常用的有色合金有鋁合金、銅合金、鎂合金、鎳合金、錫合金、鉭合金、鈦合金、鋅合金、鉬合金、鋯合金等。

現(xiàn)在，我們就來(lái)聊聊有色合金金屬里一種"有生命的合金"--鈦合金。

之所以聊鈦合金，是因?yàn)殁伜辖鹨云鋬?yōu)異的特性，已被廣泛運(yùn)用在各個(gè)領(lǐng)域。

從20世紀(jì)運(yùn)用在各金屬機(jī)械的結(jié)構(gòu)件到21世紀(jì)逐漸運(yùn)用在人體內(nèi)，到現(xiàn)在變成可食用金屬合金容器，鈦合金的眾多優(yōu)異特性在不斷被發(fā)掘。

我國(guó)“十三五”戰(zhàn)略提出對(duì)鈦合金等高新材料要大力發(fā)展。

目前,世界上已研制出的鈦合金有數(shù)百種,最著名的合金有20～30種,如Ti-6Al-4V、Ti-5Al-2.5Sn、Ti-2Al-2.5Zr、Ti-32Mo、Ti-Mo-Ni、Ti-Pd、SP-700、Ti-6242、Ti-10-5-3、Ti-1023、BT9、BT20、IMI829、IMI834等。

但目前，國(guó)人對(duì)它的認(rèn)知度尚淺，這對(duì)鈦合金的發(fā)展有一定的阻礙作用。

所以，今天就來(lái)為大家介紹鈦合金，提高大家對(duì)這一有色合金的認(rèn)知，讓鈦合金更深入地走進(jìn)人們的日常生活：

一、鈦合金原理

鈦合金是以鈦為基礎(chǔ)加入其它元素組成的合金，鈦有兩種同質(zhì)異晶體：鈦是同素異構(gòu)體，熔點(diǎn)為1720℃，在低于882℃時(shí)呈密排六方晶格結(jié)構(gòu)，稱為α鈦；在882℃以上呈體心立方晶格結(jié)構(gòu)，稱為β鈦。

利用鈦的上述兩種結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn)，添加適當(dāng)?shù)暮辖鹪?，使其相變溫度及相分含量逐漸改變而得到不同組織的鈦合金。

例如，當(dāng)我們添加“鎳”金屬元素時(shí)，它就變成“鎳鈦形狀記憶合金”。

其在不同的相變溫度下，呈現(xiàn)不同的形狀。

但當(dāng)其在受到有限度的塑性變形后，利用不同的方式，可都使其恢復(fù)到原來(lái)的形狀。

由它制成的溫控彈簧，利用鎳鈦形狀記憶合金的形狀記憶功能，已被運(yùn)用在熱水器、溫控閥門、消防報(bào)警裝置及電器設(shè)備的保安裝置等。

二、鈦合金發(fā)展歷程及用途

鈦合金具有強(qiáng)度高而密度小，機(jī)械性能好，韌性和抗蝕性能好等優(yōu)點(diǎn)。

1948年，鈦的工業(yè)化生產(chǎn)開(kāi)始。航空工業(yè)發(fā)展的需要，使鈦工業(yè)以平均每年約 8%的增長(zhǎng)速度發(fā)展。

鈦合金主要用于制作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)部件，其次為火箭、導(dǎo)彈和高速飛機(jī)的結(jié)構(gòu)件。

60年代中期，鈦及其合金已在一般工業(yè)中應(yīng)用，用于制作電解工業(yè)的電極，發(fā)電站的冷凝器，石油精煉和海水淡化的加熱器以及環(huán)境污染控制裝置等。鈦及其合金已成為一種耐蝕結(jié)構(gòu)材料。此外還用于生產(chǎn)貯氫材料和形狀記憶合金等。

中國(guó)于1956年開(kāi)始鈦和鈦合金研究；60年代中期開(kāi)始鈦材的工業(yè)化生產(chǎn)并研制成TB2合金。

鈦合金是航空航天工業(yè)中使用的一種新的重要結(jié)構(gòu)材料，比重、強(qiáng)度和使用溫度介于鋁和鋼之間，但比鋁、鋼強(qiáng)度高并具有優(yōu)異的抗海水腐蝕性能和超低溫性能。

1950年美國(guó)首次在F-84戰(zhàn)斗轟炸機(jī)上用作后機(jī)身隔熱板、導(dǎo)風(fēng)罩、機(jī)尾罩等非承力構(gòu)件。

60年代開(kāi)始鈦合金的使用部位從后機(jī)身移向中機(jī)身、部分地代替結(jié)構(gòu)鋼制造隔框、梁、襟翼滑軌等重要承力構(gòu)件。鈦合金在軍用飛機(jī)中的用量迅速增加，達(dá)到飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量的20%～25%。

70年代，鈦合金主要用于制造壓氣機(jī)部件，如鍛造鈦風(fēng)扇、壓氣機(jī)盤和葉片、鑄鈦壓氣機(jī)機(jī)匣、中介機(jī)匣、軸承殼體等。航天器主要利用鈦合金的高比強(qiáng)度，耐腐蝕和耐低溫性能來(lái)制造各種壓力容器、燃料貯箱、緊固件、儀器綁帶、構(gòu)架和火箭殼體。

人造地球衛(wèi)星、登月艙、載人飛船和航天飛機(jī) 也都使用鈦合金板材焊接件。

鈦無(wú)毒、質(zhì)輕、強(qiáng)度高且具有優(yōu)良的生物相容性，是非常理想的醫(yī)用金屬材料，可用作植入人體的植入物等。

80年代，美國(guó)開(kāi)始研制無(wú)鋁、無(wú)釩、具有生物相容性的鈦合金，將其用于矯形術(shù)。隨后，日本、英國(guó)也進(jìn)行研究，并取得一些進(jìn)展。

到了21世紀(jì)，鈦合金已被廣泛運(yùn)用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，諸如制人造髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、脅關(guān)節(jié)、頭蓋骨及人體血管中等。

2017年，中國(guó)首創(chuàng)了直徑僅為0.06mm的鈦合金金屬絲--肺癌定位絲，可將其植入到肺癌患者肺部，對(duì)肺癌細(xì)胞精準(zhǔn)定位，可長(zhǎng)期不取。

鈦合金除在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的運(yùn)用，現(xiàn)在還被制作為食品容器，日益生活化。

未來(lái)，相信隨著醫(yī)療水平、科研水平的不斷提高，鈦合金的用途將被廣泛挖掘，也將會(huì)越來(lái)越多的被運(yùn)用到人類生活中。

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