钛在上世纪50年代走向工业化，是一种具有优秀综合性能的新型结构材料。钛拥有密度小，比强度、疲劳强度高，塑性、韧性好，耐腐蚀好，线膨胀系数低，生理相容性好，具有储氢、超导、形状记忆功能等一系列优点，因此钛被称为太空金属、海洋金属、智能金属。 

钛的密度为 4.51 g/cm3，属轻金属；熔点比较高，约为 1688℃，比热容为 522 J/(kg·K)，导热率 16 J/(m·s·K)；钛在常温下强度高，并且在高温下也能保持比较高的强度。钛的耐腐蚀性能优异，在水和空气中，钛可以在短时间内和氧反应，在其表面生成一层致密的氧化膜，这层氧化膜使钛具有良好的耐腐蚀性。此外，钛还具有良好的塑、韧性。 

钛具有2 种晶格结构：882℃以下为密排六方晶格结构，称为 α 钛；882℃以上为体心立方晶格结构，称为 β 钛。通过合金化的方法，可以改变相稳定存在的温度范围，使得 α 钛和 β 钛在室温下存在。α 钛合金是含有 α 稳定元素铝和中性强化元素锡等的钛合金。α 钛合金有良好的热稳定性，蠕变强度，组织稳定性，低温力学性能和焊接性；β 钛合金含有高比例的 β 稳定元素 Mo 和 V 等；α+β 钛合金的组织是由 α 钛为基的固溶体和 β 钛为基的固溶体两相组成。 

1、钛合金材料的优异性能

与其它材料相比，钛合金材料具有以下特点。 

1）钛的密度小、强度高。钛的密度，仅为铁的57.4%，铜的  50.7%。钛合金的比强度是常用工业合金中最大的，为不锈钢的 3.5 倍，是铝合金的 1.3 倍，是镁合金的 1.7 。 

2）耐蚀性能优异。由于钛能在表面形成致密的钝性氧化膜，所以钛在海水、湿氯气、亚氯酸盐及次氯酸盐溶液、硝酸、铬酸、金属氯化物、硫化物、除草酸和大于 10%的甲酸外的有机酸、5%以下的硫酸、盐酸、磷酸等很多腐蚀性介质中不被腐蚀。钛表面的钝化膜有很强的自愈和再生能力，即使遇到机械磨损等情况也能迅速生成新的氧化膜，完全满足钛在一般情况下的耐腐蚀性要求。钛在海水中的耐腐蚀性要高于不锈钢、铝合金和镍基合金。 

3）高温性能好。钛的耐热性能好，通常铝在 150℃，不锈钢在 310℃即失去了原有的较高的力学性能，而钛合金在 500℃左右仍保持良好的力学性能，有些钛合金的工作温度可高达 550℃，并有可能在未来达到 700℃。 

4）低温性能好。钛合金在低温下依然可以保持较高的强度、塑性及韧性。 

2、 钛及钛合金的应用 

材料的应用取决于其性能，由于钛合金这些优秀的性能，有关钛合金材料的应用领域，旭隆金属结合航天航空、化工、医疗器械以及海洋工程等领域，分享如下：

1） 钛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%。 

2）钛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。 

3）钛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。 

4）钛在医疗行业的应用 

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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