钛合⾦简介分类及⽤途钛合⾦的航空应⽤
导读：我们都经常有接触到航空运输，⽐如发过航空货运了，⽐如坐过飞机了。⼤家看到飞机的时候可能都有个疑问：飞机到底是什么材料做的呢？为什么可以装载那么多那么重的货物还可以飞那么⾼？我们带着疑问往下看。 ⼀、钛的简介
1948年美国杜邦公司才⽤镁法成吨⽣产海绵钛——这标志着海绵钛即钛⼯业化⽣产的开始。⽽钛合⾦因具有⽐强度⾼、耐蚀性好、耐热性⾼等特点⽽被⼴泛⽤于各个领域。
钛在地壳中含量较丰富，含量排第九位，远⾼于铜、锌、锡等常见⾦属。钛⼴泛存在于许多岩⽯中，特别是砂⽯和粘⼟中。
⼆、钛的特性
强度⾼：是铝合⾦的1.3倍，镁合⾦的1.6倍，不锈钢的3.5倍，⾦属材料中的冠军。
热强度⾼：使⽤温度⽐铝合⾦⾼⼏百度，可在450～500℃的温度下长期⼯作。
抗蚀性好：耐酸、耐碱、耐⼤⽓腐蚀，对点蚀、应⼒腐蚀的抵抗⼒特别强。
低温性能好：间隙元素极低的钛合⾦TA7，在-253℃下还能保持⼀定的塑性。 化学活性⼤：⾼温时化学活性很⾼，轻易与空⽓中的氢、氧等⽓体杂质发⽣化学反应，⽣成硬化层。
导热系数⼩、弹性模量⼩：导热系数约为镍的1/4，铁的1/5，铝的1/14，⽽各种钛合⾦的导热系数⽐钛的导热系数约下降50％。钛合⾦的弹性模量约为钢的1/2。
三、钛合⾦的分类及⽤途
钛合⾦按⽤途可分为：耐热合⾦、⾼强合⾦、耐蚀合⾦(钛-钼，钛-钯合⾦等)、低温合⾦以及特殊功能合⾦(钛-铁贮氢材料和钛-镍记忆合⾦)等。
尽管钛及其合⾦应⽤的历史不长，但由于它那超众的性能，已经获得了多个光荣称号。⾸先荣获的称号就是“空间⾦属”。它重量轻、强度⼤⼜耐⾼温，特别适于制造飞机和各种航天器。⽬前世界上⽣产的钛及钛合⾦，⼤约有四分之三都⽤于航空航天⼯业。许多原来⽤铝合⾦的部件，都改⽤了钛合⾦。 四、钛合⾦的航空应⽤
钛合⾦主要⽤于飞机及发动机的制造材料，如锻造钛风扇、压⽓机盘和叶⽚、发动机罩、排⽓装置等零件以及飞机的⼤梁隔框等结构框架件。航天器主要利⽤钛合⾦的⾼⽐
强度，耐腐蚀和耐低温性能来制造各种压⼒容器、燃料贮箱、紧固件、仪器绑带、构架和⽕箭壳体。⼈造地球卫星、登⽉舱、载⼈飞船和航天飞机也都使⽤钛合⾦板材焊接件。
1950年美国⾸次在F-84战⽃轰炸机上⽤作后机⾝隔热板、导风罩、机尾罩等⾮承⼒构件。60年代开始钛合⾦的使⽤部位从后机⾝移向中机⾝、部分地代替结构钢制造隔框、梁、襟翼滑轨等重要承⼒构件。70年代起，民⽤机开始⼤量使⽤钛合⾦，如波⾳747客机⽤钛量达3640公⽄以上占机重28%。随着加⼯⼯艺技术的发展，在⽕箭、⼈造卫星和宇宙飞船上，也⽤了⼤量的钛合⾦。飞机越先进，使⽤的钛越多。美国F—14A战⽃机使⽤的钛合⾦，约占机重的25%；F—15A 战⽃机为25.8%；美国第四代战⽃机⽤钛量为41%，其F119发动机⽤钛量为39%，是⽬前⽤钛量最⾼的飞机。
五、钛合⾦在航空中被⼤量应⽤的原因
五、钛合⾦在航空中被⼤量应⽤的原因
现代飞机的航⾏最⾼时速已达到⾳速的2.7倍以上。这么快的超⾳速飞⾏，会使飞机与空⽓摩擦⽽产⽣⼤量的热。当飞⾏速度达到⾳速的2.2倍时，铝合⾦就经受不住了。必须采⽤耐⾼温的钛合⾦。当航空发动机的推重⽐从4～6提⾼到8～10，压⽓机出⼝温度相应地从200～300℃增加到500～600℃时，原来⽤铝制造的低压压⽓机盘和叶⽚就必须改⽤钛合⾦。
近年来科学家们对钛合⾦性能的研究⼯作，不断取得新的进展。原来由钛、铝、钒组成的钛合⾦，最⾼⼯作温度为550℃～600℃，⽽新研制的钛化铝（TiAl）合⾦，最⾼⼯作温度已提⾼到1040℃。⽤钛合⾦代替不锈钢制造⾼压压⽓机盘和叶⽚，可以减轻结构重量。飞机每减轻重10%，可节省燃料4%。对⽕箭来说，每减轻1kg的重量，就可增加
15km的射程。
航空运输飞机的材料为什么⾮得要⽤钛合⾦啊？
钛合⾦材料飞机起落架零件
六、钛合⾦机加⼯特性分析
⾸先，钛合⾦导热系数低，仅是钢的1/4，铝的1/13，铜的1/25。因切削区散热慢，不利于热平衡，在切削加⼯过程中，散热和冷却效果很差，易于在切削区形成⾼温，加⼯后零件变形回弹⼤，造成切削⼑具扭矩增⼤、刃⼝磨损快，耐⽤度降低。 其次，钛合⾦的导热系数低，使切削热积于切削⼑附近的⼩⾯积区域内不易散发，前⼑⾯摩擦⼒加⼤，不易排屑，切削热不易散发，加速⼑具磨损。最后，钛合⾦化学活性⾼，在⾼温下加⼯易与⼑具材料起反应，形成溶敷、扩散，造成粘⼑、烧⼑、断⼑等现象。
七、加⼯中⼼加⼯钛合⾦特点
加⼯中⼼可以多个零件同时加⼯，提⾼⽣产效率。
提⾼零件的加⼯精度，产品⼀致性好。加⼯中⼼有⼑具补偿功能，可以获得机床本⾝的加⼯精度。
有⼴泛的适应性和较⼤的灵活性。如本零件的圆弧加⼯、倒⾓和过渡圆⾓。
可以实现⼀机多能。加⼯中⼼可以进⾏铣削、钻孔、镗孔、攻丝等⼀系列加⼯。
可以进⾏精确的成本计算，控制⽣产进度。
不需要专⽤夹具，节约⼤量成本经费，缩短⽣产周期。
⼤⼤减轻了⼯⼈的劳动强度。
可以与UG等加⼯软件进⾏多轴加⼯。
航空运输飞机的材料为什么⾮得要⽤钛合⾦啊？
⼋、⼑具及冷却液材料的选择
1、⼑具材料选⽤应满⾜下列要求：
⾜够的硬度。⼑具的硬度必须要远⼤于钛合⾦硬度。
⾜够的强度和韧性。由于⼑具切削钛合⾦时承受很⼤的扭矩和切削⼒，因此必须有⾜够的强度和韧性。
⾜够的耐磨性。由于钛合⾦韧性好，加⼯时切削刃要锋利，因此⼑具材料必须有⾜够的抗磨损能⼒，这样才能减少加⼯硬化。这是选择加⼯钛合⾦⼑具最重要的参数。
⼑具材料与钛合⾦亲合能⼒要差。由于钛合⾦化学活性⾼，因此要避免⼑具材料和钛合⾦形成溶敷、扩散⽽成合⾦，造成粘⼑、烧⼑现象。
经过对国内常⽤⼑具材料和国外⼑具材料进⾏试验表明，采⽤⾼钴⼑具效果理想，钴的主要作⽤能加强⼆次硬化效果，提⾼红硬性和热处理后的硬度，同时具有较⾼的韧性、耐磨性、良好的散热性。
2、铣⼑的⼏何参数
钛合⾦的加⼯特性决定⼑具的⼏何参数与普通⼑具存在着较⼤区别。
螺旋⾓β选择较⼩的螺旋升⾓，排屑槽增⼤，排屑容易，散热快，同时也减⼩切削加⼯过程中的切削抗⼒。
前⾓γ切削时刃⼝锋利，切削轻快，避免钛合⾦产⽣过多切削热，从⽽避免产⽣⼆次硬化。
后⾓α减⼩⼑刃的磨损速度，有利于散热，耐⽤度也得到很⼤程度的提⾼。
3、切削参数选择
钛合⾦机加⼯应选择较低的切削速度，适当⼤的进给量，合理的切深和精加⼯量，冷却要充分。
切削速度VcVc=30～50m/min
进给量f粗加⼯时取较⼤进给量，精加⼯和半精加⼯取适中的进给量。
切削深度apap=1/3d为宜，钛合⾦亲合⼒好，排屑困难，切削深度太⼤，会造成⼑具粘⼑、烧⼑、断裂现象。
精加⼯余量αc适中钛合⾦表⾯硬化层约0.1~0.15mm，余量太⼩，⼑刃切削在硬化层上，⼑具容易磨损，应该避免硬化层加⼯，但切削余量不宜过⼤。
4、冷却液
钛合⾦加⼯最好不⽤含氯的冷却液，避免产⽣有毒物质和引起氢脆，也能防⽌钛合⾦⾼温应⼒腐蚀开裂。
选⽤合成⽔溶性乳化液，也可⾃配⽤冷却液。
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