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鈦的十大力學(xué)性能

發(fā)布者:2022-03-07 09:42:23
①純的抗拉強(qiáng)度為 265~353MPa,一般鈦合金為686~1176MPa,目前最高可達(dá)1764MPa。鈦合金與許多鋼的強(qiáng)度相當(dāng),但鋼的比強(qiáng)度遠(yuǎn)不如鈦合金。

  ②鈦和鈦合金的壓縮強(qiáng)度不低于其抗拉強(qiáng)度。工業(yè)純鈦的壓縮屈服強(qiáng)度和拉伸屈服強(qiáng)度大致相等,而Ti-6AI-4V 和Ti-5AI-2.5Sn 壓縮強(qiáng)度比拉伸強(qiáng)度稍高。

 ?、奂羟袕?qiáng)度一般為抗拉強(qiáng)度的 60%~70%。鈦和鈦合金薄板的承壓屈服強(qiáng)度大約是抗拉強(qiáng)度的 1.2~2.0 倍。

  ④在正常大氣氣氛下,經(jīng)加工和退火的鈦和鈦合金的持久極限為 0.5~0.65 抗拉強(qiáng)度。在缺口狀態(tài)(Kt=3.9)進(jìn)行1000萬(wàn)次疲勞試驗(yàn)時(shí),退火Ti-6AI-4V 的持久極限為0.2 倍抗拉強(qiáng)度。

  ⑤最高純度級(jí)的加工工業(yè)純鈦的硬度通常小于120HB(布氏硬度),其他工業(yè)純的加工鈦的硬度為200~295HB。純鈦鑄件的硬度為200~220HB。鈦合金在退火狀態(tài)下的硬度值為32~38HRC(洛氏),相當(dāng)于298~349HB。鑄態(tài)的Ti-5Al-2.5Sn 和Ti-6AI-4V的硬度為320HB,低間隙雜質(zhì)Ti-6Al-4V鑄件的硬度為310HB。

  ⑥工業(yè)純鈦的拉伸彈性模量為105~109GPa 大多數(shù)鈦合金在退火狀態(tài)下的拉伸彈性模量110~120GPa。時(shí)效硬化的鈦合金比在退火狀態(tài)下具有稍高的拉伸彈性模量,抗壓彈性模量等于或者大于拉伸彈性模量。鈦合金的比彈性模量與鋁合金的相等,僅次于鈹、和某些高溫合金。

 ?、吖I(yè)純鈦的扭轉(zhuǎn)或剪切模量為46GPa,鈦合金的剪切模量為43~51GPa。為提高鈦合金的強(qiáng)度,增加間隙物含量都會(huì)給合金的抗沖擊性能和斷裂韌性帶來(lái)有害影響。根據(jù)鈦合金的種類和狀態(tài)的不同,變性工業(yè)純鈦的夏氏缺口沖擊強(qiáng)度值為 15~54J/㎡,鑄造狀態(tài)時(shí)約為4~10J/㎡。鈦合金在退火狀態(tài)下的沖擊強(qiáng)度為13~25.8J/㎡,時(shí)效狀態(tài)的稍低。鑄造狀態(tài)的Ti-5AI-2.5Sn 的夏氏V形缺口沖擊強(qiáng)度為10J/㎡,Ti-6AI-4V的為20~23J/㎡。含氧量愈低的鈦合金,此值愈高。

 ?、嘣S多鈦合金具有很高的斷裂韌性,或者說(shuō),鈦合金抗裂紋擴(kuò)展的能力很好。退火狀態(tài)的Ti-6AI-4V 就是一種韌性極好的材料,當(dāng)缺口集中系數(shù) Kt=25.4mm 時(shí),缺口拉伸強(qiáng)度與非缺口拉伸強(qiáng)度之比大于1。

  ⑨鈦合金在高溫下還能保持一定的性能。一般工業(yè)鈦合金在540℃溫度下能保持其性能,但僅能供短時(shí)間應(yīng)用,長(zhǎng)時(shí)間夠的溫度范圍為450~480℃。目前已研制出供600℃溫度下使用的鈦合金。鈦合金作為導(dǎo)彈材料可在 540℃溫度下長(zhǎng)期使用,還可在760℃溫度下短時(shí)間使用。幾種鈦合金的高溫性能見表 2-7。

 ?、忖伜外伜辖鹪诘蜏睾统蜏叵氯阅鼙3制湓械牧W(xué)性能。隨著溫度的降低,鈦和鈦合金的強(qiáng)度不斷增加,而延性逐漸變差。許多退火的鈦合金在-195.5℃溫度下還具有足夠的延性和斷裂韌性。含間隙元素特低的 Ti-5AI-2.5Sn可在-252.7℃溫度下使用。它的缺口抗拉強(qiáng)度與非缺口抗拉強(qiáng)度之比,在-25.7℃溫度下為 0.95~1.15。

  液氧、液氫和液氟是導(dǎo)彈和宇宙裝置中的重要推進(jìn)劑。用于制作低溫氣體容器和低溫結(jié)構(gòu)件的材料其所具有的低溫性能是非常重要的。當(dāng)顯微結(jié)構(gòu)呈等軸狀和間隙元素(氧、氦、氫等)的含量很低時(shí),鈦合金的延展性仍在5%以上。大多數(shù)鈦合金在-252.7℃溫度下具有差的延展性,而Ti-6AI-4V的延伸率則達(dá)到12%。

  幾種鈦合金的高溫性能見表 2-7。

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