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钛合金的主要用途是什么?

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发表于 2019-9-20 13:25:53 |显示全部楼层
  钛合金的密度一般在4.5g/cm3左右,仅为钢的60%,纯钛的强度才接近普通钢的强度,一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料,见表7-1,可制出单位强度高、刚性好、质轻的零、部件。目前飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。
  使用温度比铝合金高几百度,在中等温度下仍能保持所要求的强度,可在450~500℃的温度下长期工作这两类钛合金在150℃~500℃范围内仍有很高的比强度,而铝合金在150℃时比强度明显下降。钛合金的工作温度可达500℃,铝合金则在200℃以下。
  钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作,其抗蚀性远优于不锈钢;对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强;对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。
  钛合金在低温和超低温下,仍能保持其力学性能。低温性能好,间隙元素极低的钛合金,如TA7,在-253℃下还能保持一定的塑性。因此,钛合金也是一种重要的低温结构材料。
  钛的化学活性大,与大气中O、N、H、CO、CO2、水蒸气、氨气等产生强烈的化学反应。含碳量大于0.2%时,会在钛合金中形成硬质TiC;温度较高时,与N作用也会形成TiN硬质表层;在600℃以上时,钛吸收氧形成硬度很高的硬化层;氢含量上升,也会形成脆化层。吸收气体而产生的硬脆表层深度可达0.1~0.15 mm,硬化程度为20%~30%。钛的化学亲和性也大,易与摩擦表面产生粘附现象。
  钛的导热系数λ=15.24W/(m.K)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,故其刚性差、易变形,不宜制作细长杆和薄壁件,切削时加工表面的回弹量很大,约为不锈钢的2~3倍,造成刀具后刀面的剧烈摩擦、粘附、粘结磨损。本回答由网友推荐已赞过已踩过你对这个回答的评价是?评论收起匿名用户
  由于黄金具有许多独一无二的完美特性,因此在许多行业中有着独特用途。例如,它有着极高的抗腐蚀性;有良好的导电性和导热性;金的原子核具有较大的捕获中子的有效截面,对红外线%;在金的合金中具有各种触媒性质;有良好的工艺性,极易加工成超薄金箔、微米金丝和金粉;金很容易镀到其它金属和陶器及玻璃的表面上;在一定压力下金容易被熔焊和锻焊;金可制成超导体与有机金等。具体而言,黄金的工业用途有以下几种:
  科学技术的发展使人们对各种仪器仪表的要求越来越高,黄金在各种精密自动化仪器上的应用也越来越广泛。工业用测量及控制设备上广泛使用以脉冲变线位移和角位移的绕线,电位计占有重要位置,而电位质量是测量控制系统工作精度的决定性因素。这类设备往往需要在各种工业环境的不同温度下长期工作,因此金或其合金就成为了精密电位计的关键材料。
  在测试技术中应用的精密电位计的某些部分材料有很高的比电阻,以及小到接近于零的电阻温度系数,以致电阻在工作时是常数 (保持常数的难度非常大)。金—钯—铬合金、金—钯—锰合金、金—钯—钒合金、金—钯—铁合金除能满足上述要求外,在加工的机械性能、热稳定性等各方面都达到了较好的水平。
  工业上测量温度常采用热电偶和电阻温度计。热电偶是由两种不同成份的金属丝组成,由于测量点的冷端间的温度差引起能用毫伏计测量出的热电势,是基于温度的热电势的变化来测量温度的,因此对材料的热稳性要求非常严格。
  可以说现代各项科学技术的发展都离不开电子工业,如电子信息、航空航天、仪器仪表、计算机、收音机、电视机、集成电路等都是电子工业飞跃发展的结果,而电子工业与黄金及其它贵金属的应用是密不可分的。电子元件所要求的稳定性、导电性、韧性、延展性等,黄金及其合金几乎都能达到。因此,黄金在电子工业上的用量占到了整个工业用金的70%左右,并且用量在逐年增长。
  金在宇航工业中的应用也在不断的发展和开拓中,其速度之快令人惊讶。金以它的抗腐性、抗热性,优良的导热、导电性.以及独特的化学性质在航空航天领域中占有着重要地位。金在宇航工业中的应用量大、范围广。从航天器、运载工具的制造到系统控制等,都离不开信息、测量、遥感、定位、计算机、摄影、仪表等各方面的器材,而其中成千上万的电子元件、仪表、特殊材料都离不开金。例如,各种航天仪表上镀金是为了防止太阳辐射。
  近几十年来,摩擦学的研究重点发生了明显转变,即从润滑和润滑系统转向材料科学和技术 (包括表面工程)的研究。随着现代工业技术的发展,特别是航天工业空间技术的发展,许多工况条件已经超出了润滑脂的使用极限。人们因此不得不去寻找新的润滑材料以适应更为复杂的工作环境,并为机械设备实现大型化、微型化、高速、重载和自动控制等创造有利条件。
  包括中国在内的许多国家从上世纪五十年代就开始研究固体润滑材料,而金及其合金在固体润滑材科中占有着重要地位。固体润滑是用固体微粉、薄膜或复合材料代替润滑油脂,隔离相对运动的摩擦面以达到减摩和耐磨的目的。随着现代科学技术的进步,为解决高负荷、高真空、高低温、强辐射和强腐蚀等特殊工况下的机械润滑,固体润滑材料已从单一的微粉、黏结膜或单元的整体材料发展成为由多构成分组成的复合材料。
  摩擦材料理论表明,表面能可以影响材料的表面流动压力。软金属黏着在基材表面上,只要有零点几个微米厚的膜就能起到润滑作用。当与对偶材料发生摩擦时,软金属膜便向对偶材料表面转移,形成转移膜使摩擦发生在软金属与转移膜之间。这种现象的原理是软金属的剪切强度低,而软金属与基材间的黏着度又大于软金属的极限剪切强度。金、银、锌等软金属的润滑作用就属于这种机理,而其中金是最佳的固体润滑软金属材料。
  核化工和化学工业使用金的合金制作特种管、板、线等材料,以达到防腐蚀、防辐射、耐高温等要求。金—铂合金以其高耐蚀性和高强度而用于制作生产人造纤维的喷丝头;含3%钯的金合金以及含钯20%的金合金用在捕收铂的催化剂的生产上。一般认为,金是所有金属中活性最低的催化剂。金的催化活性低,是由d亚层电子全充满决定的。因此,金不能化学吸附小分子,也不能作催化剂。过去人们认为金及金的化合物催化作用的领域里是最没用的。但现在经过对金的研究、已经大大地改变了这一看法。研究结果表明,用附着在氧化铝或氧化硅载体上的高分散微粒金可对有机化学加氢的作用起到最好的催化作用,其机理是金的微粒在某些载体上金晶体变得电子不足,其性质与周期表中较前的元素相似;高分散的金微粒具有铂族元素的性质。研究证朋.在超真空下制得的金膜能有特殊的催化作用,并能使氢和氘交换。金还是碳氢化合物异构化与裂解化的催化剂,某些氧参与的反应用金也可以催化。如氧化丙烯成丙烯氢化物、氧化甲醇成甲醛系。另外,金也可以改善其它金属的催化性能。通常金能减缓催化,但能提高催化反应的专属性。如将金加到铂或铱催化剂表面上,可增强其选择性,催化异丁烷的异构化,这时能降低氢解反应进行。
  金在光学方面有着独特性质。金能够吸收X射线,而含有其它元素的金合金能改变与波长有关的光学性质。光亮镀金作为航天器的稳控镀层,对于控制航天器内部仪器、部件的温度起着重要作用。这主要是因为金对宇宙间的红外线具有良好的散射和反射性,能够保护宇航员及设备不受宇宙射线的损害。
  由于金能够改变金合金的波长,所以可改变各种金属元素的颜色。利用金的这一特性,通过某种涂层就能够达到光学的特殊要求。例如,用金来对某种玻璃做金属处理 (镀有0.13微米薄膜)所制造出的特种玻璃,可在炎热的夏季里将红外线反射回去,使室内保持凉爽。这种薄膜在反射光中呈褐色,而在入射光线中呈天蓝色。如果使电流通过这种玻璃,玻璃便会获得透明不污的性能。用金作成荧光粉 (ZnS:Cu+Zn;Au、AI)用于彩色显象管绿基色显示。这种粉末为淡黄绿色,在阴极射线nm紫外线激发下发黄绿色光。
  金在医学上的应用可追溯到古代,人们一直认为服用金可以医治百病。公元13世纪,当时人们服用的“金饮料”被称为万能药。中国民间也有用金箔为小儿压惊的治疗方法;金还被广泛用作镶牙的材料。
  金的一价巯基化合物 (金诺芬)主要用于治疗风湿性关节炎。硫代苹果酸金(J)“金药”在正常处治过程的治疗浓度范围内,对根治文原体(Mycoplanma)和利斯曼原虫病引起的病变有抗菌治疗效果。
  金的放射性同位素在放射疗法中被广泛应用。金能以颗粒形式或胶体形式被放在照射区中。胶体金(198Au)用于放射治疗胸膜或腹膜的渗出物和膀胱癌,即用在需要不溶性放射药物均匀照射不规则的表面时;胶体金也被用于各种诊断目的,例如骨髓扫描或肝脏与肺脏造影,即将胶体金装满要研究的器官后,再用闪烁照相法进行观察;金箔用于烧伤皮肤的治疗;金蒸汽激光用于胃癌、肺癌的治疗。
  在以人类健康为目的的医学生物研究中,金与其它贵金属元素因具有良好的化学稳定性、生物兼容性和力学性能,成为重要的人造器官材料和外科移植材料。用金及其它贵金属制造的微探针探索神经系统的奥秘已取得显著效果。如神经修复、心脏起搏器等都使用了金和贵金属以及它们的合金材料。已赞过已踩过你对这个回答的评价是?评论收起匿名用户
  2013-08-23展开全部转:钛合金具有强度高而密度又小,机械性能好,韧性和抗蚀性能很好。另外,钛合金的工艺性能差,切削加工困难,在热加工中,非常容易吸收氢氧氮碳等杂质。还有抗磨性差,生产工艺复杂。钛的工业化生产是1948年开始的。航空工业发展的需要,使钛工业以平均每年约 8%的增长速度发展。目前世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合金牌号近30种。使用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯钛(TA1、TA2和TA3)。
  钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件,钛合金其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。60年代中期,钛及其合金已在一般工业中应用,用于制作电解工业的电极,发电站的冷凝器,石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等。钛及其合金已成为一种耐蚀结构材料。此外还用于生产贮氢材料和形状记忆合金等。
  钛合金是航空航天工业中使用的一种新的重要结构材料,比重、强度和使用温度介于铝和钢之间,但比强度高并具有优异的抗海水腐蚀性能和超低温性能。钛合金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。钛合金在军用飞机中的用量迅速增加,达到飞机结构重量的20%~25%。70年代起,钛合金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。马赫数小于 2.5的飞机用钛主要是为了代替钢,以减轻结构重量。又如,美国SR-71 高空高速侦察机(飞行马赫数为3,飞行高度26212米),钛占飞机结构重量的93%,号称“全钛”飞机。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°C增加到500~600°C时,钛合金原来用铝制造的低压压气机盘和叶片就必须改用钛合金,或用钛合金代替不锈钢制造高压压气机盘和叶片,以减轻结构重量。70年代,钛合金在航空发动机中的用量一般占结构总重量的20%~30%,主要用于制造压气机部件,如锻造钛风扇、压气机盘和叶片、铸钛压气机机匣、中介机匣、轴承壳体等。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。已赞过已踩过你对这个回答的评价是?评论收起匿名用户
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