钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金。钛有两种同质异晶体:882℃以下为密排六方结构á钛,882℃以上为体心立方的a钛。 合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类: ①稳定á相、提高相转变温度的元素为á稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素,它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。 ②稳定a相、降低相变温度的元素为a稳定元素,又可分同晶型和共析型二种。  应用了钛合金的产品
前者有钼、铌、钒等;后者有铬、锰、铜、铁、硅等。 ③对相变温度影响不大的元素为中性元素,有锆、锡等。 氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。氧和氮在á相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,但却使塑性下降。通常规定钛中氧和氮的含量分别在0.15~0.2%和0.04~0.05%以下。氢在á相中溶解度很小,钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物,使合金变脆。通常钛合金中氢含量控制在 0.015%以下。氢在钛中的溶解是可逆的,可以用真空退火除去。

钛是一种新型金属,钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关, 纯的碘化钛杂质含量不超过0.1%,但其强度低、塑性高。99.5%工业纯钛的性能为:密度?=4.5g/cm3,熔点为1725℃,导热系数?=15.24W/(m.K),抗拉强度ób=539MPa,伸长率?=25%,断面收缩率?=25%,弹性模量E=1.078×105MPa,硬度HB195。
强度高
钛合金的密度一般在4.51g/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。
热强度高
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。
抗蚀性好
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。
低温性能好
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。
化学活性大
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  钛合金制品
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。热处理
常用的热处理方法有退火、固溶和时效处理。退火是为了消除内应力、提高塑性和组织稳定性,以获得较好的综合性能。通常á合金和(á+a)合金退火温度选在(á+a)─→a相转变点以下120~200℃;固溶和时效处理是从高温区快冷,以得到马氏体á′相和亚稳定的a相,然后在中温区保温使这些亚稳定相分解,得到á相或化合物等细小弥散的第二相质点,达到使合金强化的目的。通常(á+a)合金的淬火在(á+a)─→a相转变点以下40~100℃进行,亚稳定a合金淬火在(á+a)─→a相转变点以上40~80℃进行。时效处理温度一般为450~550℃。 总结,钛合金的热处理工艺可以归纳为: (1)消除应力退火:目的是为消除或减少加工过程中产生的残余应力。防止在一些腐蚀环境中的化学侵蚀和减少变形。 (2)完全退火:目的是为了获得好的韧性,改善加工性能,有利于再加工以及提高尺寸和组织的稳定性。 (3)固溶处理和时效:目的是为了提高其强度,á钛合金和稳定的a钛合金不能进行强化热处理,在生产中只进行退火。á+a钛合金和含有少量á相的亚稳a钛合金可以通过固溶处理和时效使合金进一步强化。