Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-O合金的力学性能和微观结构(3)
钛及钛合金是极其重要的轻质结构材料，在航空航天、生物医学工程、车辆工程、船舶工程、运动器械等领域具有非常重要的应用价值，长期以来一直是材料领域的研究热点。
1.1.1 钛及钛合金的特性[1]
1. 密度小、强度高、比强度大
钛的密度是4.51g/cm3,为钢的57%。钛合金的比强度是常用工业合金中最大的，钛合金的比强度是不锈钢的3.5倍，是铝合金的1.3倍，是镁合金的1.7倍，因而是宇航工业必不可少的结构材料。
2. 耐蚀性能优异
钛的钝性取决于氧化膜的存在，它在氧化性介质中的耐蚀性能比在还原性介质中要好得多。钛的保护性氧化膜经常是当金属碰到水是形成的，即使是少量的水或以水蒸气存在也能形成。如果把钛暴露于完全没有水的强氧化性环境里，就能发生快速氧化并产生剧烈的自燃反应。
3. 耐热性能好
通常铝在1500C，不锈钢在3100C即失去了原有较高的力学性能，而钛合金在5000C左右仍保持良好的力学性能，当飞机速度达到音速的2.7倍时，飞机结构表面温度达到2300C，铝合金和镁合金已不能使用，而钛合金则能满足要求。钛的耐热性能好，它适用于航空发动机压气机的涡轮盘和叶片以及飞机后机身的蒙皮。
4. 低温性能好
5. 无磁性
6. 导热系数小
7. 弹性模量小
8. 抗拉强度与屈服强度接近
9. 钛在高温下容易氧化
10. 抗阻尼性能低
1.1.2 钛合金的分类[2]
1. α合金
α合金主要应用于化工和加工工业。在这些工业中首先要考虑的是合金必须具有优异的抗腐蚀性能和变形能力，而对高比强度的要求次之。
2 近α合金
近α合金为典型的高温合金。由于它们兼具α合金优异的蠕变性能和（α+β）合金的高强度，高温应用选择这类合金很理想。目前，这类合金的最高使用温度为500~5500C左右。
3 （α+β）合金
在（α+β）合金中，Ti-6Al-4V合金应用最为广泛。Ti-6Al-4V合金的应用成功处于两点原因。首先，它具有良好的综合性能，其次，它是研究得最为深入且接受检验最多的钛合金，尤其是在航空工业领域（Ti-6Al-4V合金的最大应用领域）。
4 亚稳态β合金
这类合金所具有的复杂显微组织可以是设计者获得最佳的高强度和高韧性。然而，密度较高，可焊接性适中和抗氧化性差以及显微组织复杂等因素限制了β合金的广泛应用。
1.1.3 钛及钛合金的应用
自1795年发现钛至今已有200多年历史，但是由于钛的熔点高、化学性质活泼，塑性良好的纯钛很难制取。而钛锭的冶炼需在真空中进行，制造工艺复杂，从而使得钛及其合金长期不能广泛用于工业生产。从20世纪50年代开始，由于航空航天技术的迫切需要，钛工业得到了迅速的发展。
钛合金的应用决定于钛及钛合金的特点和对产品的要求。钛及钛合金的高比强度，宽泛的工作温度区间，优良的抗腐蚀性能等使得钛及钛合金不仅成为航空航天工业中不可或缺的结构材料，而且在造船 、化工、冶金、医疗、运动器械等领域也获得了广泛的运用。
目前钛合金的主要用途可大致分为三类,即喷气发动机、航空构架和工业应用。不同用途对产品的要求有不同的侧重点，见表:
表来源[3]
1. 钛及钛合金在航空航天领域的应用
随着资源短缺的加剧和价格的持续上涨，要求降低交通运输方面的能源消耗，在航空部门中应用新材料显得尤为重要 。与陆地交通系统相比，空中交通系统数量少且比能量消耗较高，从而允许设计者们接受更高成本的减重。基于减重分数带来的经济效益如图示:
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