钛和钛合金的新工艺、新技术及新用途

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1 钛合金的制备方法

钛合金传统的加工一般采用熔炼和铸造技术，最新的加工技术分为以下几种：

(1)近净成型技术 ;

(2)线摩擦焊接技术 ;

(3)超塑性成型技术 ;

(4)材料制备及加工过程的计算机模拟技术。

近净成型技术包括激光成型、精密铸造、精密模锻、粉末冶金、喷射成型等方法。粉末冶金法是利用钛粉或钛合金粉作为原料，经过成型和烧结，从而制造钛零部件的新工艺。首先是生产粉末，一般采用机械合金化的方法，利用球磨机对原料进行强烈的撞击、研磨和搅拌。然后对已经形成粉末的合金进行压制成型，有两种压制方法，分别是加压成型和无压成型。这一步的目的是为了制得一定形状和尺寸的压胚，并且使其具有一定的密度和强度。然后在对制成的胚料进行放电等离子烧结，利用上、下模冲及通电电极将特定烧结电源和压制压力施加于烧结粉末，经放电活化、热塑变形和冷却完成制取高性能钛材料。然后对经过等离子烧结的钛合金进行后续的处理，一般是热处理或者塑性加工。

2 钛合金的新用途
钛合金早期广泛应用于航空航天领域，主要用在制作飞机发动机或者气压部件。后来随着技术的不断深入发展，钛合金已经进入寻常百姓的生活中，在工厂或者家用器件上也有钛合金的身影。现在个国家和机构都在争相研制新的钛合金，使其具有低成本高性能的特点，近些年钛合金的新发展主要集中在以下五个方面。

(1)医用钛合金

钛合金密度小且生物相容性好，是理想的医用材料，甚至可以植入人体，以前在医学领域中应用的钛合金含有钒和铝，会对人体造成危害。但是在近期，日本学者已经开发出了新型钛合金，具有良好的生物相容性，但是目前这种合金尚未大批量生产，相信在不久的将来，此类优质合金能够广泛的应用于日常生活中。

(2)阻燃钛合金

在一定压力、温度和空气流速下能够抗燃烧的钛基合金是阻然钛合金。美国，俄罗斯和中国都相继研发出了新的阻然钛合金，其中美国将这些阻然钛合金应用在发动机上，因为这些钛合金对燃烧不敏感，所以可以大大提高发动机的稳定性。

(3)高强高韧β型

β型钛合金具有强度高，焊接性好，冷热加工性能优良的特点。研究人员利用这一规律，制备出的β型钛合金的特点十分明显 ：灵热加工性能良好，塑性好，焊接性能好。且通过固溶——时效处理之后其机械性能有较大提高。目前日本和俄罗斯均制备出了此类钛合金。

(4)钛铝化合物

钛铝化合物相比一般的钛合金来讲具有高温性能好，抗氧化抗蠕变性能好，且密度小于一般的钛合金。这些优异的特点注定了钛铝化合物会掀起新的合金热潮。目前美国已经合成了这种新的钛铝化合物合金，并且正在批量生产之中。

(5)高温钛合金

将快速凝固方法和粉末冶金法相结合，利用纤维或颗粒增强的复合材料制备出来的钛合金具有优异的高温力学特征。高温钛合金的使用温度极限远远高于普通钛合金。目前美国已经制备出了新型高温钛合金。

(6)钛镍合金

钛和镍组成的合金，被成为“记忆合金”，这种合金制成预先确定的形状，再经定型处理后，若受外力变形，只要稍微加热便可恢复原来的面貌。这种合金可用于仪器仪表、电子装置等各种领域。

钛拥有许多金属无法比拟的优点，随着社会的进步、科技的发展，钛及钛合金的应用将更加广泛，人类对钛和钛合金的需求将日益增大，而生产成本高是限制钛及钛合金推广使用的主要原因之一。因此，开发与应用低成本、大规模及生态环保的连续化生产工艺，才能使钛及钛合金得到更加广泛的应用。