鈦合金的分類(lèi)有哪些？
一、按組織分類(lèi)
鈦合金一般是按其組織來(lái)命名的，即α鈦合金（含近α鈦合金）、β鈦合金及（α+β）鈦合金。中國國家標準中分別用TA、TB、TC作為字頭表示鈦合金的類(lèi)型，然后跟著(zhù)一個(gè)數字代表合金序號，如TA代表α型鈦合金，TA7鈦合金為T(mén)i5Al-2.5Sn合金；TB代表β鈦合金，TB2為T(mén)i-5Mo-5V-8Cr-3Al合金；TC代表α+β型合金，如TC4鈦合金為T(mén)i-6Al-4V合金。
α鈦合金，主要含有α穩定元素，在室溫穩定狀態(tài)下，基本為α相的鈦合金，如工業(yè)純鈦（TA0、TA1、TA2、TA3）和TA7（Ti-5Al-5Sn）。α鈦合金主要應用于化工、石化和加工工業(yè)，在這些工業(yè)中首要考慮的是合金的耐腐蝕性能和可加工變形能力，工業(yè)純鈦（TA0-TA3四種），TA9鈦合金含鈀合金（TA9鈦鈀合金）和含少量的鉬和鎳合金（TA10鈦鉬鎳合金）為首選。
近α鈦合金，這類(lèi)鈦合金中加入少量β穩定元素，在室溫穩定狀態(tài)下，退火組織中包含少量β相或金屬間化合物，一般不超過(guò)10%，如TA11（Ti-8Al-1Mo-1V），這是美國開(kāi)發(fā)的鈦合金，用于高溫狀態(tài)下使用，但鋁含量高會(huì )導致熱鹽效應力腐蝕問(wèn)題；TA15（Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr）是俄羅斯開(kāi)發(fā)的BT20合金。TA11鈦合金與TA15鈦合金為相類(lèi)似合金，后者降低了鋁含量增加了鋯，這樣就保持耐熱性并改善了熱鹽效應力腐蝕。α+化合物合金TA13（Ti-2.5CU）是英國開(kāi)發(fā)的IMI230合金。
α+β鈦合金，含有較多的β穩定元素，在室溫穩定狀態(tài)下，由α及β相所組成的鈦合金。β含量一般為10%-50%。α+β鈦合金有中等強度，并可熱處理強化，但焊接性能較差。根據鉬當量不同，此類(lèi)合金又可分成馬氏體型和過(guò)渡型。其中典型合金Ti-6Al-4V，該合金是美國水城兵工廠(chǎng)與1954年研制成的，廣泛用于宇航工業(yè)，該合金產(chǎn)品占鈦合金產(chǎn)量的55%-65%，可用于生產(chǎn)各種大規格航空鍛件和零件，Ti-6Al-4V合金由于他具有優(yōu)良的綜合性能，研究的最為深入，使用的時(shí)間最長(cháng)，應用的領(lǐng)域最廣泛，所以該合金誕生半個(gè)世紀以來(lái)一直保持旺盛的生命力。中國牌號為T(mén)C4，美國鈦金屬公司所屬Timet分部牌號為T(mén)i-6Al-4V，美國活性金屬公司為RMI6Al4V，英國鈦金屬公司為IMI318，俄羅斯為BT6，日本住友為ST-Al40，法國為T(mén)A6V，德國為L(cháng)T31.
β鈦合金，這類(lèi)鈦合金中含有足夠多的β穩定元素，在適當冷卻速度下室溫組織全部為β相，通常又可分為可熱處理β鈦合金（亞穩定β鈦合金）和穩定β鈦合金?？蔁崽幚?beta;鈦合金，在淬火狀況下有非常好的工藝塑性，可以進(jìn)行板材冷成型，并能通過(guò)時(shí)效處理獲得高達1300-1400MPa的室溫抗拉強度。
二、按強度分類(lèi)
鈦合金添加元素，利用鉬當量[Mo1]ep和鋁當量[Al]ep來(lái)表達：α與近α鈦合金[Mo1]ep為12-13，[Al]ep為5-8；α+β鈦合金[Mo1]ep為5-12，[Al]ep為6-30；β鈦合金（亞穩合金）[Mo1]ep為12-25，[Al]ep為5-8。更適合設計者需要是按強度分類(lèi)，可分為低強度、普通強度、中等強度、高強度、最高強度分類(lèi)。
三、按用途分類(lèi)
1、工業(yè)純鈦
工業(yè)純鈦是鈦含量不低于99%，并含有少量鐵、氧、碳、氮、氫等雜質(zhì)的致密金屬鈦。雜質(zhì)對純鈦的力學(xué)性能影響最明顯的是氧、氮和鐵，尤其是氧。氫與鈦的反應是可逆的，氫對鈦的性能影響主要表現為“氫脆”，通常規定氫含量不得超過(guò)0.03%-0.05%氫。工業(yè)純鈦在常溫雖是密排六方晶格（α），但其軸比?。╟/a=1.587），有較好的可加工性。純鈦的成型性能和焊接性能好，對熱處理不敏感。
工業(yè)純鈦作為外科植入物金屬材料已經(jīng)列入ISO5832-2-1999國際標準，滿(mǎn)足長(cháng)期植入物的材料應有下列基本要求：抗腐蝕、生物相容、優(yōu)越的抗拉強度、耐疲勞和有良好的韌性、彈性磨具、抗磨損以及令人滿(mǎn)意的價(jià)格。
2、耐腐蝕鈦合金
耐腐蝕鈦合金適合于在強腐蝕性介質(zhì)中應用，主要為低強合金。在非宇航領(lǐng)域中主要是利用耐腐蝕性能好這一優(yōu)點(diǎn)。耐蝕鈦合金提高了工業(yè)純鈦在還原性介質(zhì)中（如鹽酸、硫酸、磷酸、草酸和甲酸）的耐腐蝕能力，目前成熟的鈦鉬、鈦鈀、鈦鉬鎳、鈦鎳、鈦鉭等合金。
鈦鉬合金是研究最早（1952年）的，他在還原性的鹽酸中具有優(yōu)異的耐腐蝕性，Ti-30Mo合金在沸騰的5%碳酸、沸騰的5%硫酸、沸騰10%磷酸、沸騰的10%醋酸和沸騰50%甲酸中，一般最大的腐蝕率為0.0254-0.0508mm/a.而純鈦在93.3℃的10%硫酸溶液中腐蝕率達到38.1-50.8mm/a；Ti-30Mo合金在氧化性介質(zhì)中耐腐蝕性較差。由于加入高密度的鉬鉿合金的熔煉、加工和焊接帶來(lái)一定的空難。由鈦鉬合金又派生除出了鈦鉬鈮、鈦鉬鋯、鈦鉬鈀等耐腐蝕鈦合金。
TA9鈦鈀合金在氧化性介質(zhì)中具有優(yōu)良的耐腐蝕性。對還原性介質(zhì)也有一定的耐腐蝕能力，尤其能改善其在高氯離子濃度介質(zhì)中的抗縫隙腐蝕能力。TA9鈦合金含0.2%鈀，TA9鈦鈀合金在5%沸騰硫酸中，可以使腐蝕率從48.26mm/a（工業(yè)純鈦）降低到0.508mm/a，耐腐蝕能力提高約95倍。該合金具有良好的加工、成型和焊接性能，但含有貴金屬鈀，成本高。
TA10鈦鉬鎳合金名義成分為T(mén)i-0.3Mo-0.8Ni，是20實(shí)際70年代中期美國研究開(kāi)發(fā)的Ti-12合金，是一種抗縫隙腐蝕的鈦合金，該合金在300℃的抗拉強度比純鈦高一倍，抗還原性介質(zhì)的腐蝕能力明顯提高，在150-200℃的氯化物中不發(fā)生縫隙腐蝕。
鈦鎳合金（Ti-2Ni）在高溫脫鹽裝置中的使用溫度可達到200℃
左右。
鈦鉭合金（Ti-5Ta）是俄羅斯以4204合金牌號、日本神戶(hù)制鋼以KS50Ta牌號生產(chǎn)的抗硝酸腐蝕的α型鈦合金。該合金具有良好的工藝性能和焊接性能，在100-200℃流動(dòng)的硝酸中腐蝕率低于0.1mm/a。已在硝酸回收裝置和核燃料后處理工序得到了應用。
3、結構鈦合金
按強度分類(lèi)的低強度鈦合金主要用于耐蝕環(huán)境，其他鈦合金用于結構件，稱(chēng)結構鈦合金。普通強度鈦合金（約500MPa），主要包括工業(yè)純鈦、Ti-2Al-1.5Mn（TC1）、和Ti-3Al-2.5V（TA18)，獲得了廣泛的應用。由于加工成型性能和可焊接性能好，合金用于制作各種航空板材零件和液壓管等，以及自行車(chē)民用產(chǎn)品。中等強度鈦合金（約900MPa）的典型合金是Ti-6Al-4V（TC4），廣泛用于宇航鈦合金工業(yè)。板材高強度鈦合金是室溫抗拉強度在1100MPa以上，由近β鈦合金和亞穩定β鈦合金組成，主要用來(lái)代替飛機結構中常用的高強度結構鋼，其典型合金有了Ti-13V-11Cr-3Al、Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn和Ti-10V-2Fe-3Al合金等。
4、耐熱鈦合金
耐熱鈦合金是適合于在較高溫度下長(cháng)期工作的鈦合金。它在整個(gè)工作溫度范圍內具有較高的瞬時(shí)個(gè)持久強度。室溫下有較好的塑性、較好的蠕變抗力和良好的熱穩定性。在室溫與高溫下均有好的抗疲勞性能。主要用來(lái)制造壓壓氣機中的盤(pán)、葉片、進(jìn)氣機匣以及飛機構件。已得到應用的耐熱鈦合金固溶強化α+β型和近α型鈦合金。能在500℃以下長(cháng)期工作的α+β型耐熱鈦合金，他們都含有較多的α穩定元素，鋁當量都在6以上。加入適當的β穩定元素，使合金在高溫下不僅顯示高的瞬時(shí)強度，而且具有足夠的塑性，典型的合金有TC4（Ti-6Al-4V），TC6（Ti-6Al-2.5Mo-2Cr-0.5Fe-0.3Si）和TC11（Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si）。在500℃以下長(cháng)期工作的α型耐熱鈦合金，它們都含有少量α穩定元素。鋁當量幾乎都在7以上，在平衡狀態(tài)下合金有更多的α相，因此這些合金在500℃以上具有更高的蠕變抗力和更好的抗疲勞性和斷裂韌度。由于近α型合金具有這些優(yōu)良的綜合性能，而使其成為耐熱合金的主要體系。典型的合金有Ti-8Al-1Mo-1V（美國Ti-811）、Ti6Al-2Zr-1Mo-1V（俄羅斯BT20）、Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo（美國Ti-6242）和Ti-5.5Al-3.5Sn-3Zr-1Nb-0.3Mo-0.3Si（英國IMI-829）。
5、低溫鈦合金
低溫鈦合金是適合于低溫下使用的α和α+β鈦合金。該類(lèi)合金隨溫度的降低而增加、韌性隨溫度的降低而很少下降，可作低溫結構件。低溫鈦合金發(fā)展趨勢是將氧含量由0.2%（普通級）降至0.12%，形成極低間隙級鈦合金（ELI）。能在超低溫（＜77K）下使用。典型的合金有Ti-5Al-2.5Sn（ELI）。美國上世紀60年代初研制的Ti-5Al-2.5Sn（ELI為美軍標的MIL-9047)，中國上世紀70年代末仿制成功該合金，稱(chēng)TA7鈦合金，Ti-5Al-2.5Sn（ELI）合金特別適用于在-255℃的低溫下工作的液體燃料儲存容器。
四、鈦及鈦合金的牌號化學(xué)成分
中華人民共和國國家標準GB/T3620
前言
本標準是對GB/T3620.1-1994的修訂。
本標準與是GB/T3620.1-1994相比，主要有以下變動(dòng)：
增加了“中色標所字（2000）第2號”文件新命名的20個(gè)牌號和化學(xué)成分；
增加了“中色標秘（2000）第007號”文件新命名的5個(gè)牌號和化學(xué)成分。
增加了TA1ELI、TA2ELI、TA3ELI、TA4ELI、TC4ELI五個(gè)超低間隙牌號和化學(xué)成分；
增加了TA1-1牌號，并給出了化學(xué)成分；
增加了低鈀合金TA8、TA8-1、TA25、TC22和鈦鈀合金TA9-1牌號和化學(xué)成分；
增加了TA22、TA22-1、TA23、TA23-1、TA24、TA24-1等牌號和化學(xué)成分；
增加了鈦釕合金TA26、TA27、TA27-1、TC23等牌號和化學(xué)成分；
增加了一個(gè)醫用鈦合金牌號TC21，并給出了化學(xué)成分；
恢復了TC8牌號，并給出了化學(xué)成分；
將原TA4牌號變更為T(mén)A28；
刪除了TAD牌號；
增加了資料性附錄B--國外標準及國家標準新老純鈦牌號和化學(xué)成分對比。
本規范中的附錄A是資料性附錄。
本規范中的附錄B是資料性附錄。
本標準自實(shí)施之日起，同時(shí)代替GB/T3620.1-1994。
鈦及鈦合金牌號和化學(xué)成分