可在450-500c的温度下长期工作,在150c-500c范围内仍有很高的比强度。
而铝合金在150c时比强度明显下降。钛合金的工作温度可达500c,铝合金则在200c以下。
钛合金还有很好的抗蚀性,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。
钛合金低温性能也不错,在低温和超低温下,仍能保持其力学性能。
不过,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。
由于钛合金具有质量轻、比强度高、耐腐蚀性好等优点,故被广泛应用在汽车、飞机、军工等工业中,应用钛合金最多的是汽车发动机系统。
利用钛合金制造发动机零件有很多好处。钛合金的密度低,可以降低运动零件的惯性质量,同时钛气门弹簧可以增加自由振动,减弱车身的振颤,提高发动机的转速及输出功率。
减小运动零件的惯性质量,从而使摩擦力减小,提高发动机的燃油效率。
选择钛合金可以减轻相关零件的负载应力,缩小零件的尺寸,从而使发动机及整车的质量减轻。
零部件惯性质量的降低,使得振动和噪声减弱,改善发动机的性能。
阻碍钛合金普遍应用于汽车工业的最主要原因还是成本过高。
无论是金属最初的冶炼还是后续的加工,钛合金的价格都远远高于其他金属。
钛合金的硬度大于hb350时切削加工特别困难,小于hb300时则容易出现粘刀现象,也难于切削。
钛合金变形系数小,这是钛合金切削加工的显着特点,变形系数小于或接近于1。切屑在前刀面上滑动摩擦的路程大大增大,加速刀具磨损。
钛合金切削时温度会迅速变高。
由于钛合金的导热系数很小(只相当于45号钢的1/5~1/7),切屑与前刀面的接触长度极短,切削时产生的热不易传出,集中在切削区和切削刃附近的较小范围内,让切削温度提高。
在相同的切削条件下,切削温度可比切削45号钢时高出一倍以上。
单位面积上的切削力大,主切削力比切钢时约小20%,由于切屑与前刀面的接触长度极短,单位接触面积上的切削力大大增加,容易造成崩刃。
由于钛的化学活性大,在高的切削温度下,很容易吸收空气中的氧和氮形成硬而脆的外皮,造成冷热差距很大。
同时切削过程中的塑性变形也会造成表面硬化。
加工时刀具非常易磨损。
毛坯经过冲压、锻造、热轧等方法加工后,形成硬而脆的不均匀外皮,极易造成崩刃现象,使得切除硬皮成为钛合金加工中最困难的工序。
另外,由于钛合金对刀具材料的化学亲和性强,在切削温度高和单位面积上切削力大的条件下,刀具很容易产生粘结磨损。
所以,很多企业都采用金刚石和立方氮化硼作刀具切削钛合金,效果明显。
(本章完)