鈦及鈦合金鈦及鈦合金具有比強度高、耐腐蝕好、高溫性能好等優點而被廣泛應用于航空航天、海洋工程、化工、冶金、醫療衛生等領域。隨著世界經濟的發展及許多國家對鈦材的重新認識，相繼對其進行研究開發，并實現了在多個領域的實際應用。特別是航空航天、石油化工及造船工業的飛速發展，進一步促進了各國對鈦材的研發及生產力度。然而由于鈦材的生產加工特點，其生產工藝復雜、加工流程長、成品率較低，以致長期以來其成品的成本一直居高不下，大大限制了其在民用領域的使用。為此，低成本鈦合金材料的生產技術研發成為當前研究重點。

　　今天我們就給大家介紹一下工業中低成本鈦合金開發思路以及鈦合金加工性能的改善方式：

　　低成本鈦合金開發思路

　　隨著鈦及鈦合金冶金技術的發展和科技進步，鈦及鈦合金在航空航天、化工冶金、艦船、汽車、建筑、醫療器械、體育用品中均有廣闊的應用前景。但是由于鈦及鈦合金具有高的化學活性、低的導熱系數、變形困難、熱處理控制要求高等特點，導致鈦的提取、熔煉和加工都十分困難，使得鈦產品生產成本，價格昂貴，限制了鈦產品的大規模應用，因此國內外對降低鈦及鈦合金產品的制造加工成本進行了大量的研究。

　　圖1 為美國波音公司給出的鈦合金產品的成本構成圖。從圖1 可以看出，鈦及鈦合金產品的成本主要來自原料、熔煉和變形加工等環節。為了實現鈦合金產品的低成本，必須從原材料與加工制造工藝兩方面出發。

　　目前，降低鈦材產品成本的主要途徑有：采用廉價合金元素替代昂貴的合金元素設計合金成分、改善合金加工性能和制備加工工藝設計。

　　改善鈦合金加工性能的方式

　　改善鈦合金加工性能，主要是通過添加合金元素，一方面改善鈦合金的冷熱變形能力，提高合金的變形能力，提高合金的成材率，從而降低成本；另一方面改善合金的機械加工性能，使合金機械加工效率和表面質量得到改善，從而降低成本。

　　目前，為了改善鈦合金加工性能而設計成功的鈦合金較多，例如日本的SP700 鈦合金（Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe），其具有良好超塑性；日本的DAT52F 鈦合金（Ti -3Al -2V -0.2Si -0.47Ce -0.27La），其具有優異切削加工性能；美國的β21s 合金（Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si），其具有優異冷加工性能等。SP700 鈦合金通過增加同晶型β 相穩定元素Mo、V 元和共析型穩定元素Fe 的含量，在達到降低其相變點的同時提高β相的擴散能力從而實現合金的超塑性，SP700 鈦合金在（770～800） ℃時就能夠呈現超塑性，伸長率可達2000 %，SP700 鈦合金與TC4 鈦合金相比，其強度和塑性更高、疲勞性能更優異、冷熱加工性更好，冷加工率可達70%；DAT52F 合金加入了稀土元素，使其具有優異的切削加工性。

　　使用合理的加工設計可使合金具有良好的加工性能，并可獲得巨大的效益。如美國Timet 公司以Fe -Mo 代替Al -Mo 中間合金研制而成的Timetal62S，其成本為Ti-6Al-4V 的75%～80%，而且具備優異的冷熱加工性可用于加工成航空航天鈑金產品。又如采用凝殼爐在放寬氧含量的情況下制備出富氧的Ti-6Al-4V-0.25O，其抗彈能力、力學性能、可加工性優于Ti-6Al-4V，但成本卻較低。

　　上世紀70 年代末80 年代出發展起來的鈦合金熱氫處理技術是改善鈦合金加工性能一種非常有效的手段，熱氫處理技術主要是利用氫致相變、氫置塑性和可逆合金化作用，重構微觀組織，從而達到改善鈦合金加工性能的目的。國內外都對熱氫處理技術進行了大量的研究工作，但是該技術在工業上的應用較少。