钛合金——冉冉升起的金属明星

为什么人们听到钛合金都觉着很高端，这到底是种什么材料？每当说起一个产品的材料采用了钛合金时，就会吸引很多人的眼球。钛合金这种材料特别的贵，所以在很多人眼中，钛合金就是高档金属材料的代名词。但事实上组成钛合金材料的主要金属--钛并不稀有。在地球上，钛元素的含量占到地壳总质量的 0.45%，仅次于铁、铝镁等金属元素。目前，已知的钛矿物种类就超过了140多种，储量也是非常丰富的。

钛合金，是以钛元素为基础加入其他元素组成的合金。钛合金的比强度高(强度/密度)，与铝合金、镁合金统称为轻合金。同时，钛合金有着耐蚀性好、耐热性高等特点，而被广泛用于航空、航天、舰船、海洋工程、兵器、能源、冶金和石化等领域。世界上许多国家都认识到了钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。相比于传统的钢材，钛合金拥有以下特点:

1.强度高:钛合金的密度一般在4.51g/m 左右，仅为钢的 60%。纯钛的强度接近普通钢的强度，一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度，因此，钛合金的比强度远大于其他金属结构材料，可制出单位强度高、刚性好质轻的零部件，

2.热强度高:钛合金能够在高温环境下保持其强度和刚性，使用温度比铝合金高几百度，在中等温度下仍能保持所要求的强度，可在450~500℃的温度下长期工作。

3.低温性能好:钛合金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。

4.轻量化:钛合金的密度仅为钢的 55%左右，使其在同等强度要求下重量更轻。这意味着使用钛合金制造的产品可以减轻负荷，提高工作效率。例如，在航空航天领域，钛合金被广泛应用于制造飞机结构、发动机零部件等以实现轻量化设计和燃油效率的提升。

除了上述特点外，钛合金还具有化学活性大、导热系数小、弹性模量小，抗阻尼性好、无毒、无磁性等优点，使其在船舶、汽车、体育器材等领域中得到广泛应用。例如，在船舶制造中，钛合金被用于制造耐腐蚀的船体结构和海水处理设备;在汽车制造领域，钛合金被用于制造发动机零部件、底盘和车身结构，以提高车辆的性能和燃油效率。

钛合金主要限制是在高温与其它材料的化学反应性差，锻造加工易开裂。此性质迫使钛合金与一般传统的精炼、熔融和锻造技术不同，甚至经常造成模具的损坏。钛合金机加工会出现各种问题，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，难于切削。因此，制造难度大导致钛合金价格变的十分昂贵，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。因此它们刚开始大多用在飞机结构、航空器，以及用在石油和化学工业等高科技工业。不过由于太空科技的发达、人民生活质量的提升，所以钛合金也渐渐地用来制成民生用品，造福人民的生活只是这些产品价格仍然偏高，多属于高价位的产品，这是钛合金无法发扬光大的最大的致命伤。

“世上无难事,只要肯登攀!“2022年12月15日22:00在海工装备事业部完成了4件大规格钛合金锻件的轧制。本项目是我们在钛合金材料领域的一次新的尝试，也标志着我们正式踏入钛合金领域的大门!

目前，我们正在与中科院金属所联合进行“钛合金构筑成形及环轧技术"项目研究，项目工艺方案虽然经过详细策划，但在实施过程中还是有很多意想不到的问题接踵而至，首先面临的问题就是:钛合金锻造过程经常发生各种开裂。钛合金开裂危害严重，不仅增加了后续处理的工艺步骤降低生产效率，还会降低产品成材率，

对于钛合金在锻造过程中产生的裂纹，要求必须清除干净，清除时还需控制打磨宽深比z5，打磨非常困难;部分塑性差的钛合金，由于打磨导致坯料局部升温，存在温度梯度冷却后因应力作用，裂纹会继续延伸即边打磨边开裂。

钛合金产生的开裂还具有难检验的特点，而裂纹又需要进行100% 的检验，不能放过一点裂纹，哪怕是芝麻大小的裂纹也需要打磨干净，检验工作量就会很大。裂纹变小后，还容易被打磨粉尘遮掩，检验人员无法用肉眼判定是否清除彻底，尤其是内裂发生在坯料内部或表皮下面，肉眼根本不可见，一般都是成品探伤或低倍检验时才能发现，这极大增加检验人员的检验难度。

“明知山有虎，偏向虎山行。在“钛合金构筑成形及环轧技术”项目中，开裂只是钛合金锻造中主要问题之一，还会出现很多难以想象的困难。有困难就需要去解决，研发团队将继续发扬“艰苦奋斗、勇于拼搏”的精神，出现的问题终会迎刃而解。擒龙要下海，打虎要上山，我们坚信付出和收获是成正比的!最终定会完成该重大项目的研制！