關(guān)于鈦及其合金的一些知識

一般的耐腐蝕性已經(jīng)討論過了。關(guān)于應(yīng)力腐蝕開裂（SCC），商業(yè)純鈦合金和大多數(shù)鈦合金實際上是免疫性的，除非在存在應(yīng)力的情況下出現(xiàn)新的尖銳裂紋。如果鈦在空氣中開裂，保護性氧化物將立即重新形成，并且可能不會發(fā)生SCC。例如，如果裂紋是在海水中產(chǎn)生的，那么某些高強度合金或商業(yè)純鈦的高氧等級可能會發(fā)生SCC。即使在這里，如果零件沒有立即加載，SCC也可以減輕。Dawson和Pelloux4研究表明，只要應(yīng)力強度低于應(yīng)力腐蝕閾值，在低頻下進行試驗，Ti-6Al-6V-2sn的疲勞裂紋擴展會減小。這是由于海水在較低頻率下重新鈍化（氧化物的重新形成），而在較高頻率下沒有足夠的時間進行鈍化。

合金的模量可以顯著改變。Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn具有60%的冷加工，拉伸強度約為1070兆帕，模量約為76–83 gpa。在480℃老化時，強度和模量分別為15155Mpa和103gpa。含Nb、Zr和Ta的鈦合金，被稱為膠金屬，為醫(yī)療工業(yè)開發(fā)，根據(jù)取向和加工，彈性模量低至40–50 gpa。這些模量接近于骨骼的模量，使其成為假體應(yīng)用的理想選擇。冷加工在提高強度的同時降低了模量。

六方密堆積（HCP）A相的晶體結(jié)構(gòu)對不同方向的性能有著非常顯著的影響。Larson6模擬了商業(yè)純鈦單晶的模量，并確定當(dāng)沿基極施加應(yīng)力時，模量約為144 gpa，但當(dāng)垂直于基極施加應(yīng)力時，模量約為96 gpa。最近觀察到，軋制帶的縱向和橫向之間的極限拉伸強度差異（也是晶體結(jié)構(gòu)的一個指標(biāo)）約為205兆帕，在一個方向上連續(xù)軋制，這可能導(dǎo)致強烈的結(jié)構(gòu)。

包辛格效應(yīng)雖然不一定是獨一無二的，但在鈦合金中似乎比其他合金系統(tǒng)有更強的作用。這是由于六角密堆積（HCP）低溫α相的滑動系統(tǒng)數(shù)量有限。如果拉伸試樣在拉伸中拉伸，并且在失效前停止試驗，并且從拉伸試樣的標(biāo)距長度上取一個壓縮試樣，則屈服強度顯著下降。室溫下0.5%的拉伸應(yīng)變能使壓縮屈服降低30%。這是由于材料中的位錯沿著相同的滑動路徑反向移動，這意味著在變形的早期階段不必克服位錯屏障。如果拉伸壓縮試樣，然后從其標(biāo)距上拉伸，也會觀察到同樣的現(xiàn)象。這種影響可以通過在高溫下成形或隨后的退火來消除或減輕。因此，至少在航空航天工業(yè)中，當(dāng)形成鈦零件時，隨后對其進行退火以避免這種大的屈服降低。它不影響極限拉伸強度。

固體金屬脆化是鈦及其合金的一個問題，最突出的例子是鎘。要發(fā)生這種情況，需要緊密接觸（迫使鈦進入鎘中，反之亦然）和高拉伸應(yīng)力。