鈦合金的牌號、品種很多，超過100種。工業(yè)上可bai利用的用40-50種，常用的也就十多種。其中包括各種不同品味工業(yè)純鈦和被精選出的鈦合金，如Ti-6AL-4V，Ti-5AL-2.5Sn，Ti-2AL-1.5Mn，Ti-3AL-2.5V,Ti-6AL-2Sn-4Zr-2Mo,Ti-6AL-2Sn-4Zr-6Mo,Ti-8AL-1Mo-1V，Ti-13V-11Cr-3AL，Ti-15V—3Cr-3AL-Sn和Ti-10V-2Fe-3AL以及Ti-0.20Pd、Ti-0.3Mo-0.8Ni等。然而對大多數(shù)國家來說，前兩個(gè)重要合金（Ti-6Al-4V；Ti-5Al-2.5Sn）是為典型的。

一、按組織分類

 

     鈦合金一般是按其組織來命名的，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(biāo)準(zhǔn)中分別用TA、TB、TC作為字頭表示鈦合金的類型，然后跟著一個(gè)數(shù)字代表合金序號，如TA代表α型鈦合金，TA7鈦合金為Ti5Al-2.5Sn合金；TB代表β鈦合金，TB2為Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al合金；TC代表α+β型合金，如TC4鈦合金為Ti-6Al-4V合金。

 

   α鈦合金，主要含有α穩(wěn)定元素，在室溫穩(wěn)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(yīng)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，這類鈦合金中加入少量β穩(wěn)定元素，在室溫穩(wěn)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10%，如TA11（Ti-8Al-1Mo-1V），這是美國開發(fā)的鈦合金，用于高溫狀態(tài)下使用，但鋁含量高會(huì)導(dǎo)致熱鹽效應(yīng)力腐蝕問題；TA15（Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr）是俄羅斯開發(fā)的BT20合金。TA11鈦合金與TA15鈦合金為相類似合金，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(yīng)力腐蝕。α+化合物合金TA13（Ti-2.5CU）是英國開發(fā)的IMI230合金。

 

α+β鈦合金，含有較多的β穩(wěn)定元素，在室溫穩(wěn)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(qiáng)度，并可熱處理強(qiáng)化，但焊接性能較差。根據(jù)鉬當(dāng)量不同，此類合金又可分成馬氏體型和過渡型。其中典型合金Ti-6Al-4V，該合金是美國水城兵工廠與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(guī)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，研究的為深入，使用的時(shí)間長，應(yīng)用的領(lǐng)域廣泛，所以該合金誕生半個(gè)世紀(jì)以來一直保持旺盛的生命力。中國牌號為TC4，美國鈦金屬公司所屬Timet分部牌號為Ti-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TA6V，德國為LT31.

 

二、按強(qiáng)度分類

 

   鈦合金添加元素，利用鉬當(dāng)量[Mo1]ep和鋁當(dāng)量[Al]ep來表達(dá)：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(wěn)合金）[Mo1]ep為12-25，[Al]ep為5-8。更適合設(shè)計(jì)者需要是按強(qiáng)度分類，可分為低強(qiáng)度、普通強(qiáng)度、中等強(qiáng)度、高強(qiáng)度、最高強(qiáng)度分類。

 

三、按用途分類

 

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(yīng)是可逆的，氫對鈦的性能影響主要表現(xiàn)為“氫脆”，通常規(guī)定氫含量不得超過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?zhàn)鳛橥饪浦踩胛锝饘俨牧弦呀?jīng)列入ISO5832-2-1999國際標(biāo)準(zhǔn)，滿足長期植入物的材料應(yīng)有下列基本要求：抗腐蝕、生物相容、優(yōu)越的抗拉強(qiáng)度、耐疲勞和有良好的韌性、彈性磨具、抗磨損以及令人滿意的價(jià)格。

 

2、耐腐蝕鈦合金

 

   耐腐蝕鈦合金適合于在強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中應(yīng)用，主要為低強(qiáng)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(dá)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。

 

 β鈦合金，這類鈦合金中含有足夠多的β穩(wěn)定元素，在適當(dāng)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(wěn)定β鈦合金）和穩(wěn)定β鈦合金?？蔁崽幚恙骡伜辖?，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，并能通過時(shí)效處理獲得高達(dá)1300-1400MPa的室溫抗拉強(qiáng)度。

 

TA10鈦鉬鎳合金名義成分為Ti-0.3Mo-0.8Ni，是20實(shí)際70年代中期美國研究開發(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(qiáng)度比純鈦高一倍，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(dá)到200℃左右。

 

   鈦鉭合金（Ti-5Ta）是4204合金牌號、日本神戶制鋼以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(yīng)用。

 

3、結(jié)構(gòu)鈦合金

 

   按強(qiáng)度分類的低強(qiáng)度鈦合金主要用于耐蝕環(huán)境，其他鈦合金用于結(jié)構(gòu)件，稱結(jié)構(gòu)鈦合金。普通強(qiáng)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(yīng)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，以及自行車民用產(chǎn)品。中等強(qiáng)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(qiáng)度鈦合金是室溫抗拉強(qiáng)度在1100MPa以上，由近β鈦合金和亞穩(wěn)定β鈦合金組成，主要用來代替飛機(jī)結(jié)構(gòu)中常用的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)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期工作的鈦合金。它在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)具有較高的瞬時(shí)個(gè)持久強(qiáng)度。室溫下有較好的塑性、較好的蠕變抗力和良好的熱穩(wěn)定性。在室溫與高溫下均有好的疲勞性能。主要用來制造壓壓氣機(jī)中的盤、葉片、進(jìn)氣機(jī)匣以及飛機(jī)構(gòu)件。已得到應(yīng)用的耐熱鈦合金固溶強(qiáng)化α+β型和近α型鈦合金。能在500℃以下長期工作的α+β型耐熱鈦合金，他們都含有較多的α穩(wěn)定元素，鋁當(dāng)量都在6以上。加入適當(dāng)?shù)摩路€(wěn)定元素，使合金在高溫下不僅顯示高的瞬時(shí)強(qiáng)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℃以下長期工作的α型耐熱鈦合金，它們都含有少量α穩(wěn)定元素。鋁當(dāng)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(jié)構(gòu)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(jì)60年代初研制的Ti-5Al-2.5Sn（ELI為美軍標(biāo)的MIL-9047)，中國上世紀(jì)70年代末仿制成功該合金，稱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(chǔ)存容器。