钛的力学性能

钛的力学性能
钛的力学性能：

①纯钛的抗拉强度为 265～353MPa，一般钛合金为686～1176MPa，目前最高可达1764MPa。钛合金与许多钢的强度相当，但钢的比强度远不如钛合金。

②钛和钛合金的压缩强度不低于其抗拉强度。工业纯钛的压缩屈服强度和拉伸屈服强度大致相等，而Ti-6AI-4V 和Ti-5AI-2.5Sn 压缩强度比拉伸强度稍高。

③剪切强度一般为抗拉强度的 60％～70％。钛和钛合金薄板的承压屈服强度大约是抗拉强度的 1.2～2.0 倍。

④在正常大气气氛下，经加工和退火的钛和钛合金的持久极限为 0.5～0.65 抗拉强度。在缺口状态（Kt=3.9）进行1000万次疲劳试验时，退火Ti-6AI-4V 的持久极限为0.2 倍抗拉强度。

⑤最高纯度级的加工工业纯钛的硬度通常小于120HB（布氏硬度)，其他工业纯的加工钛的硬度为200～295HB。纯钛铸件的硬度为200～220HB。钛合金在退火状态下的硬度值为32～38HRC（洛氏)，相当于298～349HB。铸态的Ti-5Al-2.5Sn 和Ti-6AI-4V的硬度为320HB，低间隙杂质Ti-6Al-4V铸件的硬度为310HB。

⑥工业纯钛的拉伸弹性模量为105～109GPa 大多数钛合金在退火状态下的拉伸弹性模量110～120GPa。时效硬化的钛合金比在退火状态下具有稍高的拉伸弹性模量，抗压弹性模量等于或者大于拉伸弹性模量。钛合金的比弹性模量与铝合金的相等，仅次于铍、钼和某些高温合金。

⑦工业纯钛的扭转或剪切模量为46GPa，钛合金的剪切模量为43～51GPa。为提高钛合金的强度，增加间隙物含量都会给合金的抗冲击性能和断裂韧性带来有害影响。根据钛合金的种类和状态的不同，变性工业纯钛的夏氏缺口冲击强度值为 15～54J/㎡，铸造状态时约为4～10J/㎡。钛合金在退火状态下的冲击强度为13～25.8J/㎡，时效状态的稍低。铸造状态的Ti-5AI-2.5Sn 的夏氏V形缺口冲击强度为10J/㎡，Ti-6AI-4V的为20～23J/㎡。含氧量愈低的钛合金，此值愈高。

⑧许多钛合金具有很高的断裂韧性，或者说，钛合金抗裂纹扩展的能力很好。退火状态的Ti-6AI-4V 就是一种韧性极好的材料，当缺口集中系数 Kt=25.4mm 时，缺口拉伸强度与非缺口拉伸强度之比大于1。

⑨钛合金在高温下还能保持一定的性能。一般工业钛合金在540℃温度下能保持其性能，但仅能供短时间应用，长时间够的温度范围为450～480℃。目前已研制出供600℃温度下使用的钛合金。钛合金作为导弹材料可在 540℃温度下长期使用，还可在760℃温度下短时间使用。

⑩钛和钛合金在低温和超低温下仍能保持其原有的力学性能。随着温度的降低，钛和钛合金的强度不断增加，而延性逐渐变差。许多退火的钛合金在-195.5℃温度下还具有足够的延性和断裂韧性。含间隙元素特低的 Ti-5AI-2.5Sn可在-252.7℃温度下使用。它的缺口抗拉强度与非缺口抗拉强度之比，在-25.7℃温度下为 0.95～1.15。

液氧、液氢和液氟是导弹和宇宙装置中的重要推进剂。用于制作低温气体容器和低温结构件的材料其所具有的低温性能是非常重要的。当显微结构呈等轴状和间隙元素（氧、氦、氢等）的含量很低时，钛合金的延展性仍在5％以上。大多数钛合金在-252.7℃温度下具有差的延展性，而Ti-6AI-4V的延伸率则达到12%。

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