各元素含量對鈦力學(xué)性能的影響--sznutech.com
鈦中有很多元素，其元素含量越高，鈦的強(qiáng)度越高，塑性韌性越低。工業(yè)純鈦中也有各種元素，和鈦合金相比只是沒有添加合金元素（人為加入的元素），只有雜質(zhì)元素；耐蝕低合金鈦中主要合金元素量不多，量已固定，因而工業(yè)純鈦和耐蝕低合金鈦中影響力學(xué)性能的主要是雜質(zhì)元素的含量。雜質(zhì)元素含量越高，則鈦的強(qiáng)度越高，塑性和韌性越低。鈦中的主要雜質(zhì)元素為：鐵、氮、氧、碳和氫。不同雜質(zhì)含量形成了工業(yè)純鈦的各種牌號。
鐵溶于鈦中為置換式溶解，鐵稱為置換元素。鐵在ａ鈦中的室溫溶解度為０．０５％０．１％，由于鐵溶于鈦中是置換溶解，不足以顯著影響ａ鈦的晶格，鐵含量超過溶解度后會析出ＴｉＦｅ化合物，隨著鐵含量增加，ＴｉＦｅ析出量增加，會使鈦的強(qiáng)度增加，塑性和韌性下降，當(dāng)鐵含量不超過０．３％時(shí)，對工業(yè)純鈦強(qiáng)度、塑性和韌性的影響不是很大。
雜質(zhì)元素氮、氧、碳和氫相對于鈦而言原子直徑較小，一般多為間隙式地溶人鈦中，使鈦的晶格產(chǎn)生較大歪曲，對提高強(qiáng)度降低塑性韌性的影響很大。這些元素稱為間隙元素。
ａ鈦為密排六方晶格，室溫下鈦的晶格常數(shù)為：
ａ＝２．９５０３Ａ土０．０００４Ａ ?。悖剑矗叮福常玻镣粒埃埃埃埃矗?/span>
在這些雜質(zhì)含量不高的情況下，溶于鈦中的量相同時(shí)，對晶格常數(shù)的影響以碳為最大，約為氧的３倍，為氮的２倍，但實(shí)際上氮和氧引起鈦硬化的作用比相同量原子濃度的碳的作用大得多，這是因?yàn)榈脱跛鹁Ц裢崤づc硬化程度之間有正常的相互關(guān)系，即晶格歪扭大，所引起的硬化程度也嚴(yán)重；而碳溶人鈦中，雖然會引起晶格的巨大彈性歪扭，但碳間隙地溶人鈦晶格的間隙中，會達(dá)到某種程度的有序化，它并沒有強(qiáng)烈地阻止沿一定結(jié)晶方向的滑移，因而碳對鈦的硬度影響反而較小，對提高強(qiáng)度降低塑性韌性的影響是氮最大，氧其次，碳再次。
氫亦為間隙元素，室溫下氫在鈦中的溶解度約為０．００２％一０．０２％，一般鈦材的含氫量均控制在０．０１５％以下，有時(shí)含氫０．００４％時(shí)即可發(fā)現(xiàn)ＴｉＨ化合物存在，ＴｉＨ系體心立方晶格，不是完全脆性的，在一定條件下其伸長率可達(dá)１％一２％，ＴｉＨ相形成的脆性為沖擊型氫脆，低速變形時(shí)，ＴｉＨ與基體鈦可共同變形導(dǎo)致應(yīng)力松弛，因而一般拉力試驗(yàn)中伸長率的下降不大，但在高速變形時(shí)沖擊韌性會顯著降低。一般當(dāng)氫含量超過０．０１％時(shí)，沖擊韌性顯著降低。
因此，容器用鈦的強(qiáng)度、塑性、韌性的高低取決于雜質(zhì)含量的高低。雜質(zhì)含量高是比較容易做到的，要將雜質(zhì)含量降低到較低的水平，則要求低雜質(zhì)高質(zhì)量的海綿鈦原料，以及高超的真空熔煉技術(shù)，在規(guī)范的真空自耗爐熔煉設(shè)備與技術(shù)的條件下，海綿鈦的低雜質(zhì)高質(zhì)量則起著決定性作用。
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