不锈钢和钛合金都属于合金钢,看字面按传统方式去理解就好了。不锈钢和钛合金是合金系列名称,201、304、316是不锈钢牌号,所指不同性能。钛合金种类更多Ta、tc加起来几十种是有的,以对应不同领域,比如耐热、耐酸碱、韧性、硬度、抗疲劳等等。 钛合金的优点是综合指标和平均,无明显弱项,你可以理解为万能。未热处理的钛合金硬度并不高,三四十左右,除非加硬质图层可到60,304不锈钢硬度四五十。但304抗拉和还原耐热性能各项指标都无法和钛合金相比,硬度高也没见有不锈钢钻头的不是,钛合金却出现在各个灵域,并且都是高端。最为优秀的性能就是耐压和防腐蚀耐热质轻。合金产品里暂时还找不出第二种你能兼具这些性能的产品,钛元素在地球的储量并不低,好像在金属元素中排前三,只是现在可大规模开采的并不多,加上发现较晚生产水平自然不能和其他钢铁金属比较完整的体系相比,钛合金属于新贵供求关系决定市场价格。
钛合金的硬度并不高,纯钛硬度是HV280-300,合金硬度是HV280-340,钢铁材料的强度和硬度有一定关系,但是钛合金硬度与强度没什么关系。
达尔文吠蛛的蛛网通常被认为是世界上最坚硬的生物物质(尽管这一说法现在正受到另一种生物材料的质疑),它比钢铁更结实,比凯夫拉纤维更坚韧。同样值得注意的是它的重量。一根足以环绕地球直径的线只重半公斤。
达尔文树皮蛛所分泌的蜘蛛丝之硬度是所有生物材料中已知最大者,平均为350 MJ/m,有些丝甚至达520 MJ/m,是其它种类蜘蛛的丝之两倍;与同样粗细的人造纤维克维拉相较,其硬度为克维拉纤维的十倍。
蛛网结构
2008年,大量蜻蜓被粘在达尔文吠蛛的蛛网上。据阿格纳尔森介绍,达尔文吠蛛的蛛网基本上由两种蛛丝织成:“牵引”蛛丝被用于织出支撑股,支撑股将圆网一个个终点固定在外悬于河湖之上的树杈,形成蛛网的辐射状细丝;更具弹性和粘性的蛛丝则被用于织出捕获猎物的螺旋形结构。
当昆虫撞上蛛网,它会粘在上面,它的挣扎引起蛛丝震动,提醒达尔文吠蛛有猎物上钩。达尔文吠蛛马上爬向被捕获的猎物,用蛛丝将其围成蚕茧状,最终慢慢享用。与多数蜘蛛不同的是,达尔文吠蛛有时会将多个昆虫尸体包裹成一个蚕茧,等到以后将其吃掉。
百度百科-达尔文吠蛛
硬度:钛合金>钢铁>钨合金
重量:钨合金>钢铁>钛合金
钛合金的密度一般在451g/立方厘米左右,仅为钢的60%,纯钛的密度才接近普通钢的密度,一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。
钨合金硬 度 42HRC min,抗拉强度 1400MPa min旋锻变形过程中工件和模具间用石墨润滑。加工后的钨棒密度可达188~192克/厘米3。由于方坯锻成圆坯,各部位变形不同,使组织不均匀,此时应进行再结晶退火。旋锻棒材的最终直径为3毫米左右。
铁碳合金分为钢与生铁两大类,钢是含碳量为003%~2%的铁碳合金。密度63-712/立方厘米。钢中含杂质元素极少,含硫量ws一般≤O03%,含磷量wP≤0035%,
扩展资料
掺杂钨丝是在钨粉中添加 1%左右的硅、铝和钾的氧化物,在垂熔(自阻烧结)过程中,添加剂氧化钾挥发,在材料内部形成气孔,气孔经加工后沿轴向拉长;退火后,拉长气孔形成弥散的平行于丝轴的气泡行,这种弥散的气泡俗称为钾泡。
钾泡阻碍钨晶粒的横向长大,提高钨的高温抗下垂性能,还可改善再结晶后的室温塑性,有利于绕丝和运输贮存。中国掺杂钨丝依高温蠕变值有WAl1、WAl2、WAl3三种牌号。
钛是同素异构体,熔点为1668℃,在低于882℃时呈密排六方晶格结构,称为α钛;在882℃以上呈体心立方晶格结构,称为β钛。利用钛的上述两种结构的不同特点,添加适当的合金元素,使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金(titanium alloys)。
室温下,钛合金有三种基体组织,钛合金也就分为以下三类:α合金,(α+β)合金和β合金。中国分别以TA、TC、TB表示。
参考资料:
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结论:钛合金的硬度比不锈钢高,强度比不锈钢高。
钛合金的密度一般在45g/cm3左右,仅为钢的60%,纯钛的强度才接近普通钢的强度,一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。
不锈钢的密度根据材料不同,密度也会相应不同,但是应该都在770-800/cm3之间浮动。
从化学成分一般来讲:铬不锈钢775/cm3,铬镍不锈钢:793/cm3,常见的不锈钢例如304,316属于铬镍不锈钢。密度越低,硬度越高,强度越高。
扩展资料:
钛是一种新型金属,钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关,最纯的碘化钛杂质含量不超过01%,但其强度低、塑性高。
995%工业纯钛的性能为:密度ρ=45g/立方厘米,熔点为1725℃,导热系数λ=1524W/(mK),抗拉强度σb=539MPa,伸长率δ=25%,断面收缩率ψ=25%,弹性模力E=1078×105MPa,硬度HB195。
钛合金的比强度(强度/密度)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。飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。
实际上一部分不锈钢,既有不锈性,又有耐酸性(耐蚀性)。
不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜(钝化膜)的形成。这种不锈性和耐蚀性是相对的。
试验表明,钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中,其耐蚀性随钢中铬含量的增加而提高,当铬含量达到一定的百分比时,钢的耐蚀性发生突变,即从易生锈到不易生锈,从不耐蚀到耐腐蚀。
参考资料来源:百度百科—钛合金
百度百科—不锈钢
钛合金的牌号、品种很多,超过100种。工业上可利用的用40-50种,最常用的也就十多种。其中包括各种不同品味工业纯钛和被精选出的钛合金,如Ti-6AL-4V,Ti-5AL-25Sn,Ti-2AL-15Mn,Ti-3AL-25V,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-020Pd、Ti-03Mo-08Ni等。然而对大多数国家来说,前两个重要合金(Ti-6Al-4V;Ti-5Al-25Sn)是为最典型的,也是世界各国公认的。
一、按组织分类
钛合金一般是按其组织来命名的,即α钛合金(含近α钛合金)、β钛合金及(α+β)钛合金。中国国家标准中分别用TA、TB、TC作为字头表示钛合金的类型,然后跟着一个数字代表合金序号,如TA代表α型钛合金,TA7钛合金为Ti5Al-25Sn合金;TB代表β钛合金,TB2为Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al合金;TC代表α+β型合金,如TC4钛合金为Ti-6Al-4V合金。
α钛合金,主要含有α稳定元素,在室温稳定状态下,基本为α相的钛合金,如工业纯钛(TA0、TA1、TA2、TA3)和TA7(Ti-5Al-5Sn)。α钛合金主要应用于化工、石化和加工工业,在这些工业中首要考虑的是合金的耐腐蚀性能和可加工变形能力,工业纯钛(TA0-TA3四种),TA9钛合金含钯合金(TA9钛钯合金)和含少量的钼和镍合金(TA10钛钼镍合金)为首选。
近α钛合金,这类钛合金中加入少量β稳定元素,在室温稳定状态下,退火组织中包含少量β相或金属间化合物,一般不超过10%,如TA11(Ti-8Al-1Mo-1V),这是美国开发的钛合金,用于高温状态下使用,但铝含量高会导致热盐效应力腐蚀问题;TA15(Ti-65Al-1Mo-1V-2Zr)是俄罗斯开发的BT20合金。TA11钛合金与TA15钛合金为相类似合金,后者降低了铝含量增加了锆,这样就保持耐热性并改善了热盐效应力腐蚀。α+化合物合金TA13(Ti-25CU)是英国开发的IMI230合金。
α+β钛合金,含有较多的β稳定元素,在室温稳定状态下,由α及β相所组成的钛合金。β含量一般为10%-50%。α+β钛合金有中等强度,并可热处理强化,但焊接性能较差。根据钼当量不同,此类合金又可分成马氏体型和过渡型。其中典型合金Ti-6Al-4V,该合金是美国水城兵工厂与1954年研制成的,广泛用于宇航工业,该合金产品占钛合金产量的55%-65%,可用于生产各种大规格航空锻件和零件,Ti-6Al-4V合金由于他具有优良的综合性能,研究的最为深入,使用的时间最长,应用的领域最广泛,所以该合金诞生半个世纪以来一直保持旺盛的生命力。中国牌号为TC4,美国钛金属公司所属Timet分部牌号为Ti-6Al-4V,美国活性金属公司为RMI6Al4V,英国钛金属公司为IMI318,俄罗斯为BT6,日本住友为ST-Al40,法国为TA6V,德国为LT31
二、按强度分类
钛合金添加元素,利用钼当量[Mo1]ep和铝当量[Al]ep来表达:α与近α钛合金[Mo1]ep为12-13,[Al]ep为5-8;α+β钛合金[Mo1]ep为5-12,[Al]ep为6-30;β钛合金(亚稳合金)[Mo1]ep为12-25,[Al]ep为5-8。更适合设计者需要是按强度分类,可分为低强度、普通强度、中等强度、高强度、最高强度分类。
三、按用途分类
1、工业纯钛
工业纯钛是钛含量不低于99%,并含有少量铁、氧、碳、氮、氢等杂质的致密金属钛。杂质对纯钛的力学性能影响最明显的是氧、氮和铁,尤其是氧。氢与钛的反应是可逆的,氢对钛的性能影响主要表现为“氢脆”,通常规定氢含量不得超过003%-005%氢。工业纯钛在常温虽是密排六方晶格(α),但其轴比小(c/a=1587),有较好的可加工性。纯钛的成型性能和焊接性能好,对热处理不敏感。
工业纯钛作为外科植入物金属材料已经列入ISO5832-2-1999国际标准,满足长期植入物的材料应有下列基本要求:抗腐蚀、生物相容、优越的抗拉强度、耐疲劳和有良好的韧性、弹性磨具、抗磨损以及令人满意的价格。
2、耐腐蚀钛合金
耐腐蚀钛合金适合于在强腐蚀性介质中应用,主要为低强合金。在非宇航领域中主要是利用耐腐蚀性能好这一优点。耐蚀钛合金提高了工业纯钛在还原性介质中(如盐酸、硫酸、磷酸、草酸和甲酸)的耐腐蚀能力,目前成熟的钛钼、钛钯、钛钼镍、钛镍、钛钽等合金。
钛钼合金是研究最早(1952年)的,他在还原性的盐酸中具有优异的耐腐蚀性,Ti-30Mo合金在沸腾的5%碳酸、沸腾的5%硫酸、沸腾10%磷酸、沸腾的10%醋酸和沸腾50%甲酸中,一般最大的腐蚀率为00254-00508mm/a而纯钛在933℃的10%硫酸溶液中腐蚀率达到381-508mm/a;Ti-30Mo合金在氧化性介质中耐腐蚀性较差。由于加入高密度的钼铪合金的熔炼、加工和焊接带来一定的空难。由钛钼合金又派生除出了钛钼铌、钛钼锆、钛钼钯等耐腐蚀钛合金。
TA9钛钯合金在氧化性介质中具有优良的耐腐蚀性。对还原性介质也有一定的耐腐蚀能力,尤其能改善其在高氯离子浓度介质中的抗缝隙腐蚀能力。TA9钛合金含02%钯,TA9钛钯合金在5%沸腾硫酸中,可以使腐蚀率从4826mm/a(工业纯钛)降低到0508mm/a,耐腐蚀能力提高约95倍。该合金具有良好的加工、成型和焊接性能,但含有贵金属钯,成本高。
β钛合金,这类钛合金中含有足够多的β稳定元素,在适当冷却速度下室温组织全部为β相,通常又可分为可热处理β钛合金(亚稳定β钛合金)和稳定β钛合金。可热处理β钛合金,在淬火状况下有非常好的工艺塑性,可以进行板材冷成型,并能通过时效处理获得高达1300-1400MPa的室温抗拉强度。
TA10钛钼镍合金名义成分为Ti-03Mo-08Ni,是20实际70年代中期美国研究开发的Ti-12合金,是一种抗缝隙腐蚀的钛合金,该合金在300℃的抗拉强度比纯钛高一倍,抗还原性介质的腐蚀能力明显提高,在150-200℃的氯化物中不发生缝隙腐蚀。
钛镍合金(Ti-2Ni)在高温脱盐装置中的使用温度可达到200℃左右。
钛钽合金(Ti-5Ta)是俄罗斯以4204合金牌号、日本神户制钢以KS50Ta牌号生产的抗硝酸腐蚀的α型钛合金。该合金具有良好的工艺性能和焊接性能,在100-200℃流动的硝酸中腐蚀率低于01mm/a。已在硝酸回收装置和核燃料后处理工序得到了应用。
3、结构钛合金
按强度分类的低强度钛合金主要用于耐蚀环境,其他钛合金用于结构件,称结构钛合金。普通强度钛合金(约500MPa),主要包括工业纯钛、Ti-2Al-15Mn(TC1)、和Ti-3Al-25V(TA18),获得了广泛的应用。由于加工成型性能和可焊接性能好,合金用于制作各种航空板材零件和液压管等,以及自行车民用产品。中等强度钛合金(约900MPa)的典型合金是Ti-6Al-4V(TC4),广泛用于宇航钛合金工业。板材高强度钛合金是室温抗拉强度在1100MPa以上,由近β钛合金和亚稳定β钛合金组成,主要用来代替飞机结构中常用的高强度结构钢,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、耐热钛合金
耐热钛合金是适合于在较高温度下长期工作的钛合金。它在整个工作温度范围内具有较高的瞬时个持久强度。室温下有较好的塑性、较好的蠕变抗力和良好的热稳定性。在室温与高温下均有好的抗疲劳性能。主要用来制造压压气机中的盘、叶片、进气机匣以及飞机构件。已得到应用的耐热钛合金固溶强化α+β型和近α型钛合金。能在500℃以下长期工作的α+β型耐热钛合金,他们都含有较多的α稳定元素,铝当量都在6以上。加入适当的β稳定元素,使合金在高温下不仅显示高的瞬时强度,而且具有足够的塑性,典型的合金有TC4(Ti-6Al-4V),TC6(Ti-6Al-25Mo-2Cr-05Fe-03Si)和TC11(Ti-65Al-35Mo-15Zr-03Si)。在500℃以下长期工作的α型耐热钛合金,它们都含有少量α稳定元素。铝当量几乎都在7以上,在平衡状态下合金有更多的α相,因此这些合金在500℃以上具有更高的蠕变抗力和更好的抗疲劳性和断裂韧度。由于近α型合金具有这些优良的综合性能,而使其成为耐热合金的主要体系。典型的合金有Ti-8Al-1Mo-1V(美国Ti-811)、Ti6Al-2Zr-1Mo-1V(俄罗斯BT20)、Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo(美国Ti-6242)和Ti-55Al-35Sn-3Zr-1Nb-03Mo-03Si(英国IMI-829)。
5、低温钛合金
低温钛合金是适合于低温下使用的α和α+β钛合金。该类合金随温度的降低而增加、韧性随温度的降低而很少下降,可作低温结构件。低温钛合金发展趋势是将氧含量由02%(普通级)降至012%,形成极低间隙级钛合金(ELI)。能在超低温(<77K)下使用。典型的合金有Ti-5Al-25Sn(ELI)。美国上世纪60年代初研制的Ti-5Al-25Sn(ELI为美军标的MIL-9047),中国上世纪70年代末仿制成功该合金,称TA7钛合金,Ti-5Al-25Sn(ELI)合金特别适用于在-255℃的低温下工作的液体燃料储存容器。
TC4本身表面硬度不高,HRC30但是加工时的热量会使材料表面被氧化、氮化和碳化。会形成一氧化钛、二氧化钛、三氧化钛、碳化钛和氮化钛的混合表皮。其中碳化钛是是硬质合金的重要组成部分,硬度和刀具相当;氮化钛是一种耐磨材料,硬度不低常用于饰品的金色涂层;二氧化钛是陶瓷烧制时的釉料的一种成分,硬度不低(莫氏硬度7,45号钢才55。莫氏硬度是针对不易塑性形变的宝石、矿石、玻璃等的计量方式,我是通过换算表大概得的45钢的莫氏硬度,不一定准确,经供参考)。
钛合金热传导系数低,传热性能差。Tc4本身表面硬度不是问题,看上去很好加工,但是加工过程中稍不注意温度就会升高。就容易出现“豆腐变成铁”的问题。
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