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優異性能?卓越應用
鈦金屬特性介紹

鈦合金材料乃為提高航空機具飛行性能而開發的高性能材料,隨著工業技術及科技的進步及人們消費能力的提昇,其應用領域也由早期的航太工業逐漸擴展至其他領域,諸如船艇、汽車、運動休閒器材及生醫器材等行業,與人類的關係越來越密切;隨著鈦合金應用普及化之後所必須面臨的問題,則是如何克服鈦合金各種加工技術的難題。

鈦及鈦合金的合金理論及分類

鈦金屬可分為純鈦、α合金、α+β合金及β合金四大類。純鈦在常溫為HCP(Hexagonal Close-Packed)晶格結構(α相),在885℃左右變態成體心立方BCC(Body-Centered Cubic)結構(β相),此溫度稱為β變態點。在純鈦中添加不同合金元素及不同添加量會改變β變態點位置,造成α+β兩相區的出現。

   

經合金添加後之鈦合金,在常溫為單一α相者稱α合金,在常溫為α+β相者稱為α+β合金,在常溫為β相者為稱為β合金。

(1) α 合金
α合金為α相安定元素及中性元素固溶於α相中所形成的單相合金,以Ti-5Al-2.5Sn最具代表性,此類合金高、低溫性能安定,延性及耐潛變性均佳。

(2) α+β 合金
α+β合金中,α及β相的含量受α安定元素及β安定元素的影響極大,在性能上亦有顯著不同。β相含量少則合金行為類似α合金,反之α相含量少則合金行為類似β合金。α+β合金中最具代表性的是Ti-6Al-4V。β相含量較多者有Ti-6Al-6V-2Sn及Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo等。Ti-6Al-4V之用量佔所有鈦合金用量的70%左右。

(3) β 合金
β合金在常溫下為準安定的體心立方堆積(BCC)結構,為單一β相合金。此類合金之冷間加工性較α+β合金為佳,時效硬化處理後抗拉強度可達150kgf/mm2,降伏強度可達140 kgf/mm2。具代表性的此類合金有Ti-15V-3Cr-3Su-3Al、Ti-10V-2Fe-3Al及Ti-13V-11Cr-3Al等。

鈦及鈦合金之應用


早期鈦合金之開發主要是用於飛機零組件上,現今則因工業科技的進步與經濟能力的提昇,鈦及鈦合金的應用除了仍延續早期的航太、國防、石化、電廠工業之外更擴及汽機車、自行車工業、醫療器材零組件、運動休閒用品及建築景觀等行業。
鈦合金鍛件
材料特性 鍛造技術
?比強度高
?耐蝕性優良
?低溫耐性優良
?400~500C高溫強度優良
?熱膨脹係數小
?疲勞強度高
?非磁性
?傳統段造
?近似恆溫鍛造
?恆溫鍛造
?超塑性鍛造
?SPF/DB
航太工業
?引擎葉片
?軸樞
?迴轉軸件
?機身外殼
?轉軸
?支撐座
?派龍
?尾翼片
民生工業
?錶殼
?魔法瓶
?螺絲、螺帽
?網球拍
?釣具
?高爾夫球頭
?手工具
?眼鏡架
車輛工業
?進氣閥
?出氣閥
?連桿
?彈簧承座
?活賽環
?自行車零件
生醫工業
?人工關節
?人工骨頭
?人公齒床
?骨釘
?義肢零件
能源、化學工業
?渦輪葉片
?閥類零件
?管件接頭
?壓力容器接頭
?石油探採設備零件
海洋工業
?引擎葉片
?高壓蓄氣器
?結構零件
?海底管路零件
?深海調查船零件

                                           
                                           註: 螺絲圖片由甫剛公司提供
 
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