鈦及鈦合金綜述

1鈦及鈦合金綜述一鈦及鈦合金的發(fā)展鈦在化學(xué)元素周期表中屬于TVB族元素，其原子其原子序數(shù)為22。鈦在地殼中的含量為％,在所有的元素中，名列第九，但在常用金屬元素中僅次于鋁、鐵、鎂，居第四位。鈦在地殼中大都以金紅石（TiO2）和鈦鐵礦等形式存在。由于分離提取困難，具有工業(yè)意義的金屬鈦直到20世紀(jì)40年代才生產(chǎn)出來。鈦及鈦合金的密度小，抗拉強度高（可達(dá)140Kg/mm2）。在—253?600c范圍內(nèi)，它的比強度（抗拉強度/密度）在金屬材料中幾乎最高。它在適當(dāng)?shù)难趸孕原h(huán)境中可形成一種薄而堅固的氧化膜，具有優(yōu)異的耐蝕性能。止匕外， 鈦及鈦合金還具有非磁性、線膨脹膨脹系數(shù)小等特點，這就使鈦及鈦合金首先成為重要的宇航結(jié)構(gòu)材料，隨后又推廣到艦船制造、化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域，并得到了迅速的發(fā)展。二鈦及鈦合金的分類及應(yīng)用鈦及鈦合金按組織結(jié)構(gòu)分為a合金、a+B合金、B合金等三大類合金。%合金a合金中有TA1、TA2、TA3、TA4、TA5、TA6、TA7、TA8等8種合金。/TA1、TA2、TA3是工業(yè)純鈦。它們是按雜質(zhì)元素含量分的三個等級。它們主要應(yīng)用于要求高塑性、適當(dāng)?shù)膹姸?、良好的耐蝕性以及可焊接性的場合。TA1、TA2、TA3它們的冷加工性能好，可生產(chǎn)各種規(guī)格的板材、棒材、型材、帶材、管材和箔材。板材可以進(jìn)行冷沖壓。TA4是一種鈦一鋁二元合金。它的抗拉強度比工業(yè)純鈦稍高，可以做中等強度范圍的結(jié)構(gòu)材料。國內(nèi)主要用做焊絲。TA5是一種全a型合金。它的抗拉強度比工業(yè)純鈦高，但塑性稍差，有良好的焊接性能及耐腐蝕性能。這種合金在要求在退火狀態(tài)下交貨，可用做海水腐蝕環(huán)境下的結(jié)構(gòu)材料。目前已成功地應(yīng)用于造船工業(yè)。TA6是一種全a型的鈦一鋁二元系合金。它的抗拉性能高于TA4,但是它的塑性稍差。用它制成的板材可進(jìn)行冷沖壓，焊接性能良好，耐蝕性好。它和TA5一樣，也是在退火狀態(tài)交貨，適用于400c以下和存在浸蝕介質(zhì)的環(huán)境下工作。TA7是一種鈦-鋁-錫三元系全a鈦合金。它在退火狀態(tài)下具有中等強度（80Kg/mm2左右）和足夠的塑性，焊接性能良好，可作為 500c以下溫度使用的結(jié)構(gòu)材料，短時間使用的溫度可達(dá)900c。TA7的間隙元素含量極低時，在超低溫（―253C）還具有良好的韌性和綜合性能，是優(yōu)良的超低溫用合金。TA8是一種有沉淀硬化效應(yīng)的a+化合物合金。它具有較高的室溫抗拉強度和較好的耐熱性能，可作為450C溫度工作的壓氣機(jī)盤及葉片用材料。（3合金 \\B合金包括TB1和TB2兩種合金。 \TB1合金是一種亞穩(wěn)定B型鈦合金。它是在固溶處理狀態(tài)下較交貨，具有良好的冷成型性和可焊接性。 TB1合金在固溶處理加時效處理狀態(tài)下，可獲得130Kg/mm2以上的室溫抗拉強度和5%以上的伸長率。焊接后的時效處理將使焊縫脆化。TB2合金也是一種亞穩(wěn)定B型合金。它在固溶處理后一般采用空冷，并具有良好的冷成型性和焊接性能。 TB2在固溶加時效處理后，室溫抗拉強度可達(dá)140Kg/mm2,伸長率可保持7?8%以上。但是TB2合金在焊接結(jié)構(gòu)中應(yīng)降低強度使用。一般用在350c以下使用的高強度結(jié)構(gòu)件上。3\ B合金a+B合金包括TC1、TC2、TC3、TC4、TC5、TC6、TC7、TC8、TC9、TC10等十種合金。 /TC1合金是具有良好冷成型性和焊接性能。它是在退火狀態(tài)下交貨使用，/可作為在400c以下溫度使用的結(jié)構(gòu)材料。目前主要以板材和管材形式供貨。TC2具有良好的冷成型性和焊接性能。它的抗拉強度比 TC1稍高，也是在退火態(tài)交貨使用，可作為在400c以下使用的結(jié)構(gòu)材料從。TC3合金是一種具有中等強度水平的a+B型合金，它在退火態(tài)下的低溫韌性僅次于TA70TC3合金具有弱的熱處理強化效應(yīng)，一般在退火狀態(tài)下交貨使用。TC3薄板具有良好的焊接性能，但成型時需要加熱，它主要以板材的形式供應(yīng)。TC4合金是目前應(yīng)用最廣、產(chǎn)量最大的a+B型合金，具有中等強度和適用的塑性。TC4主要產(chǎn)品有棒材和餅材，可用做450c以下使用噴氣發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)葉片和渦輪盤。TC4具有良好的焊接性能，可熱處理強化，一般在退火狀態(tài)下交貨使用。TC5是一種三元系a+B型合金，它在室溫下具有中等強度和適合的延性，較好的高溫持久性能，，有熱處理強化效應(yīng)。工由于它的熱穩(wěn)定性能較差，已逐漸為TC6合金所代替。 / \TC6合金的化學(xué)成分相當(dāng)于在TC5合金的基礎(chǔ)上添加了2%鋁和1%鐵。與TC5相比，TC6的熱強性能高，熱穩(wěn)定性能好。TC6是在450c以下使用，主要作為飛機(jī)發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)材料。TC7合金是一種具有化合物吸出的a+B型合金。TC7在500c以下具有較高的抗拉強度，而且焊接性能良好。TC7合金主要以板材和棒材形式應(yīng)用在500c以下使用的飛機(jī)發(fā)動機(jī)構(gòu)件上，交貨狀態(tài)為退火態(tài)。TC8合金是一種具有彌散強化效應(yīng)的a+B型合金。TC8在450c以下具有較高的抗拉強度，但熱穩(wěn)定性差。在退火狀態(tài)下，它可作為450c以下使用的飛機(jī)發(fā)動機(jī)零件，但目前應(yīng)用較少。TC9在室溫具有中等強度并具有較好的高溫力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性能。 TC9主要以棒材和餅材供貨，主要應(yīng)用在450?500c使用的噴氣發(fā)動機(jī)的壓氣機(jī)盤和葉片上。TC10合金是在TC4基礎(chǔ)上發(fā)展的一種高強度a+B型合金， 它具有熱處理強化效應(yīng)。一般在退火狀態(tài)下使用，使用溫度在 400c以下。近年來，隨著我國鈦工業(yè)的發(fā)展和市場的需求，相繼又出現(xiàn)了TA9、TA10、TA15等a型合金和TC11、TC16等a+B型合金，為我國的航海、航天和航空工業(yè)作貢獻(xiàn)。三高強度B合金的研究發(fā)展和應(yīng)用1高強度B合金發(fā)展的現(xiàn)狀 /高強度B合金是指亞穩(wěn)定B鈦合金和近B合金。穩(wěn)定B鈦合金由于與其它B鈦合金比較優(yōu)越性不大,、作為結(jié)構(gòu)材料在工業(yè)中還未找到廣泛的應(yīng)用。這類合金的缺點是：含大量的合金化貴重元素，不能熱處理強化，比重偏大。但是它有獨特的性能。TI—32Mo具有很高的抗腐蝕性能，其它合金不能比擬的。正式由于這個性能，世界上好幾個國家都爭先開始投入大量的人力、物力來研究這種合金。(1)美國B鈦合金的發(fā)展情況\ /世界上第一個B鈦合金是上世紀(jì)50年代在美國研制成功的，首先在工業(yè)上應(yīng)用的B鈦合金是B-120VCA(Ti-3Al-13V-11Cr),該合金的特點是，除含有與B同晶形的V元素外，還含有大量的能組成共析體的 Cr元素；合金在淬火狀態(tài)下具有高的塑性，在時效處理后合金有很高的強度水平。到 70年代末，在收音機(jī)上使用后，所積累的足夠資料證實， 這個合金存在著許多不足，即在冶金過程和產(chǎn)品制造中性能的穩(wěn)定性差。含有大量的 Cr元素和B鈦合金，在溫度超過200c和工作應(yīng)力下，長期負(fù)荷時出現(xiàn)脆性，由于Cr元素含量高，B鈦合金中形成了Cr化合物，導(dǎo)致了脆性的發(fā)生。70年代之后，吸收了B-120VCAB鈦合金的經(jīng)驗，又一代新的B鈦合金出現(xiàn)，采用Mo,V,Nb為特定B相元素。盡量減少或不選用 Cr元素的合金，為了強化B相和B相、合金中選用了中性元素 Zr和Sn,這樣就不會出現(xiàn)共析脆性。在這一時期研制的B鈦合金較多：例如Ti-16-2(),Ti-17(Ti-5Al-4Mo-4Cr-2Zr-2Sn),0c(Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr),0-CE2(Ti-5Al-4Mo-2Cr-4Zr-2Sn),Bm(),Ti-1023(Ti-10V-2Fe-3Al),Ti-15-3(Ti-15V-3Al-3Cr \-3Sn),B-21s(Ti-3Al-8V-4Mo-6Cr-4Zr)等，上述這些合金的性能差別不大，但是它們的綜合性能和工藝性能有明顯的差異， 它們的應(yīng)用范圍也有不同，在整個鈦合金的發(fā)展過程中，在不同的程度上都起到很大的作用。尤其是Ti-1023,Ti-15-3和B-21s三個新的B鈦合金，在當(dāng)今世界上許多國家，包括中國在內(nèi)都在進(jìn)行仿制、研究和應(yīng)用，具有很廣泛的影響。Ti-10V-2Fe-3Al(Ti-1023)鈦合金是由于Timer公司在80年代初期開發(fā)的，是用做收音機(jī)機(jī)架與結(jié)構(gòu)鋼材料競爭的高強高韌性合金。此合金經(jīng)適當(dāng)?shù)募庸ず吞幚砜蛇_(dá)強度、韌性和抗疲勞性能的最佳配合。Ti-15V-3Al-3Cr-3Sn(Ti-15-3)B鈦合金是在美國空軍部門資助下開發(fā)出來的。確定成分的初步合同是由洛克希德公司完成的，隨后由Timer公司進(jìn)行了一系列改進(jìn)性研究，使產(chǎn)量有了遞增。此合金突出的優(yōu)點是冷變形性能好， 可以生產(chǎn)薄帶和板材。時效硬化性能和可焊接性能優(yōu)良。 Ti-15-3合金是作為有生命力的航空航天合金出現(xiàn)的，可以生產(chǎn)出箔材、線材、板材和管材等多個品種。 B-1上的250多個零部件是聯(lián)合制造出來的。它在波音777上應(yīng)用控制系統(tǒng)管道和滅火罐。最令人鼓舞的是用它制造壘球棒， 可以歸入消費品市場，它的用途已經(jīng)擴(kuò)展。B-21s是Timer公司在1998年為麥道公司提供一種用于航天飛機(jī)的鈦合金基復(fù)合材料中所需的抗氧化箔材而開發(fā)的。與 Ti-15-3相比，B-21s的抗氧化性能提高的100倍左右。它具有特別好的高溫強度和抗蠕變性能，因此可用于管道、發(fā)動機(jī)襯套和噴管等結(jié)構(gòu)之中。波音公司已經(jīng)選用B-21s合金作為777的襯套和噴管材料合金。最高工作溫度超過了540C,但應(yīng)力比較低；也可以將該合金用于260?425c溫度范圍內(nèi)的高應(yīng)力的用途。(2)俄羅斯(獨聯(lián)體)B鈦合金的發(fā)展俄羅斯B鈦合金是在上世紀(jì) 50年代末出現(xiàn)的，研究的第一個B鈦合金是BT15(Ti-3Al-7Mo-11Cr),很相似于美國的hB-120VCA合金，其主要區(qū)別是不含V,而是用Mo代替，據(jù)說當(dāng)年俄羅斯沒有高純度的V元素。在同一時代又研制出另一種B鈦合金TC6(Ti-3Al-6V-5Mo-11Cr)。它們在60年代和70年代初經(jīng)過了工業(yè)部門的廣泛試驗，作為彈性元件和蜂窩結(jié)構(gòu)數(shù)量不大，到70年代末的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)了在長時間負(fù)荷作用下出現(xiàn)了脆性。 在B鈦合金中又改進(jìn)了一些新合金。例如，BT30(Ti-11V-4Zr-6Sn),BT32(),\BT35(),BT22(Ti-5Al-5V-5Mo-1Fe-1Cr),BT22U(Ti-3Al-5V-5Mo-1Fe-1Cr),這些合金的性能差不多。目前在俄羅斯應(yīng)用較為廣泛的B鈦合金是 BT22、BT22U、BT32、BT35和老合金B(yǎng)T15。其中BT22合金的用量和用途廣，在世界各國的應(yīng)用影響大，它是用于高負(fù)荷構(gòu)件及焊接件，在宇航技術(shù)和發(fā)動機(jī)制造業(yè)中較為廣泛的應(yīng)用。(3)中國B鈦合金的發(fā)展 \\中國的B鈦合金發(fā)展也比較早，上世紀(jì)60年代初期北京有色院金屬研究院研制出了Ti-55378(Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al)合金；合金化原理和性能與 BT5和B120-VCA合金很相似；研制工作和應(yīng)用取得了較大的進(jìn)展，并于1969年列入冶金部標(biāo)準(zhǔn)，牌號為BT2合金。進(jìn)入70年代，世界上B鈦合金有了很大的發(fā)展，研制出了新品種牌號合金，對原來的B鈦合金的不足進(jìn)行了改進(jìn)，在這個時期寶雞有色金屬研究所研制出了 Ti-22()和上海鋼鐵研究所研制出了 Ti-47121(Ti-4Al-7Mo-10V-2Fe-1Zr)這兩種0鈦合金經(jīng)過了10年的研究和應(yīng)用，也取得了較大的成績，并于1993年列入國家鈦合金標(biāo)準(zhǔn)，其牌號為TB3和TB4。亞穩(wěn)穩(wěn)態(tài)B鈦合金主要用于緊固件，航空航天空間承力結(jié)構(gòu)件。TB2合金帶材制作星箭連接帶用于衛(wèi)星的發(fā)射，該合金制作的燃?xì)獍l(fā)生器殼體通過試驗， 力學(xué)性能和性能穩(wěn)定性滿足了設(shè)計的要求。TB3B鈦合金飛機(jī)緊固件的應(yīng)用很成功，正在向其它飛機(jī)上推廣應(yīng)用。TB4合金層試制過高銷螺栓緊固件，由于絲材表面質(zhì)量滿/足不了要求，最終沒有成功，但該合金在物理工程中作了大量的工作， 80年代每年供貨量一噸左右。也曾為潛艇提供制造刀具的材料。從上述三種B鈦合金比較，TB2和TB3研制工作進(jìn)展快，領(lǐng)導(dǎo)部門重視的結(jié)果。TB4由于90年代中期以后，科研人員發(fā)生了變換，鈦合金后繼無人，對鈦合金的發(fā)展受到較大的影響。近B鈦合金的研制北京有色院填補了我國的空白， Ti-5523(Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al)合金比較成功，它與俄羅斯BT22和美國Ti-1023相似，主要用于航空飛機(jī)和大鍛件。機(jī)械性能由于其它兩個合金。據(jù)介紹已經(jīng)在航天領(lǐng)域制作飛行器硬回收體裝置，在石油化工領(lǐng)域中用于中醫(yī)結(jié)構(gòu)件和高壓結(jié)構(gòu)件等。(4)日本B鈦合金的發(fā)展情況日本發(fā)展B鈦合金重點是民品工業(yè)，用于生物體工程植入發(fā)展很快、吸收了歐美國家的生物體工程的經(jīng)驗，選用無毒合金化元素，研制出自己的B鈦合金，例如。它選用對人體有利的元素Nb、Ta和Zr,合金的成本是很高的，但對人體是有利的。另一個新B鈦合金是Ti-15Mo-5Zr-3Al,這是日本早期研制的合金，它的用途比較廣泛。這兩個B鈦合金強度和塑性配合的很好，生物相容性良好，彈性模量較好的生物工程材料。日本住友金屬工業(yè)公司開發(fā)了一種冷鍛和冷變形優(yōu)良的鈦合金(Ti-20V-3Al-1Sn)。把B鈦合金向民生用品和眼鏡架領(lǐng)域開發(fā)， 提高B鈦合金冷加工性是非常重要的。應(yīng)該是冷加工應(yīng)力低，以不產(chǎn)生冷成型裂紋為加工界限，同時考慮在冷鍛造和擠壓成型時控制磨損等因素。 這個合金與Ti-15-3和Bc鈦合金比較，變形抗力低，極限后縮率達(dá)到80%以上。經(jīng)過850c固溶處理后，進(jìn)行450c或500c時效處理30小時，強度可達(dá)到1400Mpa。可以采用現(xiàn)有的鋼鐵制作設(shè)備，可以生產(chǎn)出板、棒、帶和線材等。采用這些產(chǎn)品加工成高爾夫球桿、球頭、眼鏡架和自行車零部件等，這個合金在民生用品中很有前途。2(3鈦合金的應(yīng)用范圍(1)在航天航空工業(yè)上的應(yīng)用在對全球主要航空機(jī)構(gòu)所作的調(diào)查表明，B鈦合金在很大程度上開始應(yīng)用于軍用和民用飛機(jī)上。主要原因能夠減輕飛機(jī)的重量，提高飛機(jī)的飛行速度。現(xiàn)在最明顯的實例Fe基和Ni基合金正在被Ti-1023鈦合金所代替。B鈦合金可以通過熱處理達(dá)到橫的強度水平，具有良好的斷裂韌性和優(yōu)良的疲勞強度性能。\從B鈦合金目前的應(yīng)用來看，合金鍛件占了相當(dāng)?shù)谋戎亍?Ti-1023合金的應(yīng)用是鍛件B鈦合金的典型。波音公司第一個將該合金用于波音 757,用它來取代鋼鐵材料，既達(dá)到了相當(dāng)?shù)膹姸人剑瑫r可能使重量減輕。波音777是Ti-1023合金用得最多的機(jī)型，該機(jī)的主要起落架幾乎整個都是用 Ti-1023合金制造的，/用來代替4340M合金，并可使每架飛機(jī)減重270公斤左右這個合金的最大優(yōu)點可鍛性優(yōu)良，采用低的鍛造溫度，可以降低模具成本。在80年代中期J北美洛克韋爾公司在B-1B轟炸機(jī)上使用T-15-3B鈦合金，每架飛機(jī)上使用T-15-3成型零件達(dá)100個以上。該合金冷成型優(yōu)良，使零件成本下降。俄羅斯開發(fā)的可鍛造多的、BT22合金在世界上影響較大，該合金不僅限于鍛件，還能擠壓成管及其它產(chǎn)品。其應(yīng)用包括IL-86和IL96-300上的起落部件、襟翼軌道和其它高承載部件。中國研制的TB2鈦合金制作星箭連接帶在航天工業(yè)獲得很大成功； TB3合金在飛機(jī)上左緊固件也很成功。(2)生物體用B鈦合金的開發(fā)據(jù)日本有關(guān)資料介紹，到21世紀(jì)初，65歲以上的高齡者占世界人口的25%,開發(fā)能安全、長期植入人體內(nèi)新材料顯得更為主要。就金屬材料的使用爾言，不銹鋼占一半，其次是鈦及鈦合金/不銹鋼的耐磨性和生物相容性較差，它的加工優(yōu)良、成本低；鈦合金具有良好的耐腐蝕性和生物相容性，耐磨性較差。生物體用鈦合金，要求抗拉強度600?1000MPa范圍，延伸率在6?28%,B鈦合金的優(yōu)良性能基本上都滿足了。(3)B鈦合金在生活用品和文體用品上的開發(fā)最近幾年，日本在鈦上的應(yīng)用結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化，不是在軍工產(chǎn)品上，而是在民用生活用品和文體用品上的用量增長非常顯著，消費量達(dá)到1057噸。這一領(lǐng)域中，以眼鏡架的新開發(fā)為代表，擴(kuò)展到許多領(lǐng)域。民生制品和文體用品由于需要冷軋或冷擠壓加工，要求高的強度，冷成型優(yōu)良的鈦合金。除了純鈦之外，就是B鈦合金的特性了。B鈦合金在固溶處理狀態(tài)是體心立方單相組織，此時有良好的熱加工特性，經(jīng)過時效處理析出六方晶格B相，使其強度提高。希望在冷加工時加工應(yīng)力降低，不允許產(chǎn)生冷成型時的表面裂紋，同時要求能夠冷加工鍛造，冷擠壓成型后優(yōu)良。據(jù)此，日本住友金屬工業(yè)公司開發(fā)了新型B鈦合金 Ti-20V-3Al-1Sn合金。Ti-20V-3Al-1Sn合金具有良好的冷加工性能,可以利用現(xiàn)有的鋼鐵制造設(shè)備生產(chǎn)B鈦合金，可以生產(chǎn)出板、棒、線材等產(chǎn)品。利用這些產(chǎn)品可進(jìn)行加工高爾夫球桿、球頭、自行車零部件，眼鏡架等民生制品和文體用品。3(3鈦合金發(fā)展中影響工藝和性能的問題自從美國首次研制成功的B鈦合金以來，經(jīng)過五十年的發(fā)展歷史。在這期間，各國相繼發(fā)展了許多牌號的B鈦合金，為鈦合金領(lǐng)域做出了貢獻(xiàn)。但是，與a型和a+B型鈦合金相比較，它所占的鈦市場總量比例很小(美國占1%,獨聯(lián)體占3%),而在發(fā)展中存在一些問題。因此，國際上比較重視，已經(jīng)召開了兩次B鈦合金國際會議，針對B鈦合金的特點，提出了一些現(xiàn)存在的問題。這類鈦合金的成本比較高，主要來自配方成本，因為它需要高濃度的高價格的B穩(wěn)定元素(如Mo、V、Nb等)。由于純金屬的熔點和密度較高，必須采用Al-V、Al-Mo和Ai-Nb中間合金配入，可以減少合金的成本。這類鈦合金在冶煉中容易產(chǎn)生偏析現(xiàn)象，影響鈦錠的質(zhì)量，就要求改善冶煉工藝，提高合金的成材率，使合金的成本盡量減少。B鈦合金一般具有優(yōu)良的鑄造充滿特性，但偏析可能會限制某些鈦合金的應(yīng)用。B鈦合金具有優(yōu)良的冷加工性能和冷成型性能，可以生產(chǎn)出多品種多規(guī)格的產(chǎn)品。由于它的模量低，強度高，常常會產(chǎn)生在工具設(shè)計時，必須考慮嚴(yán)重的彈性后效作用。B鈦合金在固溶處理時，單相B相比較穩(wěn)定。但在時效處理時，性能很不穩(wěn)定。由于具有較寬的顯微組織區(qū)間， 則在工藝過程中顯微組織發(fā)生變化（包括B晶粒尺寸，晶界a析出，初生針狀a的變化），需要有精確的從顯微組織方面給予測性能的能力，這對于生產(chǎn)大型部件和鍛件非常重要。B鈦合金在固溶狀態(tài)下具有單一的組織穩(wěn)定性，機(jī)械性能和物理性能比較穩(wěn)定，具有良好的冷加工性能，具有低的彈性模量（一般為 65?75GPa）,與人體骨頭的彈性模量相近，適合于人體生物植入部件。時效處理， B鈦合金性能不穩(wěn)定，也是B鈦合金的主要缺陷，強度很高，塑性下降，彈性模量一般為 103?110GP3B鈦合金的機(jī)械加工性能較差，它的硬度高于一般鈦合金（一般大于洛氏硬度45?50）,加工成本高，機(jī)加工部件難度大。B鈦合金適合于冷成型部件，具有良好的可焊接性能，適合于300c以下的溫度范圍。應(yīng)用成功的不多，其主要原因是多方面的，產(chǎn)品的成本太高是一個主要原因。在B鈦合金是在綜合性能良好的這一驅(qū)動力作用下開發(fā)的， 這些性能包括力學(xué)性能、物理性能、耐腐蝕性能、焊接性能和制造性能等。以后，這一驅(qū)動力將繼續(xù)起作用。成本高的不利因素和其它因素，將在B鈦合金的發(fā)展中得到解決，B鈦合金在鈦市場中毅然具有很強的競爭力。四高溫鈦合金的發(fā)展?fàn)顩r1高溫鈦合金的研究發(fā)展與應(yīng)用高溫鈦合金是隨著航空工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的，具研制工作始于上世紀(jì)50年代初。世界上第一個研制成功的高溫鈦合金是 Ti-6A1-4V,使用溫度為300~350c0隨后相繼研制出IMI550、BT3-1等合金，使用溫度稍有提高，達(dá)400c左右。60年代，各國先后研制成功了IMI679、IMI685、Ti-6246、Ti-6242等合金，使用溫度在450c以上，土§不超過500Co目前已成功地應(yīng)用于軍用和民用飛機(jī)發(fā)動機(jī)中的新型高溫合金有：英國的 IMI829、IMI834;美國的Ti1100合金；俄羅斯的BT18Y、BT36合金等。 //進(jìn)一步提高這些合金的工作溫度往往受到蠕變溫度、組織穩(wěn)定性和表面抗氧化能力的限制。美國冶金學(xué)家用％~1%Ta（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）代替IMI834合金中的Nb,稱為IMI834-Ta。IMI834-Ta合金的高溫性能和IMI834幾乎相同，600c時屈服強度達(dá)580MPa、蠕變性能高于IMI834。另外，在合金中添加硅和鐵是至關(guān)重要的問題，硅能有效地改變?nèi)渥儚姸?；相反，增加鐵含量貴蠕變強度卻有致命的影響，鐵含量必須控制在％以下。減少偏析程度和夾雜物，對提高高溫合金的性能有明顯的作用。近幾年國外把采用快速凝固/粉末冶金技術(shù)研制鈦合金作為高溫鈦合金的發(fā)展方向，使鈦合金的使用溫度可提高到、650c以上。美國麥道公司采用這種技術(shù)成功地研制出一種高純度、高致密性鈦合金，在 760c以下其強度相當(dāng)于目前室溫下使用的鈦合金強度。2影響高溫鈦合金性能的因素 \（1）各向異性 '純鈦的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變B a,決定著高溫鈦合金的基本相組成為a'+B。研究表明低溫穩(wěn)定a相具有較高的強度，其屈服強度約為B相的四倍，其熱穩(wěn)定性也明顯高于B,而B相具有較好的塑性。Inagaki在研究鈦合金超塑性時指出，增加B相的量可以增加合金的延展性，合金元素在B相內(nèi)的擴(kuò)散速度比在a相內(nèi)高出2個數(shù)量級，在a相周圍的B相薄膜內(nèi)的變形是大量超塑性變形的起源。就變形能力而言,具有Bcc結(jié)構(gòu)的B相由于其滑移系遠(yuǎn)多于Hcp結(jié)構(gòu)的a相，所以B相的變形能力要明顯優(yōu)于a相的變形能力。（2）組織對合金性能的影響與鋼不同，鈦合金的組織在熱變形時就已定型，熱處理過程中不發(fā)生實質(zhì)性的變化。在鈦合金半成品的生產(chǎn)過程中，隨著變形條件的不同可獲得三類基本顯微組織：第I類顯微組織（等軸組織），是均勻分布的混合組織，其中有初生的a相和a+B混合組織。其初生的a相含量與（a+J3）相區(qū)固溶處理溫度有關(guān)，隨著固溶處理溫度的提高，初生a相含量減少；第R類顯微組織（網(wǎng)籃狀組織），這種組織的特點是保留下來的原始B晶粒輪廓中存在著網(wǎng)籃編織的片狀結(jié)構(gòu)， 初生a組織被拉成片狀，其間分布著a和B的混合體；第田類顯微組織， 是粗大的原始B晶粒和晶內(nèi)的粗針或細(xì)針狀組織，這類組織相對于I類和n類組織各方面性能都沒有優(yōu)勢，在高溫鈦合金鍛造時基本不被采用。等軸組織（I類）相對于網(wǎng)籃狀組織（R類）具有較高的拉伸強度、好的塑性和優(yōu)良的疲勞裂紋產(chǎn)生抗力；而網(wǎng)籃狀顯微組織則具有高疲勞裂紋擴(kuò)展抗力、高斷裂韌性和優(yōu)異的抗蠕變性能。原則上在相變點以下50c范圍內(nèi)熱加工，能獲得介于等軸組織和網(wǎng)狀組織之間的雙態(tài)組織，等軸a相的含量隨鍛造溫度的提高而減少。這類組織兼顧了等軸組織強度及塑性好和網(wǎng)狀組織熱強性好的優(yōu)點，目前熱強鈦合金片普遍采用這種鍛造方式。(3)合金元素對合金性能的影響高溫鈦合金的發(fā)展主要方向是合金組元的多元化，目前主要的合金元素有Al、Mo、Zr、Sn、Si、Cr、V、Fe、W、Nb等，不同組元對合金性能的貢獻(xiàn)不同，研究各合金組元的作用對高溫鈦合金的設(shè)計意義重大。(a)合金元素對B轉(zhuǎn)變溫度的影響純鈦自身在882c發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，鈦合金的B轉(zhuǎn)變溫度T是指它的B/a+B相轉(zhuǎn)變溫度。合金元素根據(jù)其對B轉(zhuǎn)變溫度的影響，可以分為三類：提高B轉(zhuǎn)變溫度的元素稱為a穩(wěn)定元素，降低B轉(zhuǎn)變溫度的元素稱為B穩(wěn)定元素，介于兩者之間的元素稱為中性元素。中性元素在鈦合金中所起的某些作用與a穩(wěn)定元素相同，因此通常也被當(dāng)作a穩(wěn)定元素來看待。合金元素分類示意圖如圖1所」示。 \\圖1鈦的合金元素分類示意圖 /由于a穩(wěn)定元素能提高a相的穩(wěn)定溫度范圍， 增加a相的體積分?jǐn)?shù)，所以原則上添加a穩(wěn)定元素可以提高合金的熱穩(wěn)定性和強度。 鋁是鈦合金中最常用的a穩(wěn)定元素，Rosenerg將其它a穩(wěn)定元素的作用與鋁的作用進(jìn)行比較， 提出了著名的鋁當(dāng)量經(jīng)驗公式，來衡量鈦合金中a穩(wěn)定元素的綜合作用：[Al]eq[Al]9[1Sn10[o] (1)6 3

B相相對a相塑性較高，添加B穩(wěn)定元素能增加合金中B相的體積分?jǐn)?shù)，提高合金的塑性，同時a+B型鈦合金可通過熱處理改善性能。鈦合金中B穩(wěn)定元素的綜合作用可以用Mo當(dāng)量來衡量：[Mo]eq[Mo]eq[M0]黑黑噤5 3.6 2.5[V]一1.25[Cr]1.25[Ni]1.51.7[Mn]1.7[Co]2.5[Fe] (2)式(1)和(2)中，[M]代表合金M的重量百分?jǐn)?shù)。 '/人們還采用B相條件穩(wěn)定系數(shù)K來衡量不同的B穩(wěn)定元素對鈦合金B(yǎng)相的穩(wěn)定作用。二元合金的K值等于合金中B穩(wěn)定元素含量C與該元素的臨界濃度Ck之比，Ck指通過淬火得到百分之百的B組織所需該元素的最小濃度。對于同時含有幾種B穩(wěn)定元素的合金， K值等于各種B穩(wěn)定元素的K值之和，即：'(3)Ci C2 C3 Cn(3)Ck1 Ck2 Ck3 Ckn目前，K值、鋁當(dāng)量和鋁當(dāng)量是鈦合金分類的基礎(chǔ)，它們和鈦的二元系、多元系實測相圖相結(jié)合，在鈦合金的相結(jié)構(gòu)以及組織和性能預(yù)測中發(fā)揮了一定的作用。例如，在高溫鈦合金的研制中，通過利用率當(dāng)量經(jīng)驗，使合金的蠕變強度與熱穩(wěn)定之間的矛盾得到了一定程度的調(diào)和。(b)合金元素對鈦合金強度的影響合金元素溶入鈦合金后都能起到固溶強化作用，這種固溶強化作用可以定性地解釋為：溶質(zhì)與周圍的Ti原子形成強烈的、有方向性的局域電子鍵。其中a/相穩(wěn)定元素Al對Ti的固溶強化作用如圖2所示。從圖2中可以看出Al能提高Ti合金的強度，加入量達(dá)到1at.%,Ti強度即可提高一倍。表1給出B相穩(wěn)定元素對Ti的固溶強化效果，從表中可以看出，過渡族元素對Ti的平均強化能力約為30MPa/at.%,顯然要弱于a相穩(wěn)定元素的強化。有研究表明，合金元素的混合強化效果更好。表1B相穩(wěn)定元素對Ti的固溶強化

固溶強化率MPaVCrMnFeCoNiCuMoPerwt.%1921344648351427Perat%202339545943185400 2 4 6 8 10 12atomicperscentofAl65432土Ny度強溫室圖2合金元素Al00 2 4 6 8 10 12atomicperscentofAl65432土Ny度強溫室(c)合金元素造成第三相析出的影響由于Ti-Al二元相圖可知，Al加入量超過某一值時，在一定溫度范圍內(nèi)將析出具有有序的DO19結(jié)構(gòu)的Ti3Al相。自從1957年Crossley和Carew首先報道了Ti-8Al合金的脆性問題，Solits研究證實了這一現(xiàn)象的原因在于Ti3Al相析出以來，各國科研工作者對這一問題進(jìn)行了大量的研究。為了防止 Ti3Al等脆性相的析出，保證合金有足夠的熱穩(wěn)定性，在合金化設(shè)計時必須將 Al等a穩(wěn)定元素的含量限制在一定的范圍內(nèi)。據(jù)此，Rosenberg等人提出了著名的鋁當(dāng)量限制性經(jīng)驗公式，即：\ /\ [Al]eq9 / (4)后有人認(rèn)為這一值應(yīng)[Al]eq80大量試驗工作驗證，/上述鋁當(dāng)量經(jīng)驗公式的基本思想是正確的。高溫鈦合金在成分設(shè)計上只要遵循這一公式，就可以使合金的蠕變強度和熱穩(wěn)定性矛盾得到一定程度的統(tǒng)一。/但這一限制鋁當(dāng)量公式只是經(jīng)驗的總結(jié)，它的出發(fā)點是基于鈦合金中a穩(wěn)定元素可能在熱暴露過程中析出有序相Ti3X,而對Ti3X相的形成規(guī)律尚不清楚，不能確定Ti3X的析出溫度以及析出量，所以這一經(jīng)驗公式只能對合金成分設(shè)計有指導(dǎo)作用，而對合金熱處理制度沒有指導(dǎo)作用。圖1中的B穩(wěn)定元素中有部分是非共晶型的共析分解型B穩(wěn)定元素， 添加這一類元素使合金在降溫或熱暴露過程中，可能會析出含該元素的化合物顆粒，對合金的性能產(chǎn)生較大的影響。俄羅斯 BT3-1高溫鈦合金的成分設(shè)計中添加?%Cr和?%Fe,由二元相圖可知這兩種元素是較強的B穩(wěn)定元素。然而，含這兩種元素的B-Ti相分別在660c和590c左右發(fā)生共析分解出脆性的Laves相TiCr2和TiFe,嚴(yán)重降低合金塑性，這是BT3-1高溫鈦合金沒有得到推廣應(yīng)用的主要原因。/有Ti-Si二元相圖可看出，Si急劇降低Ti的熔化溫度，但對Tb相變溫度的影響不大（只從905c將到887C）。B相能溶解較多的Si,在1340c溶解度達(dá)到最大，約為3wt.%,隨著溫度的降低，溶解度逐漸下降，析出Ti5Si3化合物相；溫度降低到1170C,Si又以Ti3Si的形式析出。Si在a相中的溶解度較小，于887c達(dá)到最大，也只有.%,溫度低于700c時，Si在a相中幾乎不溶解，以Ti3Si化合物形式從a相中析出。若合金中起始 Si含量大于.%,B相在887c發(fā)生共析分解 TisSi?，F(xiàn)在普遍接受固溶部分Si元素能提高高溫鐵合金的熱強性（抗蠕變和疲勞性能），所以高溫鈦合金設(shè)計中通常添加部分Si元素。一直以來，對Si提高合金熱強性的機(jī)理存在兩種解釋：一是認(rèn)為固溶在基體中的 Si容易偏聚，形成氣團(tuán)，阻礙位錯的運動；第二種解釋認(rèn)為在熱處理過程中， Si以大量的小顆粒硅化物彌散析出，能起到阻礙位錯滑移的作用。經(jīng)過多年的研究， 現(xiàn)在普遍認(rèn)為第一種是Si提高熱強性的主要機(jī)制。%大量研究表明：Zr對硅化物的析出產(chǎn)生較大的影響，含Si、Zr的高溫鈦合金在加工及熱處理、熱暴露過程中會析出（Ti,Zr）5Si3或（Ti,Zr）6Si3化合物。而且Zr在Ti中的擴(kuò)散速度要遠(yuǎn)小于Ti的擴(kuò)散速度，添加Zr元素，能減緩硅化物的析/出和長大速度，減輕硅化物對合金抗蠕變性能的不良影響。研究表明，由于W自身抗蠕變性能高，可以提高合金的熱強性。俄羅斯的BT25、BT25y和BT36合金設(shè)計中添加一定量的W元素，由Ti-W二元相相圖可知W在a相中溶解度很小，745c左右溶解度最大，約只有.%,600c以下幾乎不溶解，并從a相中析出富W的B相。若起始合金中W含量超過.%,則在745c左右將發(fā)生偏析反應(yīng)\w,由于BT25系列合金中W含量在~.%,理論上析出富W相的數(shù)量不超過2wt.%,而且該相和殘余B相具有相同的結(jié)構(gòu)，品格參數(shù)相差不大，所以難以分辨，在有關(guān)此類合金的研究中沒有關(guān)于該相的報道。除了上述合金化元素外，我國新型高溫鈦合金設(shè)計中均添加部分稀土元素，這是由于稀土元素和氧有著較高的結(jié)合能力，會降低和合金中的氧含量，從而起到提高合金熱穩(wěn)定性能的作用，同時氧化物的析出能細(xì)化晶粒，而提高合金性能。五鈦鋁化合物為基的鈦合金 \\與一般的鈦合金相比，鈦鋁化合物為基的Ti3Al（a2）和TiAl（丫）金屬問化合物的最大優(yōu)點是高溫性能好（它們的最使用溫度分別為\816和982C）、抗氧化能力強、抗蠕變性能好和重量輕（它們的密度與鈦合金相當(dāng)，只有鍥基高溫合金的1/2）,這些優(yōu)點使其成為未來航空用發(fā)動機(jī)及飛機(jī)結(jié)構(gòu)件最具競爭力材料。 \目前，已有兩個Ti3Al為基的鈦合金Ti-21Nb-14Al和在美國開始批量生產(chǎn)。Ti-21Nb-14Al合金已經(jīng)熔鑄出了3200kg重的鑄錠，并軋制出x914mmX2438mm的箔材，其蠕變強度與鍥基高溫合金Inconel713相當(dāng)，最高韌性可達(dá)32MPam1/2,已制成高壓壓氣機(jī)機(jī)匣、高壓渦輪支承環(huán)、導(dǎo)彈尾翼和燃燒室噴管密封片等。合金通過熱機(jī)械處理（TMP）可獲得具有良好強度、塑性的綜合機(jī)械性能：拉伸強度6b=893MPa、屈服強度6=738MPa、延伸率6=26%。上世紀(jì)80年代后期，鈦鋁為基的高溫鈦合金（如Ti-30Al-12Cr-15V）采用等溫軋制已軋制出尺寸為x380mmx690mm的薄板。影響鈦鋁為基的合金迅速推廣應(yīng)用的主要障礙是在室溫下的低塑性， 以及與其相關(guān)的低斷裂韌性和高裂紋擴(kuò)展速率。研究發(fā)現(xiàn)，在鈦鋁中加入 Nb、V、Cr和Mn等合金元素可明顯改善其塑性，采用等溫軋制已軋出x2400mmX3050mm的鈦鋁基合金薄板。在1149c就能對超細(xì)品的鈦鋁基合金進(jìn)行SPF/DB處理，如Ti-46Al-3Cr合金熱機(jī)械處理后，在1100C、1X10-4s「應(yīng)變速率下，流動應(yīng)力為5MPa,可獲得450%的伸長率?？梢?，鈦鋁基合金良好的超塑成形性能，使它可以克服室溫塑性低、難加工成形的問題，制造出了大型復(fù)雜的薄板結(jié)構(gòu)件和 NASP用的機(jī)身和機(jī)翼壁板。進(jìn)來美國Texas儀器公司和Textron特殊材料公司聯(lián)合研制生產(chǎn)鈦鋁化合物箔材的新工藝的成功，無疑會促進(jìn)鈦鋁化合物在航空航天構(gòu)件上的應(yīng)用。 該工藝是現(xiàn)進(jìn)等離子噴射成形技術(shù)制得薄板，然后經(jīng)過冷軋而成箔材。采用此工藝生產(chǎn)鈦鋁化合物箔材，可使其價格較化銃的下降4倍多，即下降到1540美元/kg,材料利用率也由5%?6%提高到80以上。使用高能球磨和熱等靜壓技術(shù)可生產(chǎn)出完全致密的鈦鋁金屬間化合物構(gòu)件,其室溫塑性可達(dá) 5%。另外，在提高鈦鋁化合物抗氧化性方面也取得了一些進(jìn)展。 日本東北工業(yè)技術(shù)研究所通過鈦鋁合金與SiC復(fù)合，在氧氣氛中加熱，在合金表面上能生產(chǎn)氧化鋁的保護(hù)薄膜，以防止氧化，使抗氧化性能飛速提高。鈦鋁合金在1000c經(jīng)20h,增加22%重量，而新合金在1100c經(jīng)60h,僅增加%重量，在1200C,僅增加%重量。美國橡樹嶺國家實驗室和NASA路易斯研究中心共同開發(fā)出一種簡單、低成本的提高丫鈦鋁化合物抗氧化性的方法,\工且效果良好。該方法是將丫鈦鋁化合物試樣經(jīng)過噴丸處理，然后用磷酸溶液（在水中含磷酸 85%）進(jìn)行噴涂處理。最后一道工序是在200c旋轉(zhuǎn)甩干，在置于400c下鍛燒30分鐘。在試驗過程中，經(jīng)處理和未經(jīng)處理的Ti-48Al-2Cr-2Nb（原子分?jǐn)?shù)）丫鈦鋁化合物試樣在大氣中800c下進(jìn)行周期性氧化500h（18?24h為一個循環(huán)）。試驗結(jié)果表明，經(jīng)處理試樣的氧化速率比未經(jīng)處理的試樣降低了近2個數(shù)量級。\六，鈦合金半成品的蝕洗在鈦合金半成品的生產(chǎn)中，表面清理是必要的環(huán)節(jié)，目的是消除氧化皮、防護(hù)潤滑圖層（在采用表面涂層的情況下），剝除吸氣層和對半成品表面進(jìn)行光亮處理。氧化皮和吸氣層的去除過程是相當(dāng)復(fù)雜的，這是因為氧化皮與基體金屬牢固地連接在一起，并在一系列浸蝕性介質(zhì)中具有高的耐腐蝕性。二氧化鈦具有兩性性能，是化學(xué)穩(wěn)定的氧化物。它是難以溶解的，實際上既不溶解于水又不溶解于稀釋的酸、堿溶液；只有氫氟酸才能夠溶解TiO2并形成氧氟鈦酸。二氧化鈦在濃硫酸中的溶解非常緩慢，但是在熔融堿中容易過渡到溶解狀態(tài)。1半成品主要表面清理方法半成品的表面清理可用機(jī)械、化學(xué)和電化學(xué)方法實現(xiàn)。機(jī)械清理方法主要靠砂輪打磨。化學(xué)方法和電化學(xué)方法的分類如圖3所示。（1）化學(xué)方法 /化學(xué)方法是工業(yè)上使用最多的是鈦合金半成品表面清理方法。 通常，表面清理分為兩個階段進(jìn)行，去除氧化皮或者使其破碎（疏松），在酸溶液中對吸氧層進(jìn)行腐蝕。去除氧化皮應(yīng)采用溫度為380c?450c的熔融堿。在此情況下，二氧化鈦與堿熔合形成在隨后酸洗時易于去除的鈦酸鹽。蝕洗或者在酸溶液中進(jìn)行，以去除鈦酸鹽，或者在專門用于去除吸氣層的溶液中進(jìn)行。兩階段表面清理方法，即通常所謂的酸堿方法，/在蘇聯(lián)及國外都得到了廣泛的推廣。該方法可以去除各種狀態(tài)的不同鈦合金的氧化皮，是所有表面清理方法中最有效和生產(chǎn)率最高的方法。該方法優(yōu)點還有：去除氧化皮時，金屬的損失不在熔融鹽堿中處理(a)化學(xué)方法(b)電化學(xué)方法圖3半成品的化學(xué)和電化學(xué)的表面清理方法多、酸洗槽的生產(chǎn)能力提高，不必用機(jī)械的方法預(yù)先疏松氧化皮。堿酸表面清理方法可保證獲得最高的表面質(zhì)量。除堿酸蝕洗方法外，還可采用酸洗法表面清理?？稍谒崛芤褐羞M(jìn)行蝕洗的是：/帶有氧化色類型薄氧化層的半成品、以機(jī)械方法預(yù)先破碎了氧化皮的半成品，/例如退貨狀態(tài)或熱軋狀態(tài)和溫軋狀態(tài)的板狀半成品。 酸洗的主要目的是去除預(yù)先進(jìn)行了堿洗或者經(jīng)過平整的半成品上的吸氣層，并進(jìn)行表面光亮處理。眾所周知，要使鈦合金酸洗速度相當(dāng)高，只有在含有氫氟酸或者氫氟酸鹽的溶液中才能實現(xiàn)。實際上酸洗是在H2SO4、HCkHNO3溶液中，或者以HF的形式，或者以氫氟酸的鹽的形式加入氟離子的混合酸溶液中進(jìn)行。 由于鈦在含氟介質(zhì)中的腐蝕比氧化物快，由于氧化物皮致密而又不均勻，基體金屬也會發(fā)生局部的表面腐蝕并惡化表面質(zhì)量。酸性蝕洗方法的主要缺點是酸溶液的活性隨著鈦在其中的聚集而迅速降低，因此而導(dǎo)致頻繁更換酸洗液及中和廢液。當(dāng)去除氧化皮時，特別是腐蝕吸氣層時，鈦合金的酸洗過程中引起機(jī)體金屬的滲氫，從而使鈦合金的脆化。所以，鈦合金酸洗的主要問題之一就是減少滲氫。鈦合金的滲氫既與酸洗條件（溶液溫度、酸洗劑成分）有關(guān)，又與合金的組織狀態(tài)及相組成有關(guān)。實踐中應(yīng)選擇合金滲氫非常少的酸洗條件。對某些半成品好要進(jìn)行真空退火，以去除在化學(xué)處理過程中吸收的氫。我們公司對半成品的蝕洗方法采用的是酸性蝕洗的方法。酸洗溶液是由HNO3溶液和HF溶液再加水混合而成的，以去除鈦合金表面的氧化皮。（2）電化學(xué)方法 \半成品的電化學(xué)表面清理方法，是完善的化學(xué)清理方法。電解蝕洗由于在電流作用下對溶液的電解作用而析出氧或氫，可加快清理過程。電解清理還可在含有氟離子的溶液中進(jìn)行。通?？蛇M(jìn)行電流換向：開始進(jìn)行陰極處理，然后進(jìn)行陽極處理，這種循環(huán)應(yīng)多次重復(fù)。在電解表面清理時，鈦的吸氫量比采用各種化學(xué)處理方法時少得多。氧化皮可僅僅依靠陽極極化的作用，以電化學(xué)的方法來去除。必需的表面清理條件是保持規(guī)定的電流和電壓規(guī)范。鈦合金也可在高溫熔融堿和在酸溶液電解蝕洗條件下清理表面的氧化皮。 這兩種方法不會腐蝕表面，也不會吸氫。電解蝕洗在運動的帶材上進(jìn)行，即在連續(xù)蝕洗機(jī)組上進(jìn)行較為合適。這時，與不銹鋼蝕洗相類似的無接觸雙極蝕洗是可進(jìn)行的。當(dāng)采用無接觸酸洗方法時，運動帶材不直接通電，運動帶材的極化率根據(jù)輔助電極在蝕洗槽中的極性而變化。對于這種電解蝕洗方法，必須安裝兩個串聯(lián)的蝕洗槽（兩個裝入熔融堿的蝕洗或者一個是堿槽，另一個是酸槽） 。雖然電解蝕洗效果很高，但是這種表面清理方法在工業(yè)上暫時還未能獲得大量的使用，其原因是該方法的使用比較復(fù)雜，費用也顯著高于其它的清理方法。但是它對于連續(xù)蝕洗而言，它卻是最有前途的。2半成品表面化學(xué)清理使用的酸溶液 /鈦合金在酸溶液中進(jìn)行蝕洗的目的是去除低溫氧化皮、高溫氧化皮、吸氣層和對半成品表面進(jìn)行光亮處理。蝕洗槽中的主要蝕洗組分為氫氟酸。鈦在氫氟酸溶液中會按照2Ti+6HF\2TiF3+3H2反應(yīng)很快地溶解。實際上，鈦合金的酸洗可在氫氟酸溶液中或者在含有硝酸、鹽酸、硫酸或其混合劑的氫氟酸鹽溶液中進(jìn)行。鈦合金的酸洗伴隨著金屬表面的滲氫，而滲氫率則取決于酸液的成分、溫度規(guī)范、酸洗時間，以及鈦合金的組織和相組成。向氫氟酸溶液中加入硝酸，可顯著減少鈦合金的滲氫量。早先， 這種組分的溶液是推薦去除鈦及其合金的氧化層，但是后來則開始采用 HF-HNO3溶液來酸洗去除鈦合金的吸氣層，剝除氧化色類型的低溫氧化物。硝酸-氫氟酸溶液可最廣泛的用于經(jīng)HF-H2SO4和HF-HCl溶液酸洗后的鈦及其合金的表面光亮處理。以氫氟酸和硫酸、氫氟酸和鹽酸為基的溶液，在工業(yè)中既可用于去除預(yù)先以機(jī)械方法疏松的氧化皮，又可用于剝除在堿熔體中去除氧化皮后的吸氣層。向氫氟酸溶液中加入無機(jī)酸(HNO3,H2SO4,HCl)對鈦合金的酸洗速度和滲氫量可產(chǎn)生不同的影響。加入硫酸可略微加速酸洗過程，并使?jié)B氫量有所減少。向當(dāng)量濃度HF中加入數(shù)量達(dá)2當(dāng)量濃度的鹽酸，可使鈦合金的腐蝕速度幾乎提高1倍，進(jìn)一步增加HCl則不影響溶解。合金的滲氫隨著HCl濃度的提高而增加，在所有濃度下，滲氫都比在含有H2SO4的溶液中多。 \/加入硝酸可降低酸洗速度，并同時降低鈦合金的滲氫率。但是鈦合金在硝酸-氫氟酸溶液中酸洗時的滲氫量，在很大程度上與硝酸和氫氟酸的比例有關(guān)，并且當(dāng)溶液中硝酸濃度提高時，會急劇減少。無論在HF-H2SO4,HF-HCl溶液中酸洗，或者在HF-HNO3溶液中酸洗，滲氫量取決于合金的組織和相組成。在硝酸-氫氟酸溶液中酸洗有助于獲得高光潔、度等級的表面。盡管無機(jī)酸參與HF溶液溶解鈦合金過程的程度不同，但是它們的存在有助于提高工作能力。在氫氟酸含量相同的情況下，含有硝酸的溶液具有最低的工作能力。HF-HNO3-H2O系是具有很大實際意義的系，因為它既可用于剝除a合金的滲氫層，有可用于a+B和B鈦合金的酸洗及化學(xué)銃切，還可用于各種合金的表面光亮處理。用硝酸-氫氟酸溶液酸洗的過程具有很小的滲氫量，因為加入的硝酸是陰極去極化劑，可使合金的電位移向氫離子放電有困難的陽極區(qū)。向HF中加入硝酸時，合金的溶解速度提高，當(dāng)合金過渡到鈍化狀態(tài)時，先通過最大值，然后則下降。隨著氫氟酸的贈加，溶解速度的最大值向較大硝酸濃度側(cè)偏移。在含有20%HNO3和%HF的溶液中，鈦的溶解較多。而且決定硝酸和氫/氟酸比例的不但有溶解速度，還有表面名T維形貌的變化，不管是在含有30%HNO3和30%以上HNO3的溶液中酸洗時金屬溶解量的多少，表明粗糙度實際上都一樣，都有未處理到的表面。當(dāng)HNO3的濃度降低至IJ20%以下時，表明粗糙度提高。所以，根據(jù)酸洗工序目的和合金類型(其組織狀態(tài)和相組成)及對半成品提出的要求，以硝酸和氫氟酸為基的溶液組分可以是不同的。a鈦合金使用最多的是低濃度的HF和HNO3溶液，例如10%HNO3和2%HF溶液。中等濃度的硝酸和氫氟酸溶液［(4%-5%)HF+20%HNO3］具有最高的酸洗活性，可用于處理不趨向大量吸氫的a+B鈦合金。反之，兩相合金則必須在更高的硝酸含量下進(jìn)行酸洗，其目的是提高介質(zhì)的氧化性能，從而減少合金在酸洗過程中的滲氫量。B鈦合金由于吸氫強烈，其酸洗只有在對應(yīng)合金正電位的強氧化性介質(zhì)中酸洗的條件下，在高濃度的HF和HNO3溶液中才能進(jìn)行，例如在（4%-5%）HNO3中進(jìn)行酸洗。與a或B相組織的單