1、鈦合金是以鈦元素為基加入其他元素組成的合金。鈦有兩種同質(zhì)異晶體：鈦是同素異構(gòu)體，熔點(diǎn)為1668℃，在低于882℃時呈密排六方晶格結(jié)構(gòu)，稱為α-鈦；在882℃以上呈體心立方品格結(jié)構(gòu)，稱為β-鈦。利用鈦的上述兩種結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn)，添加適當(dāng)?shù)暮辖鹪?，使其相變溫度及組分含量逐漸改變而得到不同組織的鈦合金。

2、鈦合金的化學(xué)成分

合金 牌號	名義化 學(xué)成分	化學(xué)成分，%
		主要成分										雜質(zhì)，不大于
		Ti	Al	Sn	Mo	V	Cr	Fe	Mn	Cu	Si	Fe	C	N	H	O	其他元素
																	單一	總和
TC1	Ti-2Al-1.5Mn	余	1.0~2.5						0.7~2.0			0.30	0.08	0.05	0.012	0.15	0.10	0.40
TC2	Ti-4Al-1.5Mn	余	3.5~5.0						0.8~2.0			0.30	0.08	0.05	0.012	0.15	0.10	0.40
TC3	Ti-5Al-4V	余	4.5~6.0			3.5~4.5						0.30	0.08	0.05	0.015	0.15	0.10	0.40
TC4	Ti-6Al-4V	余	5.5~6.8			3.5~4.5						0.30	0.08	0.05	0.015	0.20	0.10	0.40
TC4ELI	Ti-6Al-4VELI	余	5.5~6.5			3.5~4.5						0.25	0.08	0.03	0.0125	0.13	0.10	0.30
TC6	Ti-6Al-1.5Cr- 2.5Mo-0.5Fe-0.3Si	余量	5.5~7.0		2.0~3.0		0.8~ 2.3	0.2~ 0.7			0.15~ 0.40	-	0.08	0.05	0.015	0.18	0.10	0.40
TC8	Ti-6.5Al-3.5Mo -0.25Si	余量	5.8~6.8		2.8~3.8						0.2~ 0.35	0.40	0.08	0.05	0.015	0.15	0.10	0.40
TC9	Ti-6.5Al-3.5Mo -2.5Sn-0.3Si	余量	5.8~6.8	1.8~ 2.8	2.8~3.8						0.2~ 0.4	0.40	0.08	0.05	0.015	0.15	0.10	0.40
TC10	Ti-6Al-6V-2Sn -0.5Cu-0.5Fe	余量	5.5~6.5	1.5~ 2.5		5.5~ 6.5		0.35 ~1.0		0.35~ 1.0		-	0.08	0.04	0.015	0.20	0.10	0.40

3、概述

線膨脹系數(shù)=7.89*10-6℃，比熱=0.612cal/g·℃。鈦合金的彈性模量較低。TC4的彈性模量E=110GPa，約為鋼的1/2，故鈦合金加工時容易產(chǎn)生變形。 TC4(Ti-6Al-4V)和TA7(Ti-5Al-2.5Sn)鈦合金，采用兩種注入方案進(jìn)行表面改性，試驗(yàn)表明，鈦合金經(jīng)離子注入后，提高了顯微硬度，顯著地降低了滑動摩擦系數(shù)，有效地提高了耐磨性.為探明其改性機(jī)理，對注入與未注入樣品進(jìn)行了X射線光電子能譜(XPS)分析，獲得滿意的結(jié)果.

4、試件制備及注入條件

TC4 注入(N+ +N+2) 6399 1.38

注入(N+ +N+2)+C+ 3436 0.28

未注入 3133 0

TA7 注入(N+ +N+2) 4276 0.36

注入(N+ +N+2)+C+ 4073 0.30

從表1看出，離子注入后，試件的顯微硬度都有不同程度的提高，其中TC4鈦合金注入(N+ +N+2)混合束后硬度約提高1.4倍. 

●TC4 熱膨脹系數(shù)：

TC4鈦合金具有優(yōu)良的耐蝕性、小的密度、高的比強(qiáng)度及較好的韌性和焊接性等一系列優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、石油化工、造船、汽車，醫(yī)藥等部門都得到成功的應(yīng)用。

●TC4鈦合金力學(xué)性能：

抗拉強(qiáng)度σb/MPa≥895,規(guī)定殘余伸長應(yīng)力σr0.2/MPa≥825,伸長率δ5(%)≥10,斷面收縮率ψ(%)≥25

●TC4鈦合金密度:

5、（g/cm3）工作溫度-100～550（℃）

●TC4鈦合金化學(xué)成分:

TC4含鈦(Ti) 余量,鐵(Fe)≤0.30,碳(C)≤0.10,氮(N)≤0.05,氫(H)≤0.015,氧(O)≤0.20,鋁(Al)5.5～6.8,釩(V)3.5～4.5

鈦合金TC4材料的組成為Ti-6Al-4V，屬于(α+β)型鈦合金，具有良好的綜合力學(xué)機(jī)械性能。比強(qiáng)度大。TC4的強(qiáng)度sb=1.012GPa，密度g=4.4*103，比強(qiáng)度sb/g=23.5，而合金鋼的比強(qiáng)度sb/g小于18。 鈦合金熱導(dǎo)率低。 鈦合金的熱導(dǎo)率為鐵的1/5、鋁的1/10，TC4的熱導(dǎo)率l=7.955W/m·K。