《钛及钛合金课件》PPT课件

（Suitableforteachingcoursewareandreports）钛及钛合金 课件 超市陈列培训课件免费下载搭石ppt课件免费下载公安保密教育课件下载病媒生物防治课件 可下载高中数学必修四课件打包下载 概述钛源于Titans，即希腊神话中地球上大力士。地壳中金属元素钛元素含量位列第四(0.86%)，居铝、铁、镁之后。自然界中不存在纯钛，仅以氧化物存在，如FeTiO3、TiO2。强度与钢相当，而密度几乎仅有钢的一半。TiO2FeTiO3钛是英国科学家格内戈尔于1791年首先从钛铁矿石中发现的，1795年德国化学家克拉普洛特也从金红石中发现了这一元素，并命名为“钛”。由于钛的化学活性高，在它被发现的120年后的1910年才首次提炼出金属钛，1940年用镁还原法制得了海绵钛，从此奠定了钛的工业生产方法的基础。钛属于稀有金属，实际上钛并不稀有，其在地壳中的丰度占第七位，占0.45%，远远高于许多常见的金属。但由于钛的性质活泼，对冶炼工艺要求高，使得人们长期无法制得大量的钛，从而被归类为“稀有”的金属。用于冶炼钛的矿物主要有钛铁矿（FeTiO3）、金红石（TiO2）和钙钛矿等,也是钛的主要矿石,矿石经处理得到易挥发的四氯化钛，再用镁还原而制得纯钛。中国钛资源总量9.65亿吨，居世界之首，占世界探明储量的38.85%，主要集中在四川、云南、广东、广西及海南等地，其中攀西（攀枝花西昌）地区是中国最大的钛资源基地，钛资源量为8．7亿吨。　　中国探明的钛资源分布在21个省（自治区、直辖市）共108个矿区（图3.5.1及表3.5.4）。主要产区为四川，次有河北、海南、广东、湖北、广西、云南、陕西、山西等省（区）。全世界:1955年1975年2006年2万吨7万吨14万吨钛及钛合金发展至今，已有50多年历史，由于它具有很高的比强度和耐蚀性，是世界各国大力发展的轻金属 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 。世界市场每年需求4～5万t钛及钛合金。美国是最大的钛消费国。1994年用于军事宇航约3200t，用于非军事商业宇航约7700t，用于非宇航业约4800t，总共约15700t。日本则注重发展钛的耐蚀性应用，1994年总共消费4241t，耐蚀性商业纯钛占3773t，以应用其高比强度为主的结构材料钛合金只占468t，其中宇航应用的钛合金只占32.7％，非宇航用钛合金占67.3％，这其中又以消费品为主（占三分之二）.钛的基本性质（1）钛存在两种同素异构体α及β。α-Ti在882℃以下稳定，具有六方密排结构。β-Ti稳定于882℃～熔点1678℃，具有体心立方结构。（2）钛的体积质量小（4.51g／cm3），比强度高，熔点高，塑性好，虽然其强度随温度升高而下降，但其比强度高的特性仍可保持到550～600℃。与高强合金相比，相同强度水平可降低重量40％以上，因此在宇航上有巨大应用潜力。（3）具有优良的耐蚀性，在室温下就能很快生成一层具有极好保护性的钝化层（TiO2）。它仅有纳米尺度，室温下长大极慢。许多介质中，钛的耐蚀性极高；但在还原性介质中差一些，不过可以通过合金化改善。（4）钛的低温性能很好，在液氮温度下仍有良好的机械性能，强度高而仍保持有良好的塑性及韧性。（5）弹性模量较低（120GP），约为铁的54％。（6）导热系数及线胀系数均较低。其导热系数比铁低4.5倍，使用时易产生温度梯度及热应力，不过，线胀系数低可补偿因导热系数低带来的热应力问题。钛的熔点为1668℃，比铁、镍的肖高，比铝、镁的熔点高1000℃以上。因此，作为轻金属结构材料，钛合金具有比铝、镁合金好得多的热强性，最高使用温度以达600℃。钛在氧化性气氛中极易在表面与氧形成一层坚固的氧化物薄膜，是其在氧化性酸、碱、盐介质，特别是在湿氯气和海水中，具有优异的抗腐蚀性能。钛的特性晶体结构：原子半径：密度：熔点：882.5度同素异构转变(α-Ti↔β-Ti)。与氧、氮、碳和氢剧烈反应。价格昂贵。主要用于价格不是关键因素的先进应用场合。高强度和韧性。化学性质室温下钛比较稳定。高温下活泼，熔化态能与大多数坩埚造型材料发生作用。高温下与卤素、氧、硫、碳、氮等进行强烈反应。钛在真空或惰性气氛下熔炼，如真空自耗电弧炉、电子束炉、等离子熔炉等设备中熔炼。钛在氮气中加热会发生燃烧，钛尘在空气中会发生爆炸，所以钛材加热和焊接宜用氩气作保护气体。钛在室温可吸收氢气，500℃以上吸气能力更强烈，可作为高真空电子仪器的脱气剂；利用钛吸氢和放氢的特性，可以作储氢材料。钛在还原性酸(浓硫酸、盐酸、正磷酸)、氢氟酸、氯气、热强碱、某些热浓有机酸及氧化铝溶液中不稳定，会发生强烈腐蚀。另外，钛合金有热盐应力腐蚀倾向。550℃以下钛与氧形成保护作用良好的致密氧化膜。538℃以下，钛的氧化符合抛物线规律。但在800℃以上，氧化膜分解，氧原子以氧化膜为转换层进入金属晶格，此时氧化膜已失去保护作用，使钛很快氧化。耐蚀性能ETi=－1.63V，而钛的致钝电位低，故钛易钝化。常温下钛表面极易形成由氧化物、氮化物组成的钝化膜，它在大气及许多浸蚀性介质中非常稳定，具有很好的抗蚀性。大气、海水、氯化物水溶液及氧化性酸(硝酸、铬酸等)和大多数有机酸中，钛抗蚀性相当于或超过不锈钢，在海水中耐蚀性极强，可与白金相比，是海洋开发工程理想的材料。钛与生物体相容性好，无毒，适做生物工程材料。由于钛所具有的一系列优良性能，资源又很丰富，钛的工业生产问世后，立即受到世界普遍高度重视。1947年美国率先实现海绵钛生产工业化，当年生产２吨海绵钛，1957年就发展到15000多吨。日本1952年，前苏联1954年均相继开始了海绵钛的生产。中国也于1958年开始了海绵钛的试生产，现在已形成了完整的钛工业体系。当前，世界上有钛工业的国家主要是美国、独联体、日本、英国、中国和德国。钛合金的生产提取工艺：Kroll提取工艺Kroll提取工艺熔化工艺：电渣精炼法ElectroslagRefinning(ESR)真空电弧重熔法VacuumArcRemelting(VAR)电子束熔炼(EBM)等离子弧熔炼(PAM)感应凝壳熔炼法钛的提取通过下列步骤，钛矿石(主要为金红石，TiO2)转变为海绵钛：⑴Cl2与矿石中的TiO2反应，形成TiCl4；⑵TiCl4经分级蒸馏而净化；⑶在Ar保护下，液态TiCl4与Mg或Na反应，获得海绵钛。生产过程：钛铁矿或金红石→高纯度四氯化钛→镁还原四氯化钛→海绵钛→钛材和钛粉真空电弧重熔法海绵钛与合金元素混合后液压成块状；块状物焊接成熔化电极棒；电极棒经二次或三次真空熔炼得到优质钛或钛合金锭电渣精炼法方坯作为电极，其一端位于交流电加热的电渣熔池中；熔融金属与高温电渣反应，电渣中还可加入合金元素用以调整合金成分；已熔化金属流经熔渣进入熔池而被提纯，最终凝固成电渣精炼铸锭；精炼时，非金属杂质和熔渣发生反应，熔融金属中的夹杂物被电渣吸收去除。属于非直接结晶，消除了中心结晶孔，提高了均匀性在惰性气体保护下ALD真空技术电渣重熔炉等离子弧熔炼它是对真空电弧熔炼的改进在水冷铜坩埚中熔化金属；所用热源为等离子枪或电子束；与坩埚壁接触的金属液形成凝固壳层(凝固的钛)，而熔融的钛合金浮于壳层上部，阻止坩埚污染钛合金熔体；大密度夹杂物沉积到坩埚底部而去除。电子束熔炼由炉壁侧底面加入要熔化的材料，熔化热源为电子束。感应凝壳熔炼法水冷铜坩埚可避免炉衬材料的污染；装入坩埚中的金属受感应电源的磁场作用而熔化；熔化的金属液体在坩埚底、侧壁凝固形成壳层；生产低成本、高质量钛合金。钛合金合金分类、牌钛号TA表示组织为α的钛合金包括全α、近α和α+化合物合金。以铝、锡、锆为主要合金元素，在近α型钛合金中还添加少量β稳定化元素，如钼、钒、钽、铌、钨、铜、硅等。共33个牌号。TB表示组织为β的钛合金包括热力学稳定型β合金、亚稳定β型合金和近β型合金主要加入的合金元素：Mo、VTC表示组织为α＋β的钛合金：以Ti-Al为基再加适量β稳定元素合金类型Rel/MPaRm/MPaA/%特点α型200～500250～55015～2599%纯钛，性能随氧含量变化近α型850～1000950～110012～15有一定的蠕变抗力，少量β（杂质Fe的稳定作用）可细化晶粒；焊接性能好，可进行锻造。α＋β型900～12001000～130010～15低温到400℃范围内均有较好的性能；通过热机械处理很容易改变晶粒结构。β型1100～13001250～14006～10可时效热处理；时效前的成形性能优良。合金元素α稳定元素中性元素β稳定元素间隙元素置换元素C、N、OAlGa置换元素Zr、Sn、Hf、Ge、Ce、La、Mg间隙元素置换元素Hβ同晶元素β共析元素Mo、V、Ta、Nb慢速分解快速分解Cr、Mn、Fe、CoSi、Cu、Ag、Ni、Y、W、B从而改善热强性。在可热处理β合金中，加入约3％的铝，可防止由亚稳定β相分解产生的ω相而引起的脆性。铝还提高氢在α-Ti中的溶解度，减少由氢化物引起氢脆的敏感性。锡和锆：属中性元素，在α-Ti和β-Ti中均有较大溶解度，常与其他元素同时加入，起补充强化作用。为保证耐热合金获得单相α组织，除铝以外，还加入锆和锡进一步提高耐热性；同时对塑性不利影响比铝小，使合金具有良好的压力加工性和焊接性能。钛合金中常见合金元素的作用钛合金中的常加入的合金元素：铝、锡、锆、钼、钒、铬、铁、硅、铜、稀土，其中应用最多的是铝。铝：除工业纯钛外，各类钛合金中几乎都添加铝，铝主要起固溶强化作用，每添加1％Al，室温抗拉强度增加50MPa。铝在钛中的极限溶解度为7.5％；超过极限溶解度后，组织中出现有序相Ti3Al(α2)，对合金的塑性、韧性及应力腐蚀不利，故一般加铝量不超过7％。铝改善抗氧化性，铝比钛还轻，能减小合金密度，并显著提高再结晶温度，如添加5％Al可使再结晶温度从纯钛600℃提高到800℃。铝提高钛固溶体中原子间结合力。钼、钒：β稳定元素中应用最多，固溶强化β相，并显著降低相变点、增加淬透性，从而增强热处理强化效果。含钒或钼的钛合金不发生共析反应，在高温下组织稳定性好；但单独加钒，合金耐热性不高，其蠕变抗力只能维持到400℃；钼提高蠕变抗力的效果比钒高，但密度大；钼还改善合金的耐蚀性，尤其是提高合金在氯化物溶液中抗缝隙腐蚀能力。硅量以不超过α相最大固溶度为宜，一般为0.25％左右。由于硅与钛的原子尺寸差别较大，在固溶体中容易在位错处偏聚，阻止位错运动，从而提高耐热性。稀土：提高合金耐热性和热稳定性。稀土的内氧化作用，形成了细小稳定的RExOv颗粒，产生弥散强化。由于内氧化降低了基体中的氧浓度，并促使合金中的锡转移到稀土氧化物中，这有利于抑止脆性α2相析出。此外，稀土还有强烈抑制β晶粒长大和细化晶粒的作用，因而改善合金的综合性能。合金元素的作用：⑴固溶强化：提高室温强度最显著的元素为铁、锰，铬、硅，其次为铝、钼、钒，而锆、锡、钽、铌强化效果差。⑵稳定α相或β相：合金元素提高或降低相变点。⑶增强热处理强化效果：β稳定元素增加合金淬透性。⑷消除有害作用：铝、锡防止ω相，稀土抑制α2相析出，β同晶元素阻制β相共析分解。⑸改善合金的耐热性：加入铝、硅、锆，稀士等。⑹提高合金的耐蚀性和扩大钝化范围：加钯、钌、铂，钼等。锰、铬：强化效果大，稳定β相能力强，密度比钼、钨等小，故应用较多，是高强亚稳定β型钛合金的主要加入元素。但它们与钛形成慢共析反应，在高温长期工作时，组织不稳定，蠕变抗力低；当同时添加β同晶型元素，特别是钼时，有抑制共析反应的作用。硅：共析转变温度较高(860℃)，加硅可改善合金的耐热性能，因此在耐热合金中常添加适量硅，加入锡能减少对氢脆的敏感性。钛锡系合金中，锡超过一定浓度后形成有序相Ti3Sn，降低塑性和热稳定性。为了防止有序相Ti3X(α2相)的出现，考虑到铝和其它元素对α2相析出的影响，Rosenberg提出铝当量公式。Al*=Al%+1/3Sn%+1/6Zr%+1/2Ga%+10[O]%<=8~9%只要铝当量＜8～9％，就不出现α2相合金元素对性能的影响α稳定元素：铝的固溶强化效果最大，锆、锡次之。锆、锡一般不单独加入，而是与其它元素复合加入。β同晶元素：合金元素浓度超过α相极限溶解度时，将进入α+β相区，此时合金元素优先溶于β相，因而β相具有更高的强度和硬度，合金强度将随组织中β相所占比例增加而提高，大约至α相和β相各占50％时强度达到峰值。再增加β相数量，强度反而有所下降。强化作用按钼、钒、钽、铌次序递减。共析型β稳定元素：对合金性能的影晌规律和β同晶型元素相似，特别是非活性共析元素铬、锰、铁在一般生产和热处理条件下，共析转变并不发生，因此可将钼、钒等组元同等对待，退火组织仍为α+β相。但在高温长期使用的耐热合金，非活性共析元素的存在，将降低材料的热稳定性。合金耐热性取决于金属基体键合能力、原子扩散过程及组织稳定性。钛合金耐热性与相图类型及成分的关系为：⑴单相固溶体的耐热性随溶解度增加而提高，当组织中出现第二相时则有所下降；因α+β两相组织在加热时发生α→β转变，相界附近原子扩散，且原子在β相中的扩散比α相快，这导致耐热性下降。所以，耐热合金以单相组织为宜，常用α型或近α型钛合金作为高温材料。⑵提高钛合金固态相变温度的合金元素，可改善耐热性。在相变温度附近，组织稳定性下降，原子活性增加，从而金属软化。因此，耐热合金的合金化应以α稳定元素(如铝)和中性元素(锡、锆)为主；β稳定化元素中，只有钼、钨（强烈提高钛原子键合能力）及硅、铜（提高共析转变温度）等元素，在适当浓度范围内可有效地增加合金的热强性。⑶某些金属间化合物的耐热性高，如Ti-Al系中Ti3Al(α2相、TiAl(γ)。典型钛合金TA7合金：为α型钛合金，属Ti-Al-Sn系(Ti-5Al-2.5Sn).合金元素作用：铝和锡起稳定α和固溶强化作用。性能特点：⑴具有中等强度和较高的耐热性，可在400℃下长期工作。⑵具有良好的低温性能和焊接性能。随温度降低，强度升高，塑性略有下降。间隙元素含量低的合金，在－250℃时仍保持良好的塑性,用于超低温高压容器，多以管材供应。⑶冷热加工性较差。轧制工艺对热成型影响较大，轧制温度为750℃左右，具有较好的热成型性，高温轧制塑性反而降低，原因是晶粒粗化，但通过交叉轧制改善组织，可提高热塑性。TC4(Ti-6Al-4V)：α+β型合金，国际上一种通用型钛合金，其用量占钛合金总消耗量50％左右。在航空工业上多用于做压气机叶片，盘和紧固件等；当间隙元素含量低时，具有良好的低温性能，可制作在－196℃下使用的低温容器。⑴合金成分特点：铝：基本组元，用以保证合金在常温及高温下的性能。钒：赋予合金热处理强化能力，可改善塑性；β同晶型元素，不存在共析反应，故组织稳定性较好，长期使用温度可达350℃。Ti-Al系合金形成ω相的危险以及减轻铝的偏析。TC4合金处于α+β相区，α＋β→β转变温度为996℃。在平衡条件下，β相约占7～l0％。⑵组织与性能特点TC4合金平衡组织为α+β，其形态为魏氏α+β和等轴α+β。热加工后组织取决于变形温度、变形量及随后热处理工艺。如在两相区加工，变形量小于50％，不能将粗大组织破碎，只有增大变形量才能将原β晶界、α和β条破碎；热轧温度提高，组织由等轴状变为网篮状和粗大魏氏组织，同时屈服强度略有下降，断裂韧性明显提高。950℃以下加热，冷却方式对性能的影响较小，合金具有较高的综合性能；950℃以上加热，合金强度随冷却速度增加而提高，但塑性、韧性下降，故TC4合金热处理温度不应越过950℃。⑶热处理：退火和淬火时效普通退火：750～800℃×1～2h＋空冷，得到不完全再结晶组织，故又称不完全退火。再结晶退火：930～950℃加热，以保证α相发生充分再结晶，随炉冷至540℃以下空冷。淬火时效工艺：930～950℃＋水冷＋540℃×4～8h。⑷性能特点：TC4合金综合性能良好，使用温度范围宽(400～-196℃)，合金组织和性能稳定，合金化简单，工艺易掌握，适合大规模生产（棒料、锻件和中厚板材）。当合金组织为细小等轴α+β组织，在800～925℃范围内，以一定变形速率进行拉伸，合金呈现超塑性。据此可生产出精密的复杂锻件和钣金件，以减少工序，降低成本。性能不足：如冷变形性能差，难于轧制成薄板和薄壁管材；淬透性低(小于25mm)，限制了时效强化的应用。TB5（Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al）高韧性合金，冷成型性能优异，薄板、带材和箔材。固溶时效处理后其强度可超过TC4合金约50％，性能均匀。如在B1轰炸机上用它制作的零件达250个，用它取代强度较低的TA7和必须热成型的TC4合金。合金的冷成型性能优良、各向异性较小，适于钣金成型。TB5合金具有很好的超塑性，在680～900℃下拉伸，当变形速率ε=10－4～10－8s-1时，延伸率可达400～490％，应变速率敏感系数m=0.35～0.40，适于航空部门制造形状复杂的零件和蜂窝结构。TB5合金的Tβ为760±5℃。加热到800℃水冷或空冷，得到最低的屈强比和较高的塑性，固溶处理后的组织为单相β，这对于冷成型十分有利。固溶温度过低(如700℃)或过高(如900℃)，因组织中存在较多的α相或β晶粒粗大，均会提高屈强比和降低塑性，对冷成型不利。TB6（Ti-10V-2Fe-3Al）近β型高强高韧合金，具有高淬透性和优良成型性,适用于做航空锻件。σb≥1105MPa时，K1c≥60MPam-0.5。该合金已用于波音757客机和F-18战斗机等，用该合金代替TC4合金可以减重20％，用它代替30CrMnSiA时，可减重40％。Tβ≈800～810℃，加热到Tβ以上淬火，β相处于机械不稳定状态，Ms点低于室温，但形变诱发马氏体转变点Ms高于室温，在淬火应力作用下，发生应力诱发马氏体转变，形成少量α″，并且发生β→ω转变，故淬火得到α″+ω＋βm。两相区加热淬火，组织中还存在初生α相。该合合金淬火时效工艺为740℃×2h＋水淬＋520℃×8h＋空冷。在β区锻造后直接进行时效(500℃×8h)可获得更高的综合性能：σb=1184MPa，δ5=14.6％，ψ=48.5％，K1c=101.8MPam-0.5；普通固溶时效后的性能：σb=1125MPa，δ5=12.3％，ψ=39.1％，K1c=68.8MPam-0.5.TB6在α+β区轧制或β区轧制状态下，具有优良超塑性，在750℃、变形速率1.7×10-4S-1时，延伸率可达650％。合金中β稳定化元素含量高，特别是含有β共析元素铁，很容易形成铁偏析。在富铁区因β转变温度下降而形成一种不含α相或β相稀少的区域，即所谓β斑点。严重的β斑点会降低合金的塑性和低周疲劳性能。常规锻造或近β锻造对改善β斑点无效，因为α和β两相存在时，铁的扩散受到相界阻碍。β锻造和锻后水冷有利减轻β斑点，因为锻后水冷储存的畸变能有利于铁的扩散。减少铁偏析有效方法是使电极中铁分布均匀和控制二次熔炼电流大小，如用铁粉代替V-Fe中间合金加入。可使Φ37mm铸锭截面上铁偏差小于0.08％。纵询偏差仅为0.15％。高温钛合金：可在400℃以上长期工作的钛合金。主要用于航空发动机的压气机盘和叶片等，用它代替部分钢，可使发动机减重，提高推重比。高温钛合金主要性能指标：高温强度、蠕变强度和高温热稳定性。后者是指合金在一定温度下，对于应力或非应力状态暴露后保持塑性和韧性的能力。通常用暴露前后断面收缩率或断裂韧性K1c的变化来衡量。高温暴露后的室温ψ大于未暴露时的60％，则为热稳定，否则是不稳定。影响热稳定性的主要因素有两个。一个是高温长期暴露过程中内部组织的变化，如出现有序相Ti3Al、剩余β相分解、硅化物的沉淀和聚集等；另一个是氧的渗入形成污染层，使合金变脆。而表面污染层比内部组织变化对热稳定的影响更大。高温钛合金成分特点：组元多，合金元素有铝、锡、锆、钼、硅、铌、稀土等。硅对耐热性有利作用是肯定的，硅和钼共存时作用更显著。铝、锡、锆固溶强化α相，可改善室温和高温性能。稀土能阻止β晶粒长大，细化晶粒，并提高热稳定性和耐热性。大多数高温钛合金成分为Ti-A1-Sn-Zr-Si系合金，我国还添加了稀土(Ce、Y、Nd、Gd)。高温钛合金组织特点：以α相为基体加上少量β相，即近α合金。它保留α合金耐热性和热稳定性高的优点，同时兼有α+β型合金强度高和塑性好的特点。为获得最佳的蠕变性能，近α合金使用状态最好是片状组织，但室温塑性和疲劳性能不如等轴组织好。如果加工工艺能保证得到细小β晶粒和细片尺寸的魏氏组织，就可以获得满意的综合性能，如IMI685合金已采用了β加工和β热处理，得到针状组织，改善了耐热性能。钛的应用民用飞机的上各种材料用量的变化趋势：复合材料和钛合金的用量不断增多。波音民机机体上钛合金和复合材料的用量（%）钛在航空航天工业的应用在航空工业中，为减轻飞机重量，提高飞机的推重比以提高飞机的性能，自1949年钛用于飞机构件以来，其用量与日俱增。例如，1947年美国 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的第一代B52轰炸机，用钛量为660磅，占结构重量的0.8%，而1956年设计制造的B52轰炸机，则用了近2000磅钛，超过结构重量的2%。时至今日，钛在军用飞机F15战斗机上的用量已达结构重量的35%，在改进的新型战斗机F22上，钛的用量占33%。钛在民用飞机上的用量也有明显地增长，如在最新设计的波音777飞机上，钛的用量达到结构重量的10%。钛在航空工业，作为结构材料主要用于飞机上的发动机和骨架。在发动机上，钛合金用量以达25%左右，其中大部分用于风扇、压气机盘和叶片以及导管和机壳。在飞机骨架上，用钛代替其它材料主要是钛的密度小，强度高，能大量减轻重量。现在，民用飞机用钛量约占构架重量的20~25%，其它还包括飞机的舱壁、防水设备和空调管，军用飞机的整流装置、龙骨和机身等。在航天工业中，钛也得到广泛应用。其中主要有战略火箭发动机的部分零件，卫星天线等。钛在舰船方面的应用海底资源勘探用钛根据国外最新公布的数据，在海洋中，除石油资源外，还蕴藏着黄金70亿吨，白银133亿吨，铀40亿吨，这些极其宝贵的资源，正等待着人类用现代技术去探测和开发。目前，美、日、法等国家都已研制出各种先进的钛深潜器、潜艇、海底实验室装置来进行海底资源调查研究。1974年，美国用钛合金制造了“Alvin”号深潜器耐压壳体和浮力球，使深潜器下潜深度达3600米。1979年，美国又用相同的钛材料制造了第二艘深潜器，他们还 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 用底氧级的钛合金制造下潜深度为6100米的DSSV号调查深潜器。　　日本在“深海2000”号调查船上选用了钛合金的耐压壳体。“深海6500”号的建造计划已完成，其耐压壳体仍将采用钛合金。日本声称，“深海6500”号一旦下水，则日本近海所有大陆架都可以探测。法国建造了一艘6000m级的“SM97”号潜水调查船，其耐压壳体也是用钛合金制造的。1981年，法国还用钛合金建造了一个直径2.10米的半球形海底实验室，用钛量达5.5吨，价值100多万法国法郎。该实验室的工作深度为6000米。　　中国也在1987年成功地研制出世界上第一套钛制盔甲式常压潜水器，用于近海资源开发及海军军事工程。钛在海军装备上的应用　核动力潜艇：前苏联从1970年开始建造ALFA级核动力潜艇，至今已有四艘服役。该潜艇的耐压壳体均用钛合金制造，每艘潜艇用钛量为3500吨，下潜深度为900米，水面航速16节，水下航速42节，潜艇尺寸为79.3×10×7.6m。　　水翼艇：水翼艇的壳体、水翼和支柱以及联动机构和传动臂使用了钛合金。　　舰艇螺旋浆：用钛合金制造船用螺旋浆，解决了海水冲刷腐蚀和空泡腐蚀等问题，因此舰艇螺旋浆大量使用钛合金制造。钛在民用船舶上的应用在民用船舶上，钛金属主要用来制造（主发动机透平）凝汽器、钛板式换热器、海水淡化装置和管式天线等。　　现在，美国、日本一些先进国家试用钛板制造高级游艇的船体及其它部件，一些高级賽艇也大量采用钛金属制造。钛在海洋石油开采中的应用世界石油资源的极限储量是10000亿吨，可采量约3000亿吨，其中海底储量约1300亿吨。因此许多国家都在加紧研制海上石油开采设备。目前，美国在这一海域的钻井平台上大约使用了100多台钛换热器。　　海上采油平台上的石油提升管路系统，也大量采用钛合金制造。还有钛泵、钛阀、钛紧固件也大量采用。海上石油勘探测井仪器外壳也已大量使用了钛合金，测井深度超过6000米。钛在海洋工程中的其它应用海洋化工生产装置：如利用海水制取氯化镁，用钛合金制造加热室等装置;　　海水养殖业：例如，沿海人工养殖石斑鱼，用钛制造养殖网箱，带来极好的效益。日本人用海水养殖狮鱼、比目鱼、鳗鱼等，采用大量钛金属网，并用钛管热交换器维持一定的海水温度。　　此外，钛金属还可以用来做海中航标架、海滨浴场安全浮标、海上运动赛艇、冲浪板、海底电缆、海底挖掘机等。钛在军工方面的应用钛在军事工业方面用途很广。目前已应用和试验应用的有：迫击炮身管，反坦克导弹，导弹发射器，坦克防护板，防弹背心等方面。钛及钛合金在医学上的应用在人体内使用金属制品已有400余年历史，最早是英国菲托尼乌斯(Fetronnius)用金板等纯金属修补颅骨及镶牙用，其后用银、铜以及价值便宜的铁片、铁丝等金属固定骨折及稳定关节，直到l9世纪30年代才开始应用铸态Co—Cr—Mo合金，到了第二次世界大战期间采用AISI316不锈钢。随着医学的发展，一些塑料制品、合成织物也被采用，但都具有一定的缺点，例如耐磨性和抗腐蚀性能差。随着冶金工业的发展，美国、英国、日本等国家已采用铸态和加工态的金，不锈钢、Zr、Nb、Fe、Ti及其合金也逐渐为医学上所采用。目前美国每年所采用的金属植入件达200万件以上，单纯臀部植入件：骨盆、关节、股骨等亦达5万件以上。我国自1968年开始用牙托粉和不锈钢制成人造股骨头应用于临床，取得一定的效果，但发现它们在组织结合处有断裂现象，且在人体内受气离子作用，发现有腐蚀现象。自1972年国内开始从事研制钛及其合金在医学上特别是在矫形外科方面的应用，取得了很大成果。钛在建筑业方面的应用日本在多雪地方、海滨和空气污染严重的都市，采用钛材作房屋屋顶、内外装饰材料，这在世界尚属首创，欧美各国对此极为关注。　　1983年，在日本钛协会内，与海水淡化组、海洋、土木组并列成立了建筑组，探索钛在建材方面的开发与利用。1987年，日本将钛材定为“不燃材料”后，进一步推动了钛在建材领域的应用。　钛作为建材应用始于1973年，其用钛实例最初为日本大分县佐贺关街的早吸日女神社的屋顶（50M2),其后规模大的是希腊巴特农神殿(9T)，在近代公共建筑方面的应用有东京电力馆的屋顶(720M2,1T)，以上可以说是建筑用钛的开端。随后，在大阪的钢铁特约店三荣金属的新建公司（9层建筑的三角大楼）的外壁（遮蔽壁）上全部采用钛材，其纯钛板规格为0.6mm×200mm×850mm,约1500M2总重量约5吨，日本天主教堂加固修理工程约使用7吨，茨城县水户市艺术馆的纪念塔全部工程用钛重达30吨，而静岗世界真光明教神殿的屋顶、龙骨、和山型墙人字板使用钛材重达90吨，这是目前用钛量最大的。此外，钛材还用于屋面、窗框、屋檐、山墙、防雨墙屏障、围栏、外部装饰壁板、内装饰材、以及纪念碑、墓志铭、名牌、厢屋、化妆柱和空气调节器等。钛发展的制约金属钛及其化合物和合金的应用均愈来愈广泛，然而，金属钛的提炼技术目前采用的是真空炉熔炼技术、真空感应电炉熔炼技术、等离子感应炉真空炉熔炼包括真空铸造，是生产难熔、稀有和活性金属的基本方法之一，是获得高纯度、高质量金属材料的现代技术之一，现已发展到较完善的阶段，有多种熔炼设备，如真空感应炉、真空电弧炉及电子束炉等。真空感应电炉主要用于熔炼高温及精密合金，可铸锭也可铸造铸件，也可为真空电弧炉等提供重熔锭坯，并常用于废钛的重熔回收。真空感应炉已有成套和系列化产品。1t以上的炉子，可在不破坏真空条件下连续进行熔炼。在采用真空技术的熔炼炉中，自耗电极电弧炉对电极的质量要求很高，对原料要求也较高；电子束炉、等离子炉要求电源功率较大，成本相对提高。但是无论是那种冶炼方法，效率仍有待提高，并且亟需解决冶炼过程中出现的环境污染的问题，无法得到成分均匀准确、杂质含量低的钛化合物及钛合金，与此同时，钛合金锭坯的锻造、轧制和挤压技术也需要完善。