鈦是20世紀50年代發展起來的一種重要的結構金屬，鈦合金因具有強度高、耐蝕性好、耐熱性高等
特點而被廣泛用於各個領域。世界上許多國傢都認識到鈦合金材料的重要性，相繼對其進行研究開
發，並得到瞭實際應用。20世紀50～60年代，主要是發展航空發動機用的高溫鈦合金和機體用的結
構鈦合金，70年代開發出一批耐蝕鈦合金，80年代以來，耐蝕鈦合金和高強鈦合金得到進一步發展
。鈦合金主要用於制作飛機發動機壓氣機部件，其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件
20世紀50～60年代，主要是發展航空發動機用的高溫鈦合金和機體用的結構鈦合金，70年代開發出
一批耐蝕鈦合金，80年代以來，耐蝕鈦合金和高強鈦合金得到進一步發展。耐熱鈦合金的使用溫度
已從50年代的400℃提高到90年代的600～650℃。A2(Ti3Al)和r（TiAl）基合金的出現，使鈦在發
動機的使用部位正由發動機的冷端（風扇和壓氣機）向發動機的熱端（渦輪）方向推進。結構鈦合
金向高強、高塑、高強高韌、高模量和高損傷容限方向發展。
另外，20世紀70年代以來，還出現瞭Ti-Ni、Ti-Ni-Fe、Ti-Ni-Nb等形狀記憶合金，並在工程上獲
得日益廣泛的應用。
目前，世界上已研制出的鈦合金有數百種，最著名的合金有20～30種，如Ti-6Al-4V、Ti-5Al-
2.5Sn、Ti-2Al-2.5Zr、Ti-32Mo、Ti-Mo-Ni、Ti-Pd、SP-700、Ti-6242、Ti-10-5-3、Ti-1023、
BT9、BT20、IMI829、IMI834等[2,4]。
鈦是同素異構體，熔點為1668℃，在低於882℃時呈密排六方晶格結構，稱為α鈦；在882℃以上
呈體心立方晶格結構，稱為β鈦。利用鈦的上述兩種結構的不同特點，添加適當的合金元素，使其
相變溫度及相分含量逐漸改變而得到不同組織的鈦合金（titanium alloys）。室溫下，鈦合金有
三種基體組織，鈦合金也就分為以下三類：α合金,(α+β)合金和β合金。中國分別以TA、TC、TB
表示。
它是雙相合金，具有良好的綜合性能，組織穩定性好，有良好的韌性、塑性和高溫變形性能，能較
好地進行熱壓力加工，能進行淬火、時效使合金強 鈦合金制武器
化。熱處理後的強度約比退火狀態提高50%～100%；高溫強度高，可在400℃～500℃的溫度下長期
工作，其熱穩定性次於α鈦合金。
三種鈦合金中最常用的是α鈦合金和α+β鈦合金；α鈦合金的切削加工性最好，α+β鈦合金次之
，β鈦合金最差。α鈦合金代號為TA，β鈦合金代號為TB，α+β鈦合金代號為TC。
鈦合金按用途可分為耐熱合金、高強合金、耐蝕合金（鈦-鉬，鈦-鈀合金等）、低溫合金以及特殊
功能合金（鈦-鐵貯氫材料和鈦-鎳記憶合金）等。典型合金的成分和性能見表。
熱處理 鈦合金通過調整熱處理工藝可以獲得不同的相組成和組織。一般認為細小等軸組織具有較
好的塑性、熱穩定性和疲勞強度；針狀組織具有較高的持久強度、蠕變強度和斷裂韌性；等軸和針
狀混合組織具有較好的綜合性
常用的熱處理方法有退火、固溶和時效處理。退火是為瞭消除內應力、提高塑性和組織穩定性，以
獲得較好的綜合性能。通常α合金和（α+β）合金退火溫度選在（α+β）─→β相轉變點以下
120～200℃；固溶和時效處理是從高溫區快冷,以得到馬氏體α′相和亞穩定的β相,然後在中溫區
保溫使這些亞穩定相分解，得到α相或化合物等細小彌散的第二相質點，達到使合金強化的目的。
通常(α+β)合金的淬火在(α+β)─→β相轉變點以下40～100℃進行，亞穩定β合金淬火在(α+
β)─→β相轉變點以上40～80℃進行。時效處理溫度一般為450～550℃。
總結，鈦合金的熱處理工藝可以歸納為：
消除應力退火：目的是為消除或減少加工過程中產生的殘餘應力。防止在一些腐蝕環境中的化學侵
蝕和減少變形。
完全退火：目的是為瞭獲得好的韌性，改善加工性能，有利於再加工以及提高尺寸和組織的穩定性
。
固溶處理和時效：目的是為瞭提高其強度，α鈦合金和穩定的β鈦合金不能進行強化熱處理，在生
產中隻進行退火。α+β鈦合金和含有少量α相的亞穩β鈦合金可以通過固溶處理和時效使合金進
一步強化。
此外，為瞭滿足工件的特殊要求，工業上還采用雙重退火、等溫退火、β熱處理、形變熱處理等金
屬熱處理工藝。
鈦無毒、質輕、強度高且具有優良的生物相容性，是非常理想的醫用金屬材料，可用作植入人體的
植入物等。目前，在醫學領域中廣泛使用的仍是Ti-6Al-4v ELI合金。但後者會析出極微量的釩和
鋁離子，降低瞭其細胞適應性且有可能對人體造成危害，這一問題早已引起醫學界的廣泛關註。美
國早在20世紀80年代中期便開始研制無鋁、無釩、具有生物相容性的鈦合金，將其用於矯形術。日
本、英國等也在該方麵做瞭大量的研究工作，並取得一些新的進展。例如，日本已開發出一系列具
有優良生物相容性的α+β鈦合金，包括Ti-15Zr-4Nb_4ta-0.2Pd、Ti-15Zr-4Nb-aTa-0.2Pd-
0.20~0.05N、Ti-15Sn-4Nb-2Ta-0.2Pd和Ti-15Sn-4nb-2Ta-0.2Pd-0.20，這些合金的腐蝕強度、疲
勞強度和抗腐蝕性能均優於Ti-6Al-4v ELI。與α+β鈦合金相比，β鈦合金具有更高的強度水乎，
以及更好的切口性能和韌性，更適於作為植入物植入人體。在美國，已有5種β鈦合金被推薦至醫
學領域，即TMZFTM（TI-12Mo-^Zr-2Fe）、Ti-13Nb-13Zr、Timetal 21SRx（TI-15Mo-2.5Nb-0.2Si
）、Tiadyne 1610（Ti-16Nb-9.5Hf）和Ti-15Mo。估計在不久的將來，此類具有高強度、低彈性模
量以及優異成形性和抗腐蝕性能的廬鈦合金很有可能取代目前醫學領域中廣泛使用的Ti-6Al-4V
ELI合金[28,32]。
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