钛及钛合金PDF电子书下载

1概论 1

1.1 钛发展简史 1

1.2 钛和钛合金制品的应用领域 2

1.3 钛和钛合金及钛材制品分类 4

参考文献 8

2钛和钛合金的主要性质 10

2.1 物理性质 10

2.2 化学性质 11

2.3 晶体结构 13

2.4 弹性特征 14

2.5 形变模式 15

2.5.1 滑移模式 16

2.5.2 孪晶形变 17

2.6 相图 19

2.7 相变 23

2.7.1 马氏体相变 23

2.7.2 形核与扩散生长 25

2.8 硬化机理 27

2.8.1 α相硬化 27

2.8.2 β相硬化 28

2.9 一些基本的物理化学性能 32

2.9.1 扩散性 33

2.9.2 腐蚀行为 35

2.9.3 氧化性 38

参考文献 39

3我国钛工业发展状况 42

3.1 海绵钛 42

3.1.1 我国海绵钛进出口情况分析 45

3.1.2 我国海绵钛需求情况分析 45

3.1.3 我国海绵钛生产的主要特征及在全球中的地位 46

3.2 钛锭 47

3.2.1 我国钛锭的主要生产企业 49

3.2.2 我国钛锭的进出口及需求 50

3.3 钛合金 51

3.3.1 高温钛合金 51

3.3.2 高强钛合金 52

3.3.3 船用钛合金 53

3.3.4 阻燃钛合金 54

3.3.5 低成本钛合金 55

3.3.6 低温钛合金 55

3.3.7 医用钛合金 56

3.4 钛加工材 58

3.4.1 我国钛加工材生产企业情况及进出口分析 61

3.4.2 我国钛加工材需求情况分析 62

3.4.3 我国钛加工材生产的主要特征及在全球中的地位 65

3.5 钛装备 66

3.6 钛加工材在各行业的应用 68

3.6.1 化工行业应用情况 69

3.6.2 PTA行业应用情况 74

3.6.3 无机盐行业应用情况 77

3.6.4 航空航天领域应用情况 78

3.6.5 体育休闲领域应用情况 83

3.6.6 医疗领域应用情况 84

3.6.7 冶金领域应用情况 85

3.6.8 电力领域应用情况 86

3.6.9 船舶领域应用情况 93

3.6.10 汽车行业应用情况 100

3.7 国内主要生产企业 103

3.7.1 遵义钛业股份有限公司 103

3.7.2 宝钛集团有限公司 105

3.7.3 湖南湘投金天科技集团有限责任公司 110

3.7.4 西部超导材料科技有限公司 113

3.7.5 西部材料股份有限公司 117

参考文献 118

4国外钛工业发展状况 119

4.1 世界钛工业的发展 119

4.2 海绵钛 125

4.2.1 全球海绵钛的产量 125

4.2.2 全球海绵钛贸易情况 126

4.3 国外海绵钛生产企业概况 127

4.3.1 美国的海绵钛生产企业 127

4.3.2 日本的海绵钛生产企业 128

4.3.3 独联体海绵钛生产企业 131

4.4 国外钛锭的产能、产量和贸易 135

4.4.1 国外钛锭的产能和产量 135

4.4.2 国外钛锭的贸易 136

4.5 国外钛材的产能、产量和贸易 136

4.5.1 国外钛材的产能和产量 136

4.5.2 国外钛材的贸易 137

4.6 国外钛材的应用领域 138

4.6.1 钛材在国外各个领域的应用 138

4.6.2 美国钛材在各领域的应用 139

4.6.3 日本钛材在各领域的应用 139

4.6.4 俄罗斯钛材在各领域的应用 140

4.6.5 各地区国家钛材应用领域的差异 140

4.7 各国在世界钛行业中的地位及影响 141

4.7.1 各国地位综述 141

4.7.2 各国主要海绵钛和钛材生产企业概述 141

4.8 世界钛行业发展分析 146

4.8.1 全球6次大的波动情况分析 146

4.8.2 全球钛材企业的上、下游合作情况 147

参考文献 147

5钛资源及钛矿的采选 149

5.1 钛矿类型 149

5.2 国外钛资源 151

5.3 国外钛矿的生产状况 152

5.4 我国钛资源 154

5.5 我国钛矿的生产状况 155

5.6 钛矿的开采和选矿 156

5.6.1 钛矿的开采及应用 156

5.6.2 钛铁矿及相关矿物的物理性质 157

5.6.3 矿物的选矿方法 158

5.6.4 钛矿的选矿 160

5.7 【例1】提高钛粗精矿品位的研究 163

5.7.1 试验研究方法及技术路线 163

5.7.2 试验的主要设备 164

5.7.3 原矿工艺矿物学研究 164

5.7.4 主要矿物的选矿工艺特征 166

5.7.5 粗精矿工艺矿物学研究 173

5.7.6 选矿试验研究 176

5.7.7 验证试验 197

5.7.8 主要结论 199

5.8 【例2】钛选厂的流程考察及改进研究 200

5.8.1 试验研究方法 200

5.8.2 钛选厂流程考察 201

5.8.3 验证试验及现场改造 216

5.8.4 选钛工艺试验研究 222

5.9 钛选厂尾矿的综合回收利用研究 235

5.9.1 试验研究方法及矿样工艺矿物学分析 235

5.9.2 选矿试验研究 239

参考文献 263

6富钛料的生产 269

6.1 富钛料概述 269

6.2 还原锈蚀法生产人造金红石 270

6.3 稀硫酸浸出法生产人造金红石 270

6.4 稀盐酸浸出法生产人造金红石 271

6.5 选择氯化法生产人造金红石 272

6.6 电炉熔炼法生产钛渣 272

6.6.1 国外钛渣生产状况 273

6.6.2 国内钛渣生产状况 276

6.7 钛精矿直接制取富钛料工艺研究 277

6.7.1 研究内容 277

6.7.2 试验原理 277

6.7.3 试验材料及方法 285

6.7.4 试验结果及讨论 291

6.7.5 小结 303

6.8 大型密闭直流电弧炉冶炼钛渣研究 304

6.8.1 直流电弧炉概述 304

6.8.2 钛渣冶炼工艺流程概述 306

6.8.3 DC炉的结构 308

6.8.4 DC炉还原冶炼原理分析 309

6.8.5 DC炉冶炼钛渣半工业试验 315

6.8.6 DC炉工业试生产 320

6.8.7 DC炉烟气处理系统分析及利用 345

6.8.8 DC炉熔炼酸溶渣工艺控制 360

6.8.9 小结 370

6.9 大型密闭直流电弧炉冶炼钛渣烟尘回收利用研究 371

6.9.1 钛渣烟尘 371

6.9.2 钛渣烟尘的酸浸试验 373

6.9.3 钠化焙烧－浸出－煅烧制取富钛料试验研究 378

6.10 电炉钛渣制备富钛料研究 386

6.10.1 电炉钛渣制备富钛料的研究现状 386

6.10.2 电炉钛渣的相组成和形成机理研究 388

6.10.3 电炉钛渣常压酸浸试验研究 390

6.10.4 试验结果与讨论 391

6.10.5 电炉钛渣高压酸浸试验研究 394

6.10.6 电炉钛渣高压碱浸酸浸试验研究 399

6.10.7 小结 414

参考文献 415

7高品质钛渣（UGS）的制备 426

7.1 绪论 426

7.2 UGS渣的研究现状 426

7.3 UGS钛渣生产工艺机理研究的研究内容及难点 427

7.3.1 主要研究内容 427

7.3.2 技术难点 428

7.4 技术指标及工艺路线 428

7.4.1 技术指标 428

7.4.2 工艺路线 428

7.5 钛渣焙烧－酸浸工艺研究 429

7.5.1 钛渣性质 429

7.5.2 钛渣焙烧试验参数的影响 430

7.5.3 钛渣酸浸试验条件的影响 432

7.5.4 过程机理研究 433

7.5.5 钛渣品位 436

7.5.6 小结 438

7.6 钛渣焙烧－酸浸过程的热力学 438

7.6.1 热力学机理 438

7.6.2 钛渣焙烧热力学 441

7.6.3 不同碱渣比对钛渣改性效果的影响 442

7.7 钛渣焙烧－酸浸过程中的动力学 446

7.7.1 动力学机理 446

7.7.2 焙烧动力学 449

7.7.3 动力学计算 450

7.7.4 试验验证 453

7.8 酸浸动力学 454

7.8.1 不同酸浸温度对酸浸效果的影响 454

7.8.2 不同酸浓度对酸浸效果的影响 454

7.8.3 不同搅拌速度对酸浸效果的影响 455

7.8.4 酸浸动力学计算 456

7.8.5 试验验证 457

7.8.6 小结 459

7.9 制粒工艺及机理研究 459

7.9.1 制粒机理 459

7.9.2 制粒工艺 460

7.9.3 制粒评价体系 462

7.10 技术总结 462

参考文献 463

8钛生产及成型工艺技术 465

8.1 海绵钛生产 465

8.2 熔炼 469

8.2.1 真空电弧重熔（VAR） 470

8.2.2 冷床熔炼（CHM） 473

8.2.3 与熔炼相关的缺陷 476

8.3 主要工艺 479

8.4 部件成型 484

8.4.1 锻造 484

8.4.2 环形轧制 486

8.4.3 金属切削（机加工） 489

8.5 近净成型工艺 490

8.5.1 铸造 490

8.5.2 粉末冶金 493

8.5.3 激光成型 496

8.5.4 传统片材的成型 498

8.5.5 超塑成型和扩散黏结 499

8.6 常规连接方法 503

8.6.1 熔焊 503

8.6.2 摩擦焊 508

8.7 表面处理 511

8.7.1 喷射硬化 511

8.7.2 激光冲击工艺 514

8.7.3 化学铣削（蚀刻） 516

8.7.4 电化学加工 517

8.8 检测方法 518

8.8.1 超声波检测 519

8.8.2 射线检测 522

8.8.3 表面侵蚀检测 522

8.8.4 涡流探伤 523

8.8.5 染色探伤 524

8.8.6 表面复型法 525

8.9 表征方法 526

8.9.1 光学显微镜 526

8.9.2 电子显微镜 528

8.9.3 X射线衍射 534

8.9.4 机械测试 535

8.10 一些新的进展 536

8.10.1 钛的新生产方法 536

8.10.2 摩擦搅拌处理 538

8.10.3 低塑性抛光 540

8.10.4 聚焦离子束仪的应用 543

8.10.5 用于结构／性能相关性的神经网络 547

参考文献 551

9工业纯钛（CP钛）和α合金 555

9.1 加工和微观结构 556

9.1.1 材料加工 556

9.1.2 零件加工工艺 560

9.2 微观结构及组成和性质 561

9.3 性质和应用 570

参考文献 573

10（α＋β）合金 575

10.1 加工工艺和微结构 575

10.1.1 完全片状微结构 575

10.1.2 双相微结构 578

10.1.3 完全等轴微结构 581

10.2 微结构和力学性能 585

10.2.1 完全片状微结构 586

10.2.2 双相微结构 592

10.2.3 全等轴微结构 597

10.2.4 时效和氧含量的影响 601

10.2.5 β相中次生α相的作用 604

10.2.6 晶体织构的作用 606

10.3 性质和应用 609

参考文献 614

11高温钛合金 617

11.1 加工工艺和微结构 618

11.2 微结构和力学性能 619

11.3 性质和应用 624

11.4 新的进展 626

11.4.1 静态疲劳强度 626

11.4.2 Ni杂质对蠕变强度的影响 632

参考文献 634

12 β钛合金 636

12.1 加工工艺和微结构 636

12.1.1 β退火微结构 636

12.1.2 β加工工艺微结构 640

12.1.3 完全转变加工工艺微结构 642

12.1.4 双相微结构 644

12.2 微结构和力学性能 647

12.2.1 加工工艺路线的影响 648

12.2.2 时效硬化影响 657

12.2.3 β晶粒尺寸影响 660

12.3 性能和应用 662

12.4 一些新的进展 667

12.4.1 屈服应力对Ti-6246性能的影响 667

12.4.2 Ti-5553性能的优化 671

12.4.3 β21S中α析出物分布 672

参考文献 675

13钛基金属间化合物 678

13.1 合金化和微结构 678

13.2 微结构和性能 687

13.2.1 α2合金和斜方晶系合金 687

13.2.2 γ合金 692

13.3 应用 693

13.4 γ合金LPT叶片 696

参考文献 700

14钛基复合物 703

14.1 加工工艺 703

14.2 性质 707

14.2.1 拉伸性能 707

14.2.2 疲劳性能 708

14.2.3 蠕变性能 710

14.3 应用 711

参考文献 714

15氢化钛及合金粉的制备 716

15.1 概述 716

15.1.1 技术原理及创新点 716

15.1.2 创新点分析 719

15.2 与国内外相关技术比较 719

15.3 技术分析 721

15.3.1 技术目标 721

15.3.2 技术目标实现情况 721

15.3.3 试验方案确定 721

15.4 氢化工艺研究 722

15.4.1 钛吸氢机理研究 722

15.4.2 氢化工艺研究 724

15.4.3 球磨工艺研究 727

15.4.4 破碎分级工艺研究 729

15.4.5 脱氢工艺研究 732

15.5 生产线的建设 738

15.5.1 主要建设内容 738

15.5.2 安全防爆措施 739

15.5.3 生产线主要设备 740

15.5.4 生产线运行效果 740

15.5.5 高品质氢化钛及钛粉制备 742

15.6 氢化合金粉末制备研究 745

15.6.1 氢化铌及氢化锆制备工艺研究 745

15.6.2 Ti-13Nb-13Zr氢化合金粉的研究 747

15.6.3 铝合金添加剂的制备 750

参考文献 753

16钛眼镜型材和加工工艺 754

16.1 概述 754

16.2 生产工艺流程确定 754

16.3 钛眼镜型材加工工艺 754

16.3.1 试验主要设备 754

16.3.2 原料选择 756

16.3.3 辊拉模及压力模的设计和制作 756

16.3.4 润滑剂的选择 758

16.3.5 清洗、碱洗、酸洗工艺条件确定 759

16.3.6 热处理工艺条件确定 760

16.3.7 焊接工艺确定 761

16.3.8 产品的表面处理 762

16.3.9 产品的校直 763

16.3.10 各工序型材质量检验 763

16.4 试验结果和讨论 764

16.4.1 钛槽形丝产品 764

16.4.2 α型钛铰链产品 765

16.4.3 电焊丝产品 765

16.4.4 主要工序讨论 766

16.4.5 小结 772

16.5 β钛合金眼镜型材研制 772

16.5.1 新型β钛合金的成分设计和制备工艺条件 772

16.5.2 β钛合金的金相组织 777

16.5.3 β钛合金断口分析 778

16.6 β钛合金眼镜型材加工工艺 778

参考文献 780

17生物医用钛及钛合金的粉末冶金制备工艺 783

17.1 绪言 783

17.1.1 生物医用金属材料 783

17.1.2 生物医用钛及钛合金 786

17.2 钛及钛合金的传统粉末冶金制备方法 792

17.3 钛及钛合金的新型粉末冶金制备方法 793

17.4 国内外采用粉末冶金工艺制备钛及钛合金的研究状况 794

17.4.1 国内研究进展 794

17.4.2 国外研究进展 795

17.5 试验方法及基本工艺 797

17.5.1 试验原料、仪器及设备 797

17.5.2 试验方案 801

17.5.3 样品特性测量与表征 801

17.6 烧结过程中氢化物脱氢热力学和动力学分析 803

17.6.1 引言 803

17.6.2 氢化物脱氢的热力学 804

17.6.3 氢化钛压坯脱氢动力学分析 809

17.6.4 小结 814

17.7 氢化钛烧结脱氢规律研究 815

17.7.1 引言 815

17.7.2 Ti-H体系 815

17.7.3 TiH2脱氢规律研究 817

17.7.4 TiH2烧结脱氢工艺的选择 824

17.7.5 小结 824

17.8 氢化钛烧结制备纯钛及Ti-6Al-4V合金研究 825

17.8.1 引言 825

17.8.2 试验过程 825

17.8.3 TiH2烧结制备纯钛工艺影响因素研究 827

17.8.4 纯钛烧结样的性能测试分析 837

17.8.5 氢化钛烧结制备Ti-6Al-4V合金研究 841

17.8.6 纯钛及Ti-6Al-4V合金烧结样压力加工 848

17.8.7 小结 851

17.9 粉末冶金法制备Ti-13Nb-13Zr合金的研究 853

17.9.1 引言 853

17.9.2 合金配制及粉末混合 854

17.9.3 冷等静压成型 854

17.9.4 脱氢－烧结工艺选择 856

17.9.5 Ti-13Nb-13Zr合金烧结工艺研究 859

17.9.6 近净成型生物医用人体骨骼的研制 872

17.9.7 Ti-13Nb-13Zr合金烧结样物相分析 873

17.9.8 Ti-13Nb-13Zr合金烧结组织和性能 875

17.9.9 小结 879

参考文献 881

18钛的特殊性质和其他一些应用 887

18.1 超导性 887

18.2 阻燃性 890

18.2.1 钛燃烧现象学 891

18.2.2 降低燃烧危险的合金选择 892

18.3 储氢 893

18.4 形状记忆效应 894

18.4.1 形状记忆效应现象 894

18.4.2 形状记忆合金的应用 897

18.5 汽车上的应用 898

18.6 与体育相关的应用 899

18.7 外观上相关应用 901

18.8 钛的一些新进展 903

18.8.1 生物医学材料 903

18.8.2 外观上应用的相关问题 905

参考文献 907

附录 909

附录A 相关元素相对原子质量一览表 909

附录B 相关化合物相对分子质量一览表 909

附录C 相关物质的焓 910