钛与钛合金PDF电子书下载

第1章 钛及钛合金的组织和性能 1

1.1 引言 1

1.2钛的冶金学 3

1.2.1 晶体结构 3

1.2.2塑性变形 4

1.2.3 β/α转变 5

1.2.4扩散 6

1.3钛合金的分类 7

1.4金相试样制备 10

1.5钛合金的显微组织 11

1.6钛合金的性能 15

1.7钛的合金化元素 16

1.8传统钛合金 17

1.8.1 α合金 17

1.8.2近α合金 19

1.8.3 α+β合金 19

1.9钛合金的织构 20

1.8.4亚稳态β合金 20

1.10钛合金的力学性能 22

1.10.1 强度 23

1.10.2刚性 25

1.10.3高温强度 26

1.10.4损伤容限性和疲劳 28

1.11参考文献与进一步阅读 30

第2章 β钛合金 32

2.1 引言 32

2.2冶金和加工工艺 33

2.3力学性能 36

2.3.1拉伸性能 36

2.3.2断裂韧性 40

2.3.3疲劳（HCF） 43

2.3.4疲劳裂纹扩展（FCP） 46

2.4应用 48

2.5参考文献与进一步阅读 49

第3章 有序斜方晶系钛铝化合物：具有高损伤容限性能的金属间化合物 52

3.1 引言 52

3.2物理冶金：晶体结构、相平衡和合金化学成分 55

3.3有序斜方晶系钛铝化合物的性能 57

3.3.1物理性能 57

3.3.2显微组织 58

3.3.3力学性能 60

3.4氧化和环境脆化 69

3.5结束语 74

3.6参考文献与进一步阅读 75

4.1 引言 79

第4章 γ钛铝化合物：合金设计及性能 79

4.2γ－钛铝化合物的组成 80

4.3相变及显微组织 83

4.4变形的微观机制 86

4.4.1滑移和孪生系统 86

4.4.2位错增殖 89

4.4.3孪晶形核 93

4.4.4滑移阻力和位错可动性 94

4.5力学性能 99

4.5.1 晶粒细化 100

4.5.2合金成分的作用 101

4.5.3添加Nb后产生的固溶效应 102

4.5.4沉淀强化 104

4.5.5抗蠕变性 107

4.5.6裂纹扩展和断裂韧性 112

4.5.7疲劳行为 115

4.6基本工艺情况 117

4.6.1铸锭制备 118

4.6.2铸造 119

4.6.3热加工过程中的动态再结晶 120

4.6.4热加工工艺路线研究的进展 123

4.7结论 128

4.8致谢 129

4.9参考文献与进一步阅读 129

第5章 钛合金的疲劳 136

5.1 引言 136

5.2显微组织的影响 136

5.2.1商业纯钛，α合金 137

5.2.2近α和α+β合金 140

5.2.3 β合金 145

5.3晶体学织构对疲劳寿命的影响 150

5.4 平均应力对疲劳寿命的影响 151

5.5机械表面处理的影响 152

5.6热加工表面处理的影响 155

5.6.1 α合金 155

5.6.2近α和α+β合金 155

5.6.3 β合金 157

5.7钛铝化合物 158

5.8复合材料 159

5.9小结 161

5.10参考文献与进一步阅读 161

第6章 钛合金和钛铝化合物的氧化与防护 165

6.1引言 165

6.2金属氧化的基础 166

6.2.1氧化反应热力学 167

6.2.2氧化动力学 168

6.2.3合金的氧化 172

6.3.1氧化皮的形成 175

6.3钛合金和钛铝化合物的氧化行为 175

6.3.2合金表面层以下区域中非金属元素的溶解 185

6.4提高抗氧化性的措施 188

6.4.1合金元素 188

6.4.2预氧化 190

6.4.3涂层 190

6.5小结和展望 197

6.6参考文献与进一步阅读 197

7.2海绵钛 205

7.1引言 205

第7章 钛及钛合金——从原材料到半成品 205

7.3从海绵到锭坯 208

7.4钛、钛合金及特种合金 210

7.5半成品加工 212

7.6应用 214

7.7 回收 216

7.8 小结和展望 217

8.2钛合金的机加工 218

8.1引言 218

第8章 钛合金的加工 218

8.3铸造 220

8.4焊接 222

8.4.1熔化焊 223

8.4.2摩擦焊 224

8.4.3电子束焊 224

8.4.4激光束焊 224

8.4.6焊接结构的性能 225

8.4.5点焊 225

8.5超塑性成形／扩散连接 227

8.6粉末冶金 229

8.7参考文献与进一步阅读 231

第9章 钛的熔模铸造 233

9.1钛 233

9.2铸造合金 233

9.3熔炼系统 234

9.4造型材料 234

9.6.1酸洗（化学蚀刻） 235

9.6精加工 235

9.5铸件设计 235

9.6.2热等静压（HIP） 236

9.6.3焊接 236

9.7铸件实例 236

第10章 钛及钛合金的超塑性成形与扩散连接 240

10.1 引言 240

10.2超塑性 242

10.3扩散连接 245

10.4 SPF工艺 246

10.5 SPF材料研究以确定参数 247

10.6 SPF加工 249

10.7 SPF构件实例 249

10.8 SPF成形压力 250

10.9 SPF/DB加工 251

10.10 SPF/DB结构和构件 252

10.11小结 253

10.12参考文献与进一步阅读 253

11.2常规性能和应用 254

第11章 钛的锻造 254

11.1 引言 254

11.3钛合金的热加工 258

11.3.1锻造坯的加工 258

11.3.2锻造 259

11.3.3热处理 260

11.4工艺设计 261

11.4.1几何要求 261

11.4.3锻件的加工参数 262

11.4.2锻件和锻造设备 262

11.4.4有限元模拟 264

11.5工艺优化和应用实例 265

11.6参考文献与进一步阅读 267

第12章 连续纤维增强钛基复合材料：制备、性能和应用 268

12.1引言 268

12.2制备工艺 269

12.3性能 273

12.3.1强度和刚性 273

12.3.2蠕变性能 275

12.3.3疲劳性能 277

12.3.4TMCs的各向异性 279

12.3.5残余热应力 281

12.4TMCs的尺寸与设计 285

12.5材料模型 286

12.6应用 287

12.7小结和展望 289

12.8参考文献与进一步阅读 289

13.1 引言 292

第13章 钛合金在航空航天领域中的应用 292

13.2钛合金在飞机中的应用 293

13.2.1飞机机架 294

13.2.2燃气涡轮发动机 297

13.2.3直升机 302

13.3太空应用 303

13.4参考文献与进一步阅读 305

第14章 γ（TiAl）基合金的生产、加工和应用 307

14.1引言 307

14.2γ（TiAl）基合金的成分 308

14.3通过热处理调整显微组织 311

14.4 γ（TiAl）基合金的加工 315

14.4.1铸锭的生产 315

14.4.2粉末生产和压制 317

14.4.3热加工 320

14.4.4锻造 321

14.4.5一次挤压和多次挤压 324

14.4.6板材和箔材的轧制 325

14.4.7超塑性成形 327

14.5后续加工 330

14.5.1连接 330

14.5.2机加工 331

14.6需求、部件、测试和应用 332

14.6.1燃气涡轮发动机 332

14.6.2航空 333

14.6.3汽车发动机 335

14.7结束语 337

14.8参考文献与进一步阅读 338

第15章 钛及钛合金在非航空航天领域中的应用 343

15.1引言 343

15.2化学工业、加工业和发电工业 343

15.2.1热交换器和冷凝器 344

15.2.2容器和仪表制造业 344

15.2.3尺寸稳定的阳极——提炼冶金 346

15.2.4石油化工炼油厂 346

15.2.5烟道气体脱硫 346

15.2.6蒸汽涡轮机叶片 347

15.2.7其他应用 348

15.3在海洋和近海中的应用 348

15.4汽车工业 350

15.5建筑业 353

15.6体育和休闲用品 355

15.6.1高尔夫球 355

15.6.2网球拍、棒球拍和台球弹击杆 356

15.6.3 自行车：不仅仅局限于车架 356

15.6.6刀具 358

15.6.5探险和出游用品 358

15.6.4潜水呼吸用具 358

15.6.7冬季运动用品 359

15.6.8多种体育用品 359

15.7医学应用 360

15.8牙科植入物 363

15.9首饰和时尚用品 363

15.10乐器 365

15.12信息技术 366

15.13安全与防护 366

15.11光学工业 366

15.14参考文献与进一步阅读 368

第16章 钛及钛合金的医学应用 369

16.1 引言 369

16.2各种生物医用金属材料的比较 369

16.2.1抗蚀性 369

16.2.2生物相容性 371

16.2.3生物黏附性（骨骼融合性） 372

16.2.4力学性能、加工性能和适用性 375

16.3.1具有特殊力学性能的钛材料的结构性表面 376

16.3合适的钛基复合材料实例 376

16.3.2具有特殊生物学性能的Ti／陶瓷复合材料 380

16.3.3具有特殊物理性能的Ti／陶瓷复合材料 383

16.3.4抗磨损性得到改善的Ti／陶瓷复合材料 385

16.4参考文献与进一步阅读 391

第17章 钛在牙科领域中的应用 393

17.1引言 393

17.2牙科用钛及钛合金的相关临床特性 393

17.2.1抗蚀性 393

17.2.3物理性能 395

17.2.2生物相容性 395

17.3钛及钛合金在牙科中的应用 397

17.3.1正牙学 397

17.3.2修复学 398

17.3.3植牙学 400

17.4牙科实验室中钛的加工 401

17.4.1牙科用钛的熔炼与铸造技术 401

17.5小结 402

17.4.2CAD/CAM技术 402

17.6参考文献与进一步阅读 403

第18章 钛在汽车制造领域中的应用 404

18.1 引言 404

18.2钛在汽车制造领域中的潜在应用 405

18.2.1性能 405

18.2.2潜在的应用 407

18.3钛制悬簧 410

18.4排气系统 413

18.5结论 415

18.6参考文献与进一步阅读 416

第19章 钛合金在近海中的应用 417

19.1 引言 417

19.2材料和对材料的要求 417

19.2.1在近海中应用的钛材料 417

19.2.2海水腐蚀 418

19.2.3在油和气体环境中的腐蚀 418

19.2.5电偶腐蚀 419

19.2.4应力腐蚀开裂（SCC） 419

19.2.6疲劳 421

19.3加工 422

19.3.1焊接 422

19.3.2冷成形 422

19.3.3渗氮 424

19.4应用 424

19.4.1海水系统 425

19.4.2热交换器 425

19.4.4升降管管道 426

19.4.3次氯酸盐系统 426

19.4.5升降管楔形应力接头 427

19.4.6海底系统 427

19.5货源和成本 427

19.5.1交货 427

19.5.2成本 427

19.6标准 428

19.7结论 428

19.8参考文献与进一步阅读 429