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绪论 1

第Ⅰ篇 钛及其合金基础知识简介 5

第1章 钛及其合金的性质 5

第1节 关于钛的简单历史知识 5

第2节 钛及其合金的性质 6

1.1.2.1 工业用纯钛 8

1.1.2.2 α钛合金 8

第2章 钛合金的分类 10

第1节 概述 10

第2节 按照亚稳定状态相组成进行钛合金分类 10

第3节 工业钛合金的分类 15

第4节 各类钛合金的性能和特点 24

第Ⅱ篇 钛及其合金在国民经济各领域中的应用 27

第1章 概述 27

第2章 钛及其合金在冶金工业中的应用 29

第1节 钛及其合金在有色冶金中的应用 29

2.2.1.1 镍和钴的生产 29

2.2.1.2 钛和镁的生产 30

2.2.1.3 稀有金属的生产 31

2.2.1.4 铜的生产 32

2.2.1.5 铅的生产 34

2.2.1.6 锌的生产 34

2.2.1.7 钨和钼的生产 34

2.2.1.9 有色金属的处理 35

2.2.1.8 水银的生产 35

第2节 钛及其合金在黑色冶金中的应用 36

第3章 钛及其合金在机器制造行业中的应用 38

第1节 标准设备 38

2.3.1.1 锁闭装置 38

2.3.1.2 吸出装置 38

2.3.1.3 容量设备 39

2.3.1.4 塔器设备 40

2.3.1.5 热交换器设备 41

2.3.1.6 过滤器 42

2.3.1.7 离心分离机 43

第2节 非标准设备 43

第1节 概述 47

第4章 钛及其合金在化学工业和石油化学工业中的应用 47

第2节 氯及其衍生物的生产 49

第3节 盐和化肥的生产 50

第4节 有机合成产品的生产 50

第5节 钛及其合金在石油化学工业中的应用 51

第6节 化学工业及石油化学工业中使用的钛制设备 52

第5章 电镀技术中应用的钛及钛合金 55

第1节 浴槽(电镀槽) 57

第2节 阳极吊桶 58

第3节 热交换器 59

第4节 挂钩及夹具 59

第6章 钛及其合金在纸浆-造纸工业中的运用 61

第7章 如何在食品工业中选用钛及钛合金 66

第8章 钛合金在医学中的应用 70

第9章 怎样发挥钛及其合金在航空及宇航领域中的重大作用 74

第10章 钛及其合金在水陆交通方面的利用 81

第11章 钛作为吸气金属 84

第12章 钛及其合金在其它领域中的应用 86

第Ⅲ篇 钛及其合金的表面处理 89

第1章 表面处理前的准备(前处理)——固体表面的净化 89

第1节 概述 89

第2节 除油 90

3.1.2.1 概述 90

3.1.2.2 利用水溶液及有机溶剂除油 90

3.1.2.3 电解除油 93

3.1.2.4 化学除油 94

3.1.2.5 其它除油方法 96

3.1.2.6 除油后的检验 97

第3节 腐蚀 97

第4节 机械表面处理 99

3.1.4.1 喷丸处理 99

3.1.4.2 光亮化处理 99

第2章 表面处理的分类 104

第3章 钛及其合金的表面热处理 106

第1节 脱氧化皮及酸洗 106

3.3.1.1 机械方法脱除氧化皮 106

3.3.1.2 在熔融盐中脱除氧化皮 106

3.3.1.3 酸洗 108

3.3.1.4 腐蚀、腐蚀抛光、电解抛光 110

3.3.1.5 化学铣削 111

第2节 渗元素表面热处理 112

3.3.2.1 渗氮 112

3.3.2.2 渗氧和阳极氧化 114

3.3.2.3 渗碳 114

3.3.2.4 渗硼 115

3.3.2.5 渗其它非金属元素的表面热处理 115

第3节 渗金属表面热处理 116

3.3.3.1 渗铬 117

3.3.3.2 渗铜 117

3.3.3.3 渗镍 117

3.3.3.7 渗锌、镉 118

3.3.3.8 渗钼 118

3.3.3.5 渗银、金 118

3.3.3.6 渗铂 118

3.3.3.4 渗铝 118

3.3.3.9 渗其它各种金属 119

第4节 钛对其它各种材料的表面涂层 119

第4章 表面喷涂技术 121

第1节 概述 121

第2节 表面喷涂的特点及分类 122

第3节 热喷涂 123

3.4.3.1 热喷涂的分类 123

3.4.3.2 热喷涂原理及应用 125

3.4.3.3 热喷涂工艺 129

3.4.4.1 用低温喷涂法对轴类件修复再生 134

第4节 低温喷涂工艺 134

3.4.4.2 陶瓷及钛的金属间化合物喷涂法 135

第5节 等离子喷涂改性 139

3.4.5.1 作为新热源的等离子体 139

3.4.5.2 等离子喷涂的类型 140

3.4.5.3 利用转移弧型等离子弧喷涂涂层进行改质 142

3.4.5.4 使用非转移弧型等离子电弧喷涂 142

第5章 电火花沉积表面处理 145

第1节 引言 145

第2节 工艺过程特性 146

3.5.2.1 电火花沉积的基本原理 146

第3节 设备 147

3.5.2.2 工艺过程特性 147

第4节 操作环境 149

第5节 材料 150

3.5.5.1 电极材料 150

3.5.5.2 基体材料 150

第6节 沉积速度 152

第7节 涂层厚度 153

第8节 表面粗糙度 154

第9节 涂层性质 155

3.5.9.1 剥落抗力 155

3.5.9.2 摩擦特性 156

3.5.9.3 磨损性质 157

3.5.9.4 耐腐蚀性能 158

第10节 应用 159

第6章 钛的化合物溅射沉积技术 163

第1节 引言及历史的回顾 163

第2节 溅射的基本状态 164

3.6.2.1 阴极靶表面的交互作用 165

3.6.2.2 关于阴极靶应考虑的问题 165

3.6.2.3 工艺过程参数的效能 165

第3节 溅射技术 167

3.6.3.1 反应工艺过程同非反应工艺过程之比较 168

3.6.3.2 二极溅射 168

3.6.3.3 RF(射频)溅射 168

3.6.3.4 三极溅射 169

3.6.3.5 磁控溅射 170

3.6.3.6 “非平衡”式磁控溅射 171

第4节 等离子体特性及离子轰击 172

第5节 工艺过程控制 174

第6节 溅射钛的化合物硬涂层的应用 177

3.6.6.1 切削刀具上的硬涂层 177

3.6.6.2 溅射的美饰涂层 178

3.6.6.3 工程用零部件的硬涂层 179

第7节 工业涂层系统 179

第8节 未来的发展趋势 180

第7章 钛及其合金的微弧氧化 183

第1节 微弧氧化的用途 183

第2节 钛及其合金表面微弧氧化镀层的增长机理及各种性质的重要概念 184

3.7.2.1 在电解质溶液中形成阳极镀层的理论观点 184

3.7.2.2 阳极化试样表面镀层增长规律及微等离子过程的性质 186

3.7.2.3 微弧氧化过程中镀层特性的变化 196

第3节 钛及其合金表面镀层的形成 200

3.7.3.1 钛表面氧化薄镀层膜的相组成 200

3.7.3.2 钛表面耐磨镀层的形成 205

3.7.3.3 在磷酸盐电解质中形成钛表面镀层的相组成 209

3.7.3.4 在微等离子体放电条件下钛表面化合物镀层的定向合成 210

第4节 钛及钛合金镀层的阳极活化 216

3.7.4.1 氧化薄镀层膜的阳极活化 216

3.7.4.2 钛的微弧氧化薄镀层膜阳极活化方面的试验资料 217

3.7.4.3 阳极活化——加速腐蚀试验的方法 220

3.7.5.1 微弧氧化(MAO)对钛合金强度性能及塑性的影响 225

第5节 微弧氧对钛合金耐腐蚀-机械性能和使用性能的影响 225

3.7.5.2 钛的微弧氧化对试样表面粗糙度变化的影响 226

3.7.5.3 微弧氧化之后钛合金的小循环疲劳破坏 228

3.7.5.4 具有镀层的钛合金接触蒸汽时受到的腐蚀 233

3.7.5.5 微弧氧化镀层的电化学性质及半导体性质对接触腐蚀强度的影响 235

3.7.5.6 微弧氧化镀层具有防止生物丛生的性质 239

3.7.5.7 微弧氧化镀层对盐层沉积过程强度的影响 241

3.7.5.8 微弧氧化对摩擦系数的影响 245

第6节 钛合金微弧氧化在工业中的应用 246

3.7.6.1 如何在工业中采用钛合金的微弧氧化 246

3.7.6.2 微弧氧化过程电解质的散射(发散)性能 249

3.7.6.3 钛合金微弧氧化的最佳工艺规范 254

第1章 特殊功能涂层 259

第1节 高温钛合金表面抗氧化的搪瓷涂层 259

第Ⅳ篇 表面处理的特殊应用及展望 259

4.1.1.1 影响高温钛合金热稳定性的因素及采用搪瓷涂层的目的 260

4.1.1.2 搪瓷涂层对Ti60合金抗氧化性能的影响 262

4.1.1.3 搪瓷涂层对Ti3AlNb基合金氧化性能的影响 263

第2节 几种特殊功能涂层对Ti60钛合金抗氧化性能和机械性能的影响 270

第3节 新型滑动涂层 274

4.1.3.1 前言 274

4.1.3.2 含油材料 274

4.1.3.3 圆盘枢轴的评价 275

4.1.3.4 微振磨损试验 276

4.1.3.5 结论 278

第4节 辉光放电形成的TiN层及其复合膜 278

4.1.4.2 工艺条件和试验结果 279

4.1.4.1 辉光放电原理 279

第2章 钛的化合物涂层评价 284

第1节 引言 284

第2节 机械性能评价 284

4.2.2.1 涂层硬度的评价 285

4.2.2.2 涂层粘结性能的测量 289

4.2.2.3 涂层的摩擦评价 294

第3章 表面处理展望及未来的发展趋势 299

第1节 引言 299

第2节 表面处理工艺的未来发展方向 299

4.3.2.1 表面处理工艺过程的未来发展方向 300

4.3.2.2 工艺过程参数的研制与开发方向 304

主要参考文献 307