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