钛合金与传统金属材料相比有何优势？

钛合金指多种用钛和其他金属制成的合金金属，它具有强度高、耐腐蚀性好、耐热性高等特性，是一种重要的结构金属，广泛应用于航空、航天、舰船、军工和医疗器械和其它民用领域。

自20世纪50年代以来，世界上已研制出的钛合金有数百种，最著名的合金有20～30种，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。

钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关。最纯的碘化钛杂质含量不超过0.1%，但其强度低、塑性高。99.5%工业纯钛的性能为：密度ρ=4.5g/cm3，熔点为1725℃，导热系数λ=15.24W/(m.K)，抗拉强度σb=539MPa，伸长率δ=25%，断面收缩率ψ=25%，弹性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。

与传统金属相比，钛具有以下优势：

1. 高强度

钛合金的密度一般在4.51g/cm3左右，仅为钢的60%，其机械强度却与钢相当，具有高强度，通常抗拉强度为（686-1176）MPa。其中 TC4 抗拉强度 Rm 约为 1262 MPa。

一些钛合金超过了许多合金结构钢的强度，因此钛合金的比强度（强度/密度）远大于其他金属结构材料，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零部件。飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。

2. 耐腐蚀性

在 550℃以下的空气中，钛表面生成一层致密、附着力强、惰性大的氧化膜，保护了钛基体不被腐蚀，即使由于机械磨损也会很快自愈或重新再生，而且介质温度在315℃以下时钛的氧化膜始终保持这一特性，故在大气、海水、 硝酸等氧化性介质及强碱中，钛合金耐蚀性优于多数不锈钢。 这是各国民用工业使用钛材的基础保障。

3. 良好的耐高温性能

通过固溶强化α相研制出的高温钛合金，可以在600℃以下长期使用，800℃以下短时间使用。当飞机的飞行速度马赫数高于2.7以上，其发动机的盘、叶片、后机身、导向器、进气机匣等部件都采用高温钛合金。

4. 生物相容性

金属钛是亲生物金属，气生物相容性非常好，与人体接触或者植入体内能够“兼容”而不会对人体造成伤害。钛在人体内，能抵挡分泌物的腐蚀且无毒，所以被医疗界采纳，用于人工关节、心脏起博器等设备。

研究表明,钛植入物会触发人体免疫系统直接在钛表面生长骨骼,这一过程称为骨整合。说明钛是完全“生物相容的”,这意味着它无毒,不会引起过敏和排异反应,甚至可以与人体组织和骨骼融合。

钛合金作为一种高端材料被应用于航空航天及尖端军工领域。目前随着技术的成熟，钛合金作为一种越来越常见的金属材料已开始在舰船、化工设备、海洋、体育器材、医用植入物、汽车、摩托车、自行车、建筑、生活用品等领域广泛应用。