鈦合金的常見應用

鈦基合金具有低密度、高強度、良好的耐腐蝕性和高溫穩定性等特點，在許多領域有廣泛的應用。例如：醫療器械領域，由于鈦合金與人體組織具有良好的生物相容性，能顯著延長植入體的使用壽命，因此被廣泛用于如人工關節、牙科植入物、脊柱融合裝置等；航空航天領域，鈦合金具有較高的強度、剛度和耐腐蝕性，可用于飛機結構、發動機零部件、衛星等。

在醫療領域的外科植入物為了獲得良好的生物相容性，需要特有的晶格結構實現更高的孔隙率，有助于血管和神經細胞的長入。傳統的制造工藝可能無法滿足要求，往往采用更為先進的制造工藝，如：選區激光熔融。但這種工藝在樣品冷卻的過程中，材料會產生張力或應力，需要后續熱處理消除應用。

在航空航天領域，傳統的銑削加工難以處理結構復雜的零件，無法一次成型，同樣需要借助先進的制造工藝。而后續的熱處理工藝，如何保證每批零件熱處理結果的一致性，這對質量和熱處理工藝的遵從性提出了更高的要求。航空航天領域有著特有的熱處理標準，即AMS2750G。

鈦合金熱處理工藝

典型的鈦合金熱處理工藝

說到鈦合金熱處理，在427°C 的溫度下會完全氧化，因此這種熱處理需要在惰性氣氛中進行。該過程在DIN65084中有明確定義，但常用且廣泛使用的熱處理工藝是在700°C時、標準大氣壓或高真空下、高純度氬氣氣氛中（每英寸樣品的保溫時間為1小時）進行。以下作為一個典型的鈦合金熱處理工藝，保證氣密的前提下，在高純氬氣氣氛中進行，避免表面氧化。同時為了對比，我們用同樣的零件在高真空下，以同樣的溫度和時間進行熱處理。

（圖1：鈦合金樣品）

 （圖2：高純氬氣氣氛下的熱處理）

（圖3：高真空下的熱處理）

熱處理后，經X射線能譜（SEM-EDX）分析熱處理之后的表面氧化程度，示意圖如下，同時，我們放了鈦合金在空氣中熱處理被氧化后泛藍的圖片做對比：

在氬氣中在大氣壓下熱處理的樣品顯示平均氧含量，EDX 峰值強度為8.2 ±1.7。在大約 5x10E-5 mbar的高真空氣氛中熱處理的樣品顯示平均氧含量，峰值強度為5.1 ± 0.5。當使用高真空時，這些鈦合金樣品的表面氧含量只減少了38%。相比真空度，我們更應該關注真空泄漏率。要獲得較低的真空泄漏率，不但需要設備密封良好，而且需要選用高質量的真空部件，更需要定期對清潔和保養。無論采用哪種熱處理工藝，在熱處理過程中不能完全防止樣品氧化，對于日常工作，樣品的應用環境和最終要求決定是否需要高真空。

（表1：高純氬氣和高真空環境下熱處理后的含氧量對比）

卡博萊特蓋羅以下三款產品有著各自的優點和應用環境，可提供不同的熱處理需求。

（表2：卡博萊特蓋羅三款產品參數對比）

如樣品是用于航空航天領域，可選配符合AMS2750G要求的熱處理爐，如GPCMA，滿足航空二級爐，B類儀表要求：則有效空間內的溫度均勻性要滿足±5°C（或±6°C）；控溫精度優于±1.7°C；除了控溫和超溫保護傳感器（熱電偶），還必須配置一根用于記錄樣品溫度的傳感器（熱電偶）。除此之外，設備選配的儀表：溫度控制器和記錄儀；所有的熱電偶都須經過認證的第三方出具可追溯的校驗合格證書。

弗爾德（上海）儀器設備有限公司隸屬全球技術領先者-弗爾德集團旗下，提供最先進的樣品處理與分析設備及解決方案。

旗下五大品牌：德國Retsch（萊馳）粉碎、研磨、篩分設備，德國Microtrac MRB（麥奇克萊馳）多功能粒度粒形分析儀，Carbolite?Gero（卡博萊特?蓋羅）烘箱、高溫烘箱、箱式馬弗爐、灰化爐、管式馬弗爐、氣氛馬弗爐、真空馬弗爐、高溫馬弗爐及工業定制爐，Eltra（埃爾特）碳/氫/氧/氮/硫元素分析儀，QATM（奧德鎂）切割機、鑲嵌機、磨拋機、硬度計。

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