純鈦的抗拉強度為265-353MPa,一般鈦合金為686-1176MPa,現(xiàn)在高可達1764MPa。鈦合金與許多鋼的強度相當,但比強度鈦合金要好許多,這里的比強度是指資料的強度除以其表觀密度,又被稱為強度-重量比。比強度的國際單位為(N/m2)/(kg/m3)或N·m/kg。資料的抗拉強度與資料表觀密度之比叫做比強度。資料在開裂點的強度與密度之比。
鈦及鈦合金的緊縮強度不低于其拉伸強度。工業(yè)純鈦的緊縮屈從強度和拉伸屈從強度大致持平,而Ti-6Al-4V和Ti-5Al-2.5Sn合金緊縮強度比抗拉強度稍高。剪切強度一般為抗拉強度的60%-70%.鈦和鈦合金薄板的承壓屈從強度是抗拉強度的1.2-2.0倍。
在正常大氣氣氛下,經(jīng)加工和退火的鈦和鈦合金的耐久強度為(0.5-0.65)倍抗拉強度。在缺口狀況(Kt=3.9)進行107次疲憊實驗時,退火Ti-6Al-4V的耐久強度為0.2倍抗拉強度。
高純度級的加工工業(yè)純鈦的硬度通常小于120HB,其他純度的加工鈦的硬度為200-295HB。純鈦鑄件的硬度為200-220HB。鈦合金在退火狀況下的硬度值為32-38HRC,相當于298-349HB。鑄態(tài)的Ti-5Al-2.5Sn和Ti-6Al-4V合金的硬度為320HB,低空隙雜質(zhì)Ti-6Al-4V鑄件的硬度為310HB。
工業(yè)純鈦的拉伸彈性模量為105-109GPa,大多數(shù)鈦合金在退貨狀況下的拉伸彈性模量為110-120GPa。時效硬化的鈦合金比在退火狀況下具有稍高的拉伸彈性模量,抗壓彈性模量等于或者大于拉伸彈性模量。盡管鈦和鈦合金的剛度比鋁和鋁合金的高許多,但僅為鐵的55%。鈦合金的比彈性模量與鋁合金的相當,僅次于鈹、鉬和某些高溫合金。
工業(yè)純鈦的扭轉(zhuǎn)或剪切模量為46GPa,鈦合金的剪切模量為43-51GPa。
為提高鈦合金的強度,添加空隙元素含量,會給合金的抗沖擊功能和開裂韌度帶來有害的影響。依據(jù)鈦合金的種類和狀況的不同,加工工業(yè)純鈦的夏氏缺口沖擊強度值為15-54J/cm2,鑄造狀況的為4-10J/cm2。鈦合金在退火狀況下的沖擊強度為13-25.8J/cm2,時效狀況的稍低。鑄造狀況的Ti-5Al-2.5Sn合金的夏氏V形缺口沖擊強度為10J/cm2,Ti-6Al-4V合金的為20-23J/cm2。含氧量愈低的鈦合金加工材,此值愈高。
許多鈦合金具有很高的開裂韌度,或者說,鈦合金抗裂紋擴展的才能很好。退火狀況的Ti-6Al-4V合金就是一種耐性極好的資料。當缺口集中系數(shù)Kt=25.4mm時,缺口抗拉強度與非缺口抗拉強度之比大于1。
鈦合金在高溫下還能堅持必定的功能。一般工業(yè)鈦合金在540℃溫度下能堅持其有用的功能,但僅能供短時間應(yīng)用,長期運用的溫度范圍為450-480℃。現(xiàn)在已研制出600℃溫度下運用的鈦合金。鈦合金作為導(dǎo)彈資料可在540℃溫度下長期運用,還可在760℃溫度下短時間運用。
鈦及鈦合金材料在低溫文超低溫下仍能堅持其原有的必定的力學(xué)功能。跟著溫度的降低,鈦和鈦合金資料的強度不斷添加,而延性逐步變差。許多退火的鈦合金資料在-195.5℃溫度下還具有足運用的延性和開裂韌度。含空隙元素特少的Ti-5Al-2.5Sn合金可在-252.7℃溫度下運用。它的缺口抗拉強度與非缺口抗拉強度之比,在-25.7℃溫度下為0.95-1.15。
液氧、液氫和液氟是導(dǎo)彈和世界設(shè)備中的重要推進劑。用于制造低溫氣體容器和低溫結(jié)構(gòu)件的資料其所具有的低溫功能是非常重要的。當顯微結(jié)構(gòu)呈等軸狀和空隙元素(氧、氮、氫等)的含量很低時,鈦合金的延性仍在5%以上。大多數(shù)鈦合金在-252.7℃溫度下具有較差的延性,而Ti-6Al-4V合金的伸長率還能達到12%。
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