美国军舰又“火”了？今天来谈谈“海洋金属”——无锡启欧,低压铸造,重力浇铸

伴随着全球化和信息时代的到来，一些传统的材料似乎已经无法在一些高精尖领域内担任最前沿的制造任务，所以新型材料的不断诞生也就成为了科技发展的必备条件。那么我们今天就来看看新时代十分火热的一种金属材料——钛。

其实对于钛合金这种东西大家可能并不了解，但一定不陌生。比如我们每人都值得拥有的“钛合金狗眼”这个东西想必大家都听说过，只是平时我们只知道玩梗，并不知道这是怎么回事。它其实出自当年火爆全网吧的RPG游戏——《魔兽世界》。

该词是由魔兽世界里面的硬化氪金狗眼及泰坦精钢狗眼引申而来。硬化氪金与泰坦精钢这两种材料在游戏中相当稀缺，卖价较贵，而且很多优秀的装备都会用到这种材料打造。所以可想而知，钛合金是一种相当顶尖的材料。接下来咱们就正儿八经地讲讲这个代表着大神玩家的材料吧。

钛合金，这种在20世纪50年代发展起来的金属材料很快就在诸多前沿领域替代了传统的钢铁，成为了不可或缺的材料。由于它比钢铁更完美的特性，使得它在航空航天、航海、信息传输等方面成为了不可或缺的存在。

热强度高

其使用温度比铝合金高几百度，在中等温度下仍能保持所要求的强度,可在450～500℃的温度下长期工作这两类钛合金在150℃～500℃范围内仍有很高的比强度，而铝合金在150℃时比强度明显下降。钛合金的工作温度可达500℃，铝合金则在200℃以下。

强度高

钛合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右，仅为钢的60%，纯钛的密度才接近普通钢的密度，一些高强度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，具体数据参考图表，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。

抗蚀性好

钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。

低温性能好

钛合金在低温和超低温下，仍能保持其力学性能。低温性能好，间隙元素极低的钛合金，如TA7，在-253℃下还能保持一定的塑性。因此，钛合金也是一种重要的低温结构材料。

除此之外，钛合金还有化学活性大、导热弹性小等优质特性。可见钛合金可以说是非同小可。就拿军事航海领域来举例吧，而航空母舰可以说是这方面得一个重要指标，我们经常说很多国家都可以制造得起航母但养不起它。曾经有报道说航母甲板上一颗铆钉就能换一辆轿车，可见有多烧钱，这种铆钉也不是普通的铆钉，它是用钛合金材料制成的铆钉。

当然，这种昂贵的钛合金铆钉并不是满甲板都是，也只有在起落战斗机的地方才有。这就是利用了钛合金的重要性质。因为战斗机在起飞时会喷出超过1000摄氏度的高温，这就需要对甲板有耐高温的要求，而对耐高温材料的焊接技术又不成熟，所以甲板之间的拼装就需要靠钛合金铆钉来完成。

钛合金的分类也很有讲究，不同类型的钛合金材料性质不同，从而作用也有差异。钛是同素异构体，熔点为1668℃，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α钛；在882℃以上呈体心立方晶格结构，称为β钛。利用钛的上述两种结构的不同特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金（titanium alloys）。室温下，钛合金有三种基体组织，钛合金也就分为以下三类：α合金,(α+β)合金和β合金。中国分别以TA、TC、TB表示。

α钛合金

它是α相固溶体组成的单相合金，不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下，均是α相，组织稳定，耐磨性高于纯钛，抗氧化能力强。在500℃～600℃的温度下，仍保持其强度和抗蠕变性能，但不能进行热处理强化，室温强度不高。

钛合金β钛合金

它是β相固溶体组成的单相合金，未热处理即具有较高的强度，淬火、时效后合金得到进一步强化，室温强度可达1372～1666 MPa；但热稳定性较差，不宜在高温下使用。

钛合金α+β钛合金

它是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效使合金强化。热处理后的强度约比退火状态提高50%～100%；高温强度高，可在400℃～500℃的温度下长期工作，其热稳定性次于α钛合金。

这里我们简单地介绍一下上文中提到得钛合金的重要工程——热处理。钛合金的热处理工艺可以归纳为：

（1）消除应力退火：目的是为消除或减少加工过程中产生的残余应力。防止在一些腐蚀环境中的化学侵蚀和减少变形。

（2）完全退火：目的是为了获得好的韧性，改善加工性能，有利于再加工以及提高尺寸和组织的稳定性。

（3）固溶处理和时效：目的是为了提高其强度，α钛合金和稳定的β钛合金不能进行强化热处理，在生产中只进行退火。α+β钛合金和含有少量α相的亚稳β钛合金可以通过固溶处理和时效使合金进一步强化。

此外，为了满足工件的特殊要求，工业上还采用双重退火、等温退火、β热处理、形变热处理等金属热处理工艺。

不过这个材料界的天之骄子也并不是十全十美的。钛及钛合金主要限制是在高温与其它材料的化学反应性差。此性质迫使钛合金与一般传统的精炼、熔融和铸造技术不同，甚至经常造成模具的损坏；结果，使的钛合金的价格变的十分昂贵。因此它们刚开始大多用在飞机结构、航空器，以及用在石油和化学工业等高科技工业。不过由于太空科技的发达、人民生活质量的提升，所以钛合金也渐渐地用来制成民生用品，造福人民的生活，只是这些产品价格仍然偏高，多属于高价位的产品，这是钛合金无法发扬光大的最大的致命伤。

钛合金材料的“青春”在多元化时代的光辉照耀下显得十分耀眼，不过人类进步的车轮从来不会因为任何一样东西而停滞。任何阻挡历史车轮的举动，都是可笑的，他会被历史的车轮给捻碎。专家们曾经预估过2013~2015是钛合金生产使用的巅峰时期，之后其产量和用途则会下降。而事实也验证了他们的话。钛合金，这个曾光芒万丈的材料，在今天的热度已经完全没法和五年前相提并论。它终究有一天会被更加优质的材料所替代，成为一个人类进步的淘汰者。

我喜欢它，新为它身上有着工业老臣——钢铁的影子，它们的拿分刚强，拿分坚韧都曾是人类历史上光辉的象征。但奈何时过境迁，廉颇老矣，科技的发展速度越发不可收拾，方向也越来越多，对材料的要求也是越来越苛刻。

也许科普文章不应该掺杂太多的个人情感，怀揣着对钢铁，对钛合金，对所有被淘汰的材料的那份震撼，敬畏和怀念，文章删了又写写了又删。其实，让传统材料回归市场很简单，只要加大生产就好。但单纯地加大生产只会是人类停滞不前甚至后退。这不是材料学的本意，而且这种方法也无法使传统材料再一次光芒四射。也许，钛合金和其他创痛材料只是需要一个机会，一次创新，一次改良。无论是对性能，还是对加工工艺，只要有哪怕只是一点点地突破，就会使它们再次发挥最用，为人类文明的远行保驾护航。