钛与钛合金

　　《钛与钛合金》是目前国际上有关钛与钛合金研究的最新著作。书中全面而系统地介绍了钛与钛合金的最新研究成果。内容覆盖了钛材料的相关基础理论，基本性能，制备、加工和成形技术，后续处理技术以及在各种工业领域中的应用等，并对各方面的科学问题进行了精辟的论述.　《钛与钛合金》的突出特点是各个章节由来自不同研究机构的专家撰写。书中附有大量的图表，数据翔实，对钛材料的研究具有很强的理论指导意义和很高的参考价值。可供从事钛材料研制、设计、应用的科研与工程技术人员参考。

　　Christoph Leyens1967年生，获德国RWTH Aachen大学博士学位，曾经在美国从事科研工作18个月，现为德国航空航天中心（DLR）轻金属复合材料小组负责人，主要研究方向为钛基复合材料的研制和钛基及镍基材料的涂层技术。 Manfred Peters，1950年生，毕业于Bochum的Ruhr大学，专攻钛合金的结构和性能，获博士学位。曾经在美国Carnegie-Mellon大学工作两年，1982年进入德国航空航天中心（DLR）工作，现为材料研究所副所长，已从事轻金属和高温涂层领域的科研工作30多年。 20世纪40年代起钛合金就是大家所熟知的航空材料。现在，钛合金由于其优异的性能——高比强度、优良的抗腐蚀性能而在化学工程、人体植入物如髋关节替代品或者近海工业、能源或汽车工业中的应用逐渐增多。此外钛合金在体育用品和日常消费品领域，如高尔夫球棒、自行车或珠宝饰物中的需求量也越来越多，使得钛已经成为我们日常生活中的一部分。 对于想要更多了解有关钛合金的开发、加工和应用方面知识的材料科学家和工程师而言，该手册是一本极好的参考书。本手册首先介绍了钛的基本性能，接着全面论述了现代钛合金的发展、加工和性能，此外还详细叙述了钛及其合金在航空、医药、能源和汽车工业中的应用。

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1 
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84 亚稳态β合金2 
19 钛合金的织构2 
11 钛合金的力学性能22 
111 强度23 
112 刚性25 
113 高温强度26 
114 损伤容限性和疲劳28 
111 参考文献与进一步阅读3 
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4 
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6 
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 
第4章 γ钛铝化合物：合金设计及性能79 
41 引言79 
42 γ-钛铝化合物的组成8 
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1 
452 合金成分的作用11 
453 添加Nb后产生的固溶效应12 
454 沉淀强化14 
455 抗蠕变性17 
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12 
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14 
523 β合金145 
53 晶体学织构对疲劳寿命的影响15 
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1 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 钛合金和钛铝化合物的氧化行为175 
631 氧化皮的形成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19 
643 涂层19 
65 小结和展望197 
66 参考文献与进一步阅读197 
第7章 钛及钛合金--从原材料到半成品25 
71 引言25 
72 海绵钛25 
73 从海绵到锭坯28 
74 钛、钛合金及特种合金21 
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 
第8章 钛合金的加工218 
81 引言218 
82 钛合金的机加工218 
83 铸造22 
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5 点焊225 
846 焊接结构的性能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5 铸件设计235 
96 精加工235 
961 酸洗(化学蚀刻）235 
962 热等静压（HIP) 236 
963 焊接236 
97 铸件实例236 
第1章 钛及钛合金的超塑性成形与扩散连接24 
11 引言24 
12 超塑性242 
13 扩散连接245 
14 SPF工艺246 
15 SPF材料研究以确定参数247 
16 SPF加工249 
17 SPF构件实例249 
18 SPF成形压力25 
19 SPF／DB加工251 
11 SPF／DB结构和构件252 
111 小结253
112 参考文献与进一步阅读253 
第11章 钛的锻造254 
111 引言254 
112 常规性能和应用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26 
114 工艺设计261 
1141 几何要求261 
1142 锻件和锻造设备262 
1143 锻件的加工参数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4 TMCs的各向异性279 
1235 残余热应力281 
124 TMCs的尺寸与设计285 
125 材料模型286 
126 应用287 1
27 小结和展望289 
128 参考文献与进一步阅读289 
第13章 钛合金在航空航天领域中的应用292 
131 引言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32 
133 太空应用33 
134 参考文献与进一步阅读35 
第14章 γ (TiAl) 基合金的生产、加工和应用37 
141 引言37 
142 γ (TiAl）基合金的成分38 
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32 
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33 
1451 连接33 
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35
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4 潜水呼吸用具358
1565 探险和出游用品358
1566 刀具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36
158 牙科植入物363
159 首饰和时尚用品363
151 乐器365
1511 光学工业366
1512 信息技术366
1513 安全与防护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 合适的钛基复合材料实例376
1631 具有特殊力学性能的钛材料的结构性表面376
1632 具有特殊生物学性能的Ti／陶瓷复合材料38
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2 生物相容性395
1723 物理性能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4
174 牙科实验室中钛的加工41
1741 牙科用钛的熔炼与铸造技术41
1742 CAD／CAM技术42
175 小结42
176 参考文献与进一步阅读43
第18章 钛在汽车制造领域中的应用44
181 引言44
182 钛在汽车制造领域中的潜在应用45
1821 性能45
1822 潜在的应用47
183 钛制悬簧41
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4 应力腐蚀开裂（SCC) 419
1925 电偶腐蚀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3 次氯酸盐系统426
1944 升降管管道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