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鈦合金的常見應(yīng)用

鈦基合金具有低密度、高強度、良好的耐腐蝕性和高溫穩(wěn)定性等特點，在許多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。例如：醫(yī)療器械領(lǐng)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(guān)節(jié)、牙科植入物、脊柱融合裝置等；航空航天領(lǐng)域，鈦合金具有較高的強度、剛度和耐腐蝕性，可用于飛機結(jié)構(gòu)、發(fā)動機零部件、衛(wèi)星等。

在醫(yī)療領(lǐng)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(jié)構(gòu)實現(xiàn)更高的孔隙率，有助于血管和神經(jīng)細胞的長入。傳統(tǒng)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(qū)激光熔融。但這種工藝在樣品冷卻的過程中，材料會產(chǎn)生張力或應(yīng)力，需要后續(xù)熱處理消除應(yīng)用。

在航空航天領(lǐng)域，傳統(tǒng)的銑削加工難以處理結(jié)構(gòu)復(fù)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(xù)的熱處理工藝，如何保證每批零件熱處理結(jié)果的一致性，這對質(zhì)量和熱處理工藝的遵從性提出了更高的要求。航空航天領(lǐng)域有著特有的熱處理標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)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(jīng)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(dāng)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(yīng)該關(guān)注真空泄漏率。要獲得較低的真空泄漏率，不但需要設(shè)備密封良好，而且需要選用高質(zhì)量的真空部件，更需要定期對清潔和保養(yǎng)。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(yīng)用環(huán)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(huán)境下熱處理后的含氧量對比）

卡博萊特蓋羅以下三款產(chǎn)品有著各自的優(yōu)點和應(yīng)用環(huán)境，可提供不同的熱處理需求。

（表2：卡博萊特蓋羅三款產(chǎn)品參數(shù)對比）

如樣品是用于航空航天領(lǐng)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(nèi)的溫度均勻性要滿足±5°C（或±6°C）；控溫精度優(yōu)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(shè)備選配的儀表：溫度控制器和記錄儀；所有的熱電偶都須經(jīng)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(shè)備有限公司隸屬全球技術(shù)領(lǐng)先者-弗爾德集團旗下，提供最先進的樣品處理與分析設(shè)備及解決方案。

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