鈦金屬是一種高硬度不生銹的金屬，銀亮，輕盈，堅(jiān)牢。在化學(xué)上，強(qiáng)酸“王水”能夠吞噬白銀、黃金，在70℃用可將鉑金消融，然而“王水”對(duì)鈦卻無(wú)可若何若何。有人做過(guò)實(shí)施把鈦放入王水中浸泡了幾年，模擬仍是光華照人?？山ㄔ旎鸺吣铑^殼體及人造衛(wèi)星、宇宙飛船，人們凡是稱(chēng)鈦為“太空金屬”。因?yàn)殁佊羞@些利益，所以５０年月以來(lái)，一躍成為稀有金屬。鈦是一種純性金屬，正因?yàn)殁伣饘俚?ldquo;純”，所以物質(zhì)和它干戈的時(shí)刻，都不會(huì)發(fā)生化學(xué)反映。也即是說(shuō)，因?yàn)殁伒哪颓治g性、安定性高，使人們和它長(zhǎng)期干戈往后，鈦的素質(zhì)不會(huì)受到影響，所以不會(huì)造成人的過(guò)敏，它是獨(dú)一對(duì)人類(lèi)植物神經(jīng)和味覺(jué)沒(méi)有任何影響的金屬，是以人們又稱(chēng)鈦為“親生物金屬”。鈦設(shè)備在醫(yī)學(xué)上有著怪異的用途。在骨頭損傷處，用鈦片和鈦螺絲釘平穩(wěn)好，過(guò)幾個(gè)月，骨頭就會(huì)長(zhǎng)在鈦片上和螺絲釘?shù)穆菁y里。新的肌肉就包在鈦片上，這種“鈦骨”就如真的骨頭一樣，甚至可以用制人造骨頭來(lái)庖代人骨治療骨折。 

 

鈦合金制進(jìn)氣閥開(kāi)發(fā)時(shí)的最大課題是耐磨性表面處理技術(shù)的開(kāi)發(fā)。TiN涂層、Mo注射層及Cr噴鍍等表面處理均成本高、且難以長(zhǎng)時(shí)間維持其耐磨性，不適合大批量生產(chǎn)。最適宜的方法就是氧化處理，即在鈦中固溶高濃度的氧，其硬度上升，內(nèi)部得到了較厚的硬化層。氧化處理基本上是在大氣中高溫區(qū)加熱并保溫的單純熱處理。但抗蠕變性能低的Ti-6Al-4V制閥屬通常的退火組織，在處理中因自重易發(fā)生變形?？谷渥冃?xún)?yōu)良的針狀組織為閥的基本組織，但這種組織的延性及疲勞性能較低。因此在β區(qū)加熱后，通過(guò)控制各種冷卻條件，防止粗大的α相在晶界析出，就可得到很微細(xì)的針狀組織，在確保高延展性及與等軸組織一樣的疲勞性的同時(shí)成功控制了氧化處理時(shí)的蠕變變形。采用從實(shí)際制造過(guò)程中閥軸部切出的試樣，評(píng)價(jià)了其拉伸性能，拉伸性能高達(dá)980MPa以上，延伸率也高達(dá)12%以上。并確認(rèn)，即便是針狀組織也得到了不遜色于等軸材的高的疲勞特性。施以氧化硬化層以提高閥的耐磨性，但若條件控制得不好，確保的疲勞性能有可能出現(xiàn)極端降低。因此把握最佳的熱處理?xiàng)l件特別重要。因此在670~820℃的溫度范圍施以1~16h的大氣熱處理，在測(cè)定表面性狀及表層部硬度分布的同時(shí)調(diào)查氧化處理?xiàng)l件對(duì)疲勞性能的影響。圖2所示為在不同的溫度下的施以1h氧化處理的試樣的表層硬度分布。圖3所示為在670℃及820℃下不同時(shí)間的氧化處理試樣的表層硬度分布。隨著處理溫度的升高，氧在鈦合金內(nèi)部的擴(kuò)散距離增長(zhǎng)，在更深層就可得到高硬度值。如，在這次試驗(yàn)條件的溫度范圍內(nèi)，在最高溫長(zhǎng)時(shí)間的820℃下，4h氧化處理的試樣約為50μm，在最低溫短時(shí)間的670℃，1h處理的試樣硬化厚度約為10μm。在表面生成的氧化蝕刻（Ti02），氧就從這里擴(kuò)散到基體中，在蝕刻正下方最表層部的硬度無(wú)論在哪種條件下施以熱處理其硬度均是相同的。然而在顯微維氏硬度測(cè)定可能表層到數(shù)μm的深度，在不同的熱處理?xiàng)l件下確認(rèn)有較大的硬度差。同時(shí)在一部分的高溫長(zhǎng)時(shí)間的氧化處理?xiàng)l件下，氧化硬化層產(chǎn)生了裂紋，這說(shuō)明氧化處理不合適。按照上述的順序所得的氧化硬化層厚度與處理?xiàng)l件的關(guān)系，在實(shí)際生產(chǎn)中按照這個(gè)數(shù)據(jù)制作了施以氧化處理的發(fā)動(dòng)機(jī)閥，并評(píng)價(jià)了疲勞性能及耐磨性。圖4所示為制作的閥施以重復(fù)彎曲應(yīng)力測(cè)定的氧化處理閥的S-N曲線(xiàn)。氧化硬化層一增厚，疲勞強(qiáng)度就降低，在670℃處理材中接近未氧化處理的材料則得到了高疲勞強(qiáng)度。在選擇氧化處理?xiàng)l件應(yīng)考慮耐磨性，在考慮到閥的耐磨壽命與要求疲勞特性時(shí)應(yīng)決定合適的氧化處理?xiàng)l件。

 

從中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度來(lái)看，因?yàn)殁佇袠I(yè)產(chǎn)品如鈦白粉普遍應(yīng)用于涂料、塑料、造紙、油墨等行業(yè)，精四氯化鈦主要用于珠光顏料、電子級(jí)鈦白粉、石油催化劑等規(guī)模。而鈦合金主要應(yīng)用于航空，邇來(lái)幾年來(lái)，中國(guó)鈦發(fā)展正進(jìn)入快速增長(zhǎng)期，鈦加工材及其他鈦產(chǎn)品已經(jīng)連續(xù)5年以30%擺布的速度增添，鈦材產(chǎn)量由原本占全國(guó)的2%—3%發(fā)展到現(xiàn)在已跨越10%。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的連續(xù)快速發(fā)展，近年來(lái)對(duì)海綿鈦和鈦加工材的需求量有所增加。