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激光熔覆技术毕业设计论文
1.引言
1.1本课题的研究背景及意义
激光熔覆技术(Lasercladdingtechnology)是指在被涂覆机体表面上,以不同的添料方式放置选择的涂层材料,经激光辐照使之和机体表面薄层同时熔化,快速凝固后形成稀释度极低、与基体材料成冶金结合的涂层,从而显著改善机体材料表面耐磨、耐热、耐蚀、抗氧化等性能的工艺方法[1]。
按涂层材料的添加方式不同,激光熔覆技术可分为预置法和同步送粉法,如图1所示。
激光熔覆技术因具有应用灵活、耗能小,热输入量低、引起的热变形小,不需要后续加工或加工量小,减少公害等优点,近年来已在材料表面改性上受到高度重视[2]。
特别是上个世纪80年代以来,该技术得到了很大进步和发展。
激光熔覆的最终目的是改善材料的使用性能,使其更好地满足使用要求。
与堆焊、热喷涂和等离子喷焊等表面改性技术相比,激光熔覆具有下述优点:
(1)熔覆层晶粒细小,结构致密,因而硬度一般较高,耐磨、耐蚀等性能亦更为优异;
(2)熔覆层稀释率低,由于激光作用时间短,基材的熔化量小,对熔覆层的冲淡率低(一般仅为5%-8%),因此可在熔覆层较薄的情况下获得所要求的成分与性能,节约昂贵的覆层材;(3)激光熔覆热影响区小,工件变形小,熔覆成品率高;(4)激光熔覆过程易实现自动化生产,覆层质量稳定,如在熔覆过程中熔覆厚度可实现连续调节,这在其他工艺中是难以实现的。
由于激光熔覆的上述优点,它在航空、航天乃至民用产品工业领域中都有较广阔的应用前景,已成为当今材料领域研究和开发的热点。
图1.1激光熔覆原理示意图
1.2本课题国内外研究现状
激光熔覆技术的发展当然离不开激光器。
目前,激光器主要有3种:
CO2激光器、YAG固体激光器和准分子激光器。
国内外常用于激光熔敷的激光器主要有两种:
一种是输出功率为0.5-10KW的CO2气体激光器,另一种是输出功率为500W左右的YAG固体激光器。
其中工业上用来进行表面改性的多为CO2大功率激光器。
近年来,华中科技大学、中国科学院、清华大学、西北工业大学等国内多家单位在激光熔覆设备及过程控制方面做了许多研究工作,如华中科技大学激光加工国家工程研究中心已相继成功研制出500-10000W大功率CO2气体激光器、100-500W固体激光器等系列激光产品,中科院则开发出集成化激光智能加工系统,清华大学激光加工研究中心已研制出各种规格的同轴送粉喷嘴和自动送粉器等。
在激光熔覆技术上,国内的研究主要表现在以下几个方面:
1.激光熔覆同轴送粉器以及利用CCD红外检测激光熔覆温度场,如天津工业大学杨洗尘教授[3];2.激光熔覆制备耐磨涂层[4];3.激光熔覆工艺参数的研究;4.激光熔覆过程中添加某重金属元素对特定合金组织的影响[5];5.扫描速度对熔覆层硬度和厚度的影响[6];6.激光熔覆制备金属基复合涂层以提高机械性能[7];7.Mg表面熔敷不同金属材料涂层的机械性能[8];国外的研究状况:
国外对激光熔覆技术的研究其实与上世纪80年代,比我国早十年左右,国外的研究主要集中在欧洲、北美和亚洲。
欧洲的主要研究内容包括:
1.对激光熔覆过程的基础研究与理解,如葡萄牙先进技术研究所和英国利物浦大学,如图2;2.激光熔覆制备金属基复合涂层以提高机械性能[9];3.激光熔覆恢复零件和工具性能[10];4.激光熔覆过程显微裂纹和残余应力分布[11],如图3;5.激光熔覆涂层电化学性质[12];6.Mg合金表面激光熔覆显微组织性能[13]。
北美在激光熔覆领域的主要研究内容包括:
(1)激光熔覆耐磨工具钢制造切割和冲压模具,如密歇根大学;
(2)激光熔覆TiB2制备耐磨涂层,铝基材料激光熔覆铜合金,如田纳西大学。
亚洲在激光熔覆领域主要研究内容包括:
(1)激光熔覆应用于增强零件机械性能,如日本丰田、尼桑汽车公司和三菱公司等;
(2)激光熔覆制备增强金属基复合材料涂层,如新加坡南洋理工大学等;(3)激光熔覆过程显微裂纹和残余应力,如日本名古屋大学GuojianXu,MunaharuKutsuna等,通过化学成分不变(CCCMLC)和化学成分成梯度分布(FGMMLC)多层熔覆层不同的方法,在碳钢JIS-SM400B表面熔覆钨铬钴合金和WC合金熔覆层,指出显微裂纹产生的敏感性FG-MMLC低于
图1.2熔化区与凝固区的形状模型
图1.3残余应力分布曲线
CCCMLC[14]。
然而,无论是国内还是国外,对激光熔覆的研究只是限于在各种各样的基体材料上熔覆各种各样材料或几种混合熔覆材料的熔覆,而后对激光熔覆层显微结构、组织、显微硬度、耐磨性以及耐腐性等性能进行定性研究,指出这些性能均得到了提高;有些学者在激光熔覆加工过程中对某种材料所采用不同的工艺参数(如激光扫描速度不同、激光功率不同等参数)条件下进行激光熔覆加工,而后对熔覆层进行比较,指出这种材料的最佳激光熔覆工艺参数。
且激光熔覆加工过程工艺参数的确定每次均是通过几次实验来确定,而对不同工艺参数(激光功率、功率分布、激光扫描速度、光束直径、搭接率、外部环境影响、有无辅助气体及种类成份、熔覆材料特性)的条件下,对激光熔覆加工系统稳定性和加工过程参数作用规律和决策机制、从定性认识到定量的控制研究以及激光熔覆高精度高质量加工系统信息的获取、处理、融合研究较少。
伴随着计算机技术的不断发展和进步,激光熔覆技术也在朝着自动化、智能化的方向迈进[15]。
1.3本课题要研究或解决的问题及采用的研究手段
要解决问题
钛合金由于具有密度低、比强度高、抗蚀性优异、高温机械性能好等突出优点,在航空航天领域具有广阔的应用前景。
但是钛合金存在摩擦系数高,耐磨性差等缺点,严重限制了钛合金作为摩擦磨损副零部件的应用。
因此,采用先进的表面改性技术直接在钛合金表面制备耐磨涂层是解决上述问题的有效办法。
TiC是一种低密度、高熔点、高弹性模量的陶瓷材料。
由于其具有较低的反应生成自由能,因而是一种很有潜力的以抗磨料磨损为目标的颗粒增强金属基复合材料的硬质相。
本文要解决的问题是如何通过合理控制熔覆过程中的各项工艺参数(如激光功率、光斑直径、扫描速度、作用时间、搭接率等)在钛合金表面涂覆TiC,以形成耐磨涂层,达到较好的熔敷效果并控制裂纹的产生。
采用方法
1.选用BT9钛合金作为试样,试样尺寸为18mm×18mm×33mm.用平均直径140μm的TiC丝材在氩气保护的氛围下进行同步送丝熔覆,控制每次只有一个参数发生变化。
2.在MM-200型摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验,试样尺寸10mm×10mm×10mm.用精度为0.1mg的SartoriusBS110s型电子天平称量试样及标样的质量磨损。
3.通过减小温度梯度的方法(如正火、退火)或使用超声波震动的方法减少或控制裂纹的产生。
2.激光与材料的相互作用
2.1原理概述
激光加工主要是利用激光的热能,激光加工的热源是高辐射强度的激光束。
激光束经由光学系统聚焦后,其焦点的功率密度为104-1011Wcm-2。
被加工工件置于激光焦点附近进行加热,所以,激光加工的过程实际上就是高轻度的激光束与工件表面相互作用的过程。
激光束投射在材料表面时,部分能量被反射,部分被吸收,部分被传递出去,具体情况取决于材料类型和激光波长。
在到达材料表面的光能中,被材料吸收的那部分能量是对材料加工有用的[16,17]。
光能以电子和原子的振动激发形式被吸收,并转化为热能,扩散至临近原子。
随着吸收的光子越来越多,材料温度不断升高,从而提高光能吸收的比例。
该过程可引发连锁反应,使温度在极短时间内(焊接中通常为一毫秒内)急剧升高。
温度升高的速度取决于材料中能量吸收与能量消散之间的比例。
光吸收长度是指光子能量被吸收导致光束强度降低至原来的1/e(37%)时光束传播的距离。
该距离内材料吸收能量转化的热能扩散距离为
L =[4Dt]1/2,
其中L为扩散距离,D为热扩散率,t为激光的脉冲宽度。
如果热扩散距离远大于吸收长度,激光光斑处的温度升高将很有限。
相反,如果扩散距离小于吸收深度,温度将急剧升高,导致材料熔化,甚至汽化。
要达到预期的效果,无论是加热、软焊、焊接、钻孔、打标、切割还是微加工,工程师都必须选择合适的激光波长和脉冲宽度。
它们大致上可以分为以下几个范围:
脉冲宽度为10ms左右,聚焦功率密度为104Wcm-2作用于金属表面时,金属表面主要产生升温、相变现象,此现象主要用于激光表面硬化热处理;脉冲宽度为数毫秒,聚焦功率密度在104-107Wcm-2范围内作用于金属表面时,金属材料主要产生升温、熔化和热应力波现象,该现象主要用于激光焊接和激光合金化的表面处理;当脉冲宽度在0.1ms左右,激光功率达到108Wcm-2时,金属材料中除了产生升温和熔化外,主要是汽化,同时还存在着激波和骇波的冲击,这些现象主要用于激光打孔、切割、划片和微调工艺。
当光吸收深度与热扩散距离相等时,可以达到一个临界值,可根据该值选择特定频率激光的脉冲宽度。
表一列出了使用248nm波长激光时限制热扩散所需脉冲宽度的计算结果。
由于各种金属的吸收深度接近,脉冲宽度的差异主要取决于扩散距离间的差异。
例如,不锈钢与镍相比导热性较差,因此进行微加工时可以使用较长的脉冲宽度;另一方面,与镍相比,硅导热性更好,因此烧蚀时需要较短的脉冲宽度。
人们认为,采用飞秒脉冲时,由于功率密度高、时帧短,激光与材料间的相互作用发生在多光子非线性过程中。
此过程极为迅速,因此可以认为光束实际上一瞬间即可去除表面的原子,而不影响临近原子。
由于飞秒激光不会在暴露表面上留下扰动层,因而适合微加工。
材料
激光种类
热扩散率(cm2/sec)
吸收长度(cm)
脉冲宽度(ps)
不锈钢
准分子
0.056
0.00001
446
镍
准分子
0.13
0.00001
114
硅
准分子
0.86
0.00001
29
表2.1
对于烧蚀来说,所用脉冲宽度必须小于表I中计算的临界值,但这样还不够。
还必须保证脉冲具有足够的能量,以便每个脉冲都能加热足够体积的加工材料。
对于一定的脉冲能量来说,随着脉冲时间的缩短,热量越来越被局限在激光光斑附近,逐渐产生加热、熔化、烧蚀、最终达到汽化的效果。
选定合适的波长后,就要确定脉冲能量和脉冲宽度的组合,从而确定材料加工的类型。
尽管激光与材料间的相互作用基本相似,但不同材料如金属、陶瓷、玻璃和塑料还各有不同的特点。
图1显示了金属、塑料、陶瓷和玻璃的吸收长度-波长曲线。
激光加工与电子束加工、等离子束和一般的机械加工相比较,具有以下特点:
1)激光束的激光焦点小,功率密度大,能加工一些高熔点、高强度的合金材料,也能加工如陶瓷、金刚石、玻璃之类的非金属硬脆性材料以及其他的一些普通工艺难以加工的材料;
2)激光热加工是无接触加工,不需要钻头、刀具和冲压模具等工具。
没有磨损工具,断裂和调换工具等问题。
故激光束是一种永久锋利的、多用途的、能把材料加工成任意形状的机械加工工具;
3)激光热加工自动化程度高,可用计算机进行控制,加工速度快,功效高,可方便地进行任何复杂形状的加工;
4)激光热加工的热影响区小,材料变形小,不需要后续处理;
5)激光处理不需要淬火介质,无公害,有利于保护环境;
6)激光可以透过玻璃加工真空容器内的工件以及处于复杂结构位置的工件;
7)激光热加工与电子束加工相比,不需要严格的真空设备,操作方便。
图2.1
一般来说,激光和金属的相互作用,占优势的机理依赖于激光脉冲的持续时间、波长、功率密度和尖峰结构。
对于较低的功率水平来讲,如数量级为105瓦/厘米2或更低的长脉冲持续时间,熔融占优势;当功率水平提高到107瓦/厘米2,脉冲的持续时间大于100微妙时,汽化将占主导地位。
航空发动机副零部件的磨损机理
航空发动机副零部件(轴承)是工作在高速高温的环境下。
按标准的航空发动机设计,采用双半内圈三点接触式内导引结构,具体工况条件见表2.1。
在众多失效形式中,最典型和普遍的是导引面严重破损,而非接触疲劳。
图2.2
(1)给出了轴承在上述工况下发动机实验前后的照片。
轴承产生了严重的磨损,这种磨损发生在轴承内部的主要摩擦面上,包括保持架和内圈之间的导引面、滚动体和外圈的沟道之间。
磨损后的轴承内部结构参数遭到彻底破坏,而且出现了如图2.2
(2)所示的引导面“软磨硬”的异常磨损现象,即较软的保持架引导面磨损较轻,淬硬的不锈钢套圈磨损较严重,。
运转9h保持架直径的磨损量为0.18mm,而套圈的直径磨损量为6.06mm;此外,轴承还出现了热失稳。
严重时产生的局部高温有可能使轴承退火,甚至熔化,导致轴承元件断裂,套圈和滚动体咬死,如图2.2(3)。
表2.2
转速
(r/min)
材料
载荷谱最大载荷(N)
滑油温度(℃)
寿命(h)
尺寸(mm)
储存期(年)
球和套圈
保持架
径向
轴向
进油
回油
300
9Cr18
钢
1500
4000
80
150~180
≮50
φ25×φ62×17
8~10
图2.2
(1)图2.2
(2)图2.2(3)
此外,这种高速高温轴承同样存在磨料磨损,由于采用了牺牲型铸铁密封环,密封面磨损下来的颗粒进入循环的润滑油系统,有限的润滑油存在严重的颗粒污染,因此加剧了滚动体、滚道、保持架等接触部位的磨损。
加之钛合金摩擦系数高、抗磨损性差等特点,更加加剧了轴承的磨损。
固体材料宏观光学常量间的关系
光波(电磁辐射)在不带电的、各向同性的导电媒质中传播时,服从麦克斯韦方程组。
由麦克斯韦方程组出发可得:
式中,激光在介质中的电场强度E,ε0和μ0是自由空间的介电常数和磁导率,εr是媒质的相对介电常数。
σ是媒质的电导率。
对于磁场强度H也可获得类似的方程。
现考虑沿x方向传播的平面电磁波取E的一个分量Ey,其表示式为:
式中E0为Ey的振幅,ω为角频率,υ为平面波沿x方向的传播速度。
将(2.1.2)式代入(2.1.1)式,得:
因为光波在媒质中的传播速度υ应等于c/N,其中N是媒质的折射率,c是真空中光速,因此,有:
显然,当σ≠0时,N为复数,设
代入(2.1.2)式,得
对于磁场强度分量Hz,可得出相似的式子
从上述两个式子得知,σ≠0时,光波以c/n的速度沿x方向传播,其振幅按e-amx/c的形式下降。
这里n是通常的折射率,而κ则是表征光能衰减的量,称为消光系数。
因此,光强按e-2amx/c衰减,即:
引入比例系数α,得:
=αI,积分可得:
α称为媒质的吸收系数,它的物理意义是:
光在媒质中传播1/α距离时能量减弱到原来能量的1/e。
将(2.1.8)、(2.1.9)式相比,得吸收系数:
式中λ是自由空间中光的波长。
因为
将(2.1.11)式代入(2.1.3),利用实部和虚部分别相等及关系式
,并求解方程组得:
当σ≈0时,
。
这说明对于非导电性材料,没有光吸收,材料为透明状。
在电介质中,电磁波没有衰减地传播;而在导电媒质中,如在金属和半导体中,波的振幅随着透入的深度而减小,即存在光吸收。
2.2激光在固态介质中的微观吸收机理
如上所述,当激光通过固体材料时,激光与固体材料中的电子、激子、晶格振动、杂质和缺陷等发生相互作用,产生了对激光的吸收。
以上的讨论仅仅把材料看成一种连续介质,完全不考虑材料的微观结构,因此得出的有关结论没有给出吸收的根源,也无法解释这样一个基本事实,即材料对激光的吸收和激光的波长有关。
在某些波长,一些材料对激光是透明的,而对另一些材料却是强烈吸收,对某些材料激光却是被散射的。
2.3激光在金属材料中的吸收
按照激光吸收的洛伦兹模型,金属中的吸收主要由自由电子来完成。
自由电子可以在电场力的作用下自由移动,不受回复力作用,ω0=0,因此,由复介电常数的分量变为:
ε1=n2-k2=1-∑ω2pj/(ω2+γ2j)(2.3.1)
ε2=2nk=∑ω2pjγj/(ω3+γ2jω)(2.3.2)
如果只有一种衰减为γ的自由电子,上两式中求和符号已然无用,于是变为:
ε1=n2-k2=1-ω2p/(ω2+γ2)(2.3.3)
ε2=2nk=ω2pγ/(ω3+γ2ω)(2.3.4)
经抽象化简整理可得:
n和k的表达式.
由于在大多数金属中,等离子频率ωp远大于γ,因此,在激光频率远小于等离子频率时,n和k迅速增大,此时,激光被金属反射,吸收很少;在等离子频率附近,ω=ωp-γ2/2ωp-ωp时,n出现一个极小值,而k值单调下降,因此,在等离子频率附近,激光被很好地吸收;当激光频率继续上升,n迅速接近于1,而k迅速变为0,此时金属对激光是透明的。
事实上,金属除了对极高能的紫外线和更高频的x射线是透明的以外,对其余辐射都是不透明的;而金属的等离子频率处于紫外到近红外波段,因此从近红外激光、可见光到紫外激光对金属加工较为有利;对于远红外激光,金属几乎是反射的,因此加工金属若是用远红外激光,就必须对表面采取必要的增强吸收措施,或者使用超高能级光束。
2.4激光在固态介质中的散射
光散射现象是由于固态介质中存在有非均匀的颗粒结构或因为组成物质的分子和原子的固有振动对光电磁场产生影响,使得一部分光束在原传播方向上略微偏离原光轴,同时还可能伴有光频率的改变。
如果散射光的频率未发生改变,那么该散射称为瑞利散射;如果散射光的频率发生改变,那么该散射称为拉曼散射。
由物质粒子结构引起的散射现象称为丁达尔散射。
散射现象也是使得透射光线减弱的原因之一,因此,在尺度有限的物质中光的吸收包括入射束的吸收和散射减弱。
2.5激光在固态介质中的非线性吸收
激光是一种极强的辐射,除了以上讨论的问题外,由于电磁场和物质的非线性相互作用,激光吸收还体现为其他一些非线性吸收现象。
2.6钛合金的性能
金属元素钛处于元素周期表的第四周期IV~a族,原子序数22,是过渡金属。
金属钛的熔点为1675℃,密度为4.508g/cm3,是典型的负电性元素。
钛在882℃具有同素异构转变点Tc,在小于Tc的低温侧,其组织为具有密排六方晶格的α相,在大于Tc的高温侧,其组织为具有体心立方晶格的β相。
钛与其它常用结构金属的性能如表2—1所示[18,19]。
表2.3钛与常用金属的性能对比
以钛为基加入各种金属或非金属元素就形成了钛合金,其中随着钛中加入的合金
元素不同,α/β相变点将发生变化,并产生宽温度的相变区,从而产生α+β两相区。
使α/β相变点上升,,且在平衡相图上扩大α相区的元素是α相稳定元素,如Al、C、O、N等。
反之,使α/β相变点下降,且在平衡相图上扩大β相区的元素是β相稳定元素,如Mo、Nb、V、Zr等。
根据常温结构相的种类,大致可将钛合金分为α型、α+β型和β型三类。
一般来说,具有密排六方晶格结构的金属(如Zn、Mg等)都具有脆性大、不易产生塑性变形等特点。
在室温下纯钛也具有α型密排六方晶格结构,但是其晶格常数c=0.46843nm,a=0.29511nm,轴比c/a=1.587,小于密排六方晶格结构轴比的理论值1.633,因而纯钛具有优良的塑性变形能力和加工性能。
其中,高纯钛的δ=50~60%,ψ%=70~80%,甚至可以在室温下进行冷轧[20,21,22]。
高纯钛的抗拉强度不高,σb=220~260MPa,经细晶强化后可达350~700MPa。
加入某些强化元素(如Co、V、Nb等)后,钛合金的抗拉强度为700~1200MPa,甚至可达到1400MPa[23,24],超过了普通钢材的抗拉强度,几乎相当于超高强度钢的强度。
然而,钛的密度仅为4.508g/cm3,因此钛及其合金的比强度相当高,而比强度高正是钛合金的最大特性之一。
钛及钛合金的另一个重要特性是具有优良的耐腐蚀性能。
钛的标准电极电位为-1.63V,因此钛的化学性质极其活泼,和氧、氮、氢和碳等元素有很强的亲和力。
在550℃以卜,钛及钛合金钝化能力比较强,能在其表面形成致密的氧化膜,与基体结合紧密,具有良好的保护作用[25],因而钛及钛合金具有优良的耐腐蚀性能。
此外,钛镍合金的形状记忆功能十分突出[26],是当前材料工作者研究最多、工业应用最为广泛的形状记忆合金。
钛合金作为一种新型结构材料,近年来得到普遍重视,用量呈现大幅度增加的趋势,被广泛应用于航天航空、石油化工、舰船、汽车、医疗、文体等领域。
在先进飞机上,钛合金获得了大量应用。
目前,世界各国的高速飞机都广泛地采用钛合金作为结构材料。
各种飞机零件,小至螺钉、螺母等连接件,大至机身骨架、隔框等结构件,都可以用钛合金来制造。
甚至,长达6米、重达2吨的飞机起落架主支撑梁也可以用钛合金制造。
如苏一27飞机上各种钛合金零件占飞机结构重量的15%,美国第三代战斗机F-14和F-15上钛合金零件的总重量占飞机结构重量的比例分别高达24%和27%,第四代战斗机F-22上钛合金用量已达41%,而素有“全钛飞机”之称的美国YF-12A战斗机是当前世界上应用钛合金数量最多的机种,全机结构的93%用钛合金制造。
钛合金的优点也适合航空发动机设计的需要。
在航空发动机上,钛合金己部分取代铝合金、镁合金及钢铁材料。
目前,先进航空发动机的压气机盘、压气机叶片和风扇叶片以及机匣等均由钛合金制造,已实现压气机全钛化方案[27,28,29]。
随着飞机性能的不断提高与钛合金零件加工工艺的不断改进,可以预料钛合金在航空航天材料中将占有更加
重要的位置。
除航天航空领域外,钛及钛合金应用最广泛并且已见成效的地方主要是石油化工行业,特别是对纯钛的应用。
应用范围包括各类储运容器、反应釜、过滤器、分离器、换热器、塔器、搅拌器及各种管、泵、阀、板、件等。
在欧洲几个主要的发达国家,钛合金在化工领域的用量占到钛合金生产总量的40%左右,而在日本,约80%以上的钛合金应用于该领域。
在舰船领域,由于钛合金优良的耐海水腐蚀性能、无磁性等特点,其应用十分广泛。
俄罗斯采用钛合金作为核潜艇的耐压材料,使潜艇的安全可靠性得以大大提高、设备体积缩小、重量减轻,从而增加了潜艇的有效载重量,减小了海水系统设备破损事故和维修保养次数,延长了使用寿命,提高战术技术性能。
美国也成功地将钛合金用于各种动力的潜艇、水面艇、民用船,其船用部位有海水管路系统、冷凝器和热交换器、排风扇的叶片、推进器和轴、弹簧、航母上的消防设备等。
我国也已成功地将钛合金应用在鱼雷发射装置液压水缸、危急冷却器、泵、阀及管道系统等方面[30,31]。
在新一代汽车设计中,减轻重量、降低燃料消耗、降低发动机噪音和振动是设计者们考虑的重要因素。
作为轻合金的钛合金由于其密度小、比强度和比刚度高,将会被更多的设计人员选用[32]。
预计到2006年,我国仅汽车、摩托车用钛总量就将达到5000吨。
随着钛合金的成本降低(连铸、连轧等低成本工艺的开发和应用),钛合金将在汽车工业中占有越来越重要的地位。
在生物医学上,由于钛合金无毒、耐蚀、质轻且强度高,是非常理想的医用金属材料,被广泛用作手术器械和植入人体的植入物,如人造髓关节、膝关节等[33,34]。
在文体用品领域,钛合金正以极高的速度进入市场,并己经形成一定的规模。
其中以比赛用自行车和高尔夫球头最具代表性。
钛制自行车质轻、强度高且防震性能优越,几乎所有的比赛用自行车都己采用钛材。
而高尔夫球头选用钛合金制造后,具有接触球面大、重量轻、易于控制、易击中目标等优点[35]。
对电子行业而言钛合金无磁性、无毒,是传感器的理想材料。
此外,笔记本电脑、手机、照相机、钓鱼用具、眼镜架等已越来越多地采用钛合金材料。
钛是我国矿藏资源较为丰富的元素。
开发钛金属的应用领域对提高
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