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锆石是什么材质?

来源:www.dbkyw.com   时间:2023-02-19 02:20   点击:302  编辑:admin   手机版

一、锆石是什么材质?

锆石是一种硅酸盐矿物,它是提炼金属锆的主要矿石,含有铪、钍、铀、稀土元素等混入物。锆石广泛存在于酸性火成岩,也产于变质岩和其他沉积物中。锆石有很多种,不同的锆石会有不同的颜色,如黑、白、橙、褐、绿或无色透明等等。

锆石经过切割后的宝石级锆石很像是钻石,但锆石实际上是一种混合物矿石,并不像钻石是由碳元素组成的单质。如果对低型的锆石加热到一定程度时,其就会变成无色透明晶体。比如:斯里兰卡的锆石多为绿色低型的,经过热处理后,颜色明显变淡,成为高型的锆石宝石。我国海南省产的红色、棕色锆石,经过热处理,也可以变成无色的。但即使是锆石宝石,其坚固程度也远远比不上钻石。锆石的主要化学成分是硅酸锆,产自火成岩的副矿物,是一种由岛状结构硅酸盐矿物构成的晶体,化学性质十分稳定,形状通常是四方双锥。

二、非铁金属的分类

非铁金属按其密度、价格、在地壳中的储量及分布情况、被人们发现的早晚等大致分为五大类:

轻金属

一般指密度在4.5克/厘米3以下的金属,包括铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡。这类金属的共同特点是密度小(0.53~4.5),化学性质活泼。

重金属

一般指密度在4.5克/厘米3以上的金属,包括铜、铅、锌、镍、钴、锡、锑、汞、镉、铋、铬、锰。

贵金属

这类金属包括金、银和铂族金属(铂、铱、锇、钌、铑、钯)。由于它们在地壳中含量少,提取困难,价格较高而得名。贵金属的特点是密度大(10.4~22.4克/厘米3),熔点高(1189~3273K),化学性质稳定。

半金属

一般指硅、锗、硒、碲、砷、锑、硼、钋、砹,其物理化学性质介于金属和非金属之间(见半金属)。

稀有金属

通常指在自然界中地壳丰度小,天然资源少,赋存状态分散难以被经济地提取或不易分离成单质的金属。这类金属一般开发较晚,包括锂、铷、铯、铍、钨、钼、钽、铌、钒、钛、锆、铪、铬、铼、镓、铟、铊、稀土金属、锕系金属及超锕元素等。随着技术和生产的发展,普通金属与稀有金属的界限日益模糊,因为大部分稀有金属在地壳中并不稀少,比铜、镉、银、汞等还多。

根据金属的密度、熔点、分布及其他物理化学特性,稀有金属在工业上又可分为:①轻稀有金属,其中包括锂、铷、铯、铍;②难熔稀有金属,其中包括钛、锆、铪、钒、铌、钽、钼、钨、铼、铬;③稀散金属,其中包括镓、铟、铊、锗、硒、碲、铼;④稀土金属,其中包括钪、钇和镧系金属;⑤放射性稀有金属,其中包括钫、镭、钋、锝、钷、锕系金属(锕、钍、镤、铀及超铀元素)和超锕系元素。

三、ta1有哪些特性?

TA1属于α型钛合金,是工业纯钛合金,TA1具有高强度,低密度、优良的耐腐蚀性和韧性、其抗拉强度在350-550MPa之间,塑性很好,易于加工成型和焊接。

TA1钛合金热处理:一般在退火态使用。推荐的退火为670-720,0.5-2h;去应力退火制度为530-550℃,0.5-1h或470-490℃,2-4h。

TA1钛合金焊接:氩气保护电弧应用较多,也可等离子焊、电阻焊、气体保护扩散焊等。

TA1钛合金用途:机械设备换热器,高尔夫球、医疗器械等方面。

加工

工业纯钛一般应经过两次真空(其中至少一次是在真空自耗电极电弧炉中)熔炼,其铸件通常是在真空壳式炉中进行生产。工业纯钛既可承受热加工,也可承受冷加工。由于钛加热时容易吸收氧、氢和氮,使塑性降低并使性能变坏,

所以在加热时必须注意使炉内的气氛保持中性或微弱氧化性气氛,尽量避免采用还原性气氛,更不允许使用氢气加热。可在通常的设备上进行锻造、挤压、轧制和拉伸等加工,其热加工的温度范围为800~900℃。进行冷加工时,当冷加工率达到一定值(如30%~60%)时,应进行中间退火。

钛合金的牌号、品种很多,超过100种。工业上可利用的用40-50种,最常用的也就十多种。其中包括各种不同品味工业纯钛和被精选出的钛合金,如Ti-6AL-4V,Ti-5AL-2.5Sn,Ti-2AL-1.5Mn,Ti-3AL-2.5V,Ti-6AL-2Sn-4Zr-2Mo,Ti-6AL-2Sn-4Zr-6Mo,Ti-8AL-1Mo-1V,Ti-13V-11Cr-3AL,Ti-15V―3Cr-3AL-Sn和Ti-10V-2Fe-3AL以及Ti-0.20Pd、Ti-0.3Mo-0.8Ni等。然而对大多数国家来说,前两个重要合金(Ti-6Al-4V;Ti-5Al-2.5Sn)是为最典型的,也是世界各国公认的。

一、按组织分类

 

     钛合金一般是按其组织来命名的,即α钛合金(含近α钛合金)、β钛合金及(α+β)钛合金。中国国家标准中分别用TA、TB、TC作为字头表示钛合金的类型,然后跟着一个数字代表合金序号,如TA代表α型钛合金,TA7钛合金为Ti5Al-2.5Sn合金;TB代表β钛合金,TB2为Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al合金;TC代表α+β型合金,如TC4钛合金为Ti-6Al-4V合金。

 

   α钛合金,主要含有α稳定元素,在室温稳定状态下,基本为α相的钛合金,如工业纯钛(TA0、TA1、TA2、TA3)和TA7(Ti-5Al-5Sn)。α钛合金主要应用于化工、石化和加工工业,在这些工业中首要考虑的是合金的耐腐蚀性能和可加工变形能力,工业纯钛(TA0-TA3四种),TA9钛合金含钯合金(TA9钛钯合金)和含少量的钼和镍合金(TA10钛钼镍合金)为首选。

 

   近α钛合金,这类钛合金中加入少量β稳定元素,在室温稳定状态下,退火组织中包含少量β相或金属间化合物,一般不超过10%,如TA11(Ti-8Al-1Mo-1V),这是美国开发的钛合金,用于高温状态下使用,但铝含量高会导致热盐效应力腐蚀问题;TA15(Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr)是俄罗斯开发的BT20合金。TA11钛合金与TA15钛合金为相类似合金,后者降低了铝含量增加了锆,这样就保持耐热性并改善了热盐效应力腐蚀。α+化合物合金TA13(Ti-2.5CU)是英国开发的IMI230合金。

 

α+β钛合金,含有较多的β稳定元素,在室温稳定状态下,由α及β相所组成的钛合金。β含量一般为10%-50%。α+β钛合金有中等强度,并可热处理强化,但焊接性能较差。根据钼当量不同,此类合金又可分成马氏体型和过渡型。其中典型合金Ti-6Al-4V,该合金是美国水城兵工厂与1954年研制成的,广泛用于宇航工业,该合金产品占钛合金产量的55%-65%,可用于生产各种大规格航空锻件和零件,Ti-6Al-4V合金由于他具有优良的综合性能,研究的最为深入,使用的时间最长,应用的领域最广泛,所以该合金诞生半个世纪以来一直保持旺盛的生命力。中国牌号为TC4,美国钛金属公司所属Timet分部牌号为Ti-6Al-4V,美国活性金属公司为RMI6Al4V,英国钛金属公司为IMI318,俄罗斯为BT6,日本住友为ST-Al40,法国为TA6V,德国为LT31.

 

二、按强度分类

 

   钛合金添加元素,利用钼当量[Mo1]ep和铝当量[Al]ep来表达:α与近α钛合金[Mo1]ep为12-13,[Al]ep为5-8;α+β钛合金[Mo1]ep为5-12,[Al]ep为6-30;β钛合金(亚稳合金)[Mo1]ep为12-25,[Al]ep为5-8。更适合设计者需要是按强度分类,可分为低强度、普通强度、中等强度、高强度、最高强度分类。

 

三、按用途分类

 

1、工业纯钛

 

   工业纯钛是钛含量不低于99%,并含有少量铁、氧、碳、氮、氢等杂质的致密金属钛。杂质对纯钛的力学性能影响最明显的是氧、氮和铁,尤其是氧。氢与钛的反应是可逆的,氢对钛的性能影响主要表现为“氢脆”,通常规定氢含量不得超过0.03%-0.05%氢。工业纯钛在常温虽是密排六方晶格(α),但其轴比小(c/a=1.587),有较好的可加工性。纯钛的成型性能和焊接性能好,对热处理不敏感。

 

   工业纯钛作为外科植入物金属材料已经列入ISO5832-2-1999国际标准,满足长期植入物的材料应有下列基本要求:抗腐蚀、生物相容、优越的抗拉强度、耐疲劳和有良好的韧性、弹性磨具、抗磨损以及令人满意的价格。

 

2、耐腐蚀钛合金

 

   耐腐蚀钛合金适合于在强腐蚀性介质中应用,主要为低强合金。在非宇航领域中主要是利用耐腐蚀性能好这一优点。耐蚀钛合金提高了工业纯钛在还原性介质中(如盐酸、硫酸、磷酸、草酸和甲酸)的耐腐蚀能力,目前成熟的钛钼、钛钯、钛钼镍、钛镍、钛钽等合金。

 

   钛钼合金是研究最早(1952年)的,他在还原性的盐酸中具有优异的耐腐蚀性,Ti-30Mo合金在沸腾的5%碳酸、沸腾的5%硫酸、沸腾10%磷酸、沸腾的10%醋酸和沸腾50%甲酸中,一般最大的腐蚀率为0.0254-0.0508mm/a.而纯钛在93.3℃的10%硫酸溶液中腐蚀率达到38.1-50.8mm/a;Ti-30Mo合金在氧化性介质中耐腐蚀性较差。由于加入高密度的钼铪合金的熔炼、加工和焊接带来一定的空难。由钛钼合金又派生除出了钛钼铌、钛钼锆、钛钼钯等耐腐蚀钛合金。

 

   TA9钛钯合金在氧化性介质中具有优良的耐腐蚀性。对还原性介质也有一定的耐腐蚀能力,尤其能改善其在高氯离子浓度介质中的抗缝隙腐蚀能力。TA9钛合金含0.2%钯,TA9钛钯合金在5%沸腾硫酸中,可以使腐蚀率从48.26mm/a(工业纯钛)降低到0.508mm/a,耐腐蚀能力提高约95倍。该合金具有良好的加工、成型和焊接性能,但含有贵金属钯,成本高。

 

 β钛合金,这类钛合金中含有足够多的β稳定元素,在适当冷却速度下室温组织全部为β相,通常又可分为可热处理β钛合金(亚稳定β钛合金)和稳定β钛合金。可热处理β钛合金,在淬火状况下有非常好的工艺塑性,可以进行板材冷成型,并能通过时效处理获得高达1300-1400MPa的室温抗拉强度。

 

TA10钛钼镍合金名义成分为Ti-0.3Mo-0.8Ni,是20实际70年代中期美国研究开发的Ti-12合金,是一种抗缝隙腐蚀的钛合金,该合金在300℃的抗拉强度比纯钛高一倍,抗还原性介质的腐蚀能力明显提高,在150-200℃的氯化物中不发生缝隙腐蚀。

 

   钛镍合金(Ti-2Ni)在高温脱盐装置中的使用温度可达到200℃左右。

 

   钛钽合金(Ti-5Ta)是俄罗斯以4204合金牌号、日本神户制钢以KS50Ta牌号生产的抗硝酸腐蚀的α型钛合金。该合金具有良好的工艺性能和焊接性能,在100-200℃流动的硝酸中腐蚀率低于0.1mm/a。已在硝酸回收装置和核燃料后处理工序得到了应用。

 

3、结构钛合金

 

   按强度分类的低强度钛合金主要用于耐蚀环境,其他钛合金用于结构件,称结构钛合金。普通强度钛合金(约500MPa),主要包括工业纯钛、Ti-2Al-1.5Mn(TC1)、和Ti-3Al-2.5V(TA18),获得了广泛的应用。由于加工成型性能和可焊接性能好,合金用于制作各种航空板材零件和液压管等,以及自行车民用产品。中等强度钛合金(约900MPa)的典型合金是Ti-6Al-4V(TC4),广泛用于宇航钛合金工业。板材高强度钛合金是室温抗拉强度在1100MPa以上,由近β钛合金和亚稳定β钛合金组成,主要用来代替飞机结构中常用的高强度结构钢,其典型合金有了Ti-13V-11Cr-3Al、Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn和Ti-10V-2Fe-3Al合金等。

 

4、耐热钛合金

 

   耐热钛合金是适合于在较高温度下长期工作的钛合金。它在整个工作温度范围内具有较高的瞬时个持久强度。室温下有较好的塑性、较好的蠕变抗力和良好的热稳定性。在室温与高温下均有好的抗疲劳性能。主要用来制造压压气机中的盘、叶片、进气机匣以及飞机构件。已得到应用的耐热钛合金固溶强化α+β型和近α型钛合金。能在500℃以下长期工作的α+β型耐热钛合金,他们都含有较多的α稳定元素,铝当量都在6以上。加入适当的β稳定元素,使合金在高温下不仅显示高的瞬时强度,而且具有足够的塑性,典型的合金有TC4(Ti-6Al-4V),TC6(Ti-6Al-2.5Mo-2Cr-0.5Fe-0.3Si)和TC11(Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si)。在500℃以下长期工作的α型耐热钛合金,它们都含有少量α稳定元素。铝当量几乎都在7以上,在平衡状态下合金有更多的α相,因此这些合金在500℃以上具有更高的蠕变抗力和更好的抗疲劳性和断裂韧度。由于近α型合金具有这些优良的综合性能,而使其成为耐热合金的主要体系。典型的合金有Ti-8Al-1Mo-1V(美国Ti-811)、Ti6Al-2Zr-1Mo-1V(俄罗斯BT20)、Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo(美国Ti-6242)和Ti-5.5Al-3.5Sn-3Zr-1Nb-0.3Mo-0.3Si(英国IMI-829)。

 

5、低温钛合金

 

低温钛合金是适合于低温下使用的α和α+β钛合金。该类合金随温度的降低而增加、韧性随温度的降低而很少下降,可作低温结构件。低温钛合金发展趋势是将氧含量由0.2%(普通级)降至0.12%,形成极低间隙级钛合金(ELI)。能在超低温(<77K)下使用。典型的合金有Ti-5Al-2.5Sn(ELI)。美国上世纪60年代初研制的Ti-5Al-2.5Sn(ELI为美军标的MIL-9047),中国上世纪70年代末仿制成功该合金,称TA7钛合金,Ti-5Al-2.5Sn(ELI)合金特别适用于在-255℃的低温下工作的液体燃料储存容器。

上海坚铸钛产品其ta1合金是工业纯钛,工业纯钛的杂质含量较化学纯钛要多,因此其强度、硬度也稍高,其力学性能及化学性能与不锈钢相近,比起钛合金纯钛强度低、塑性好,且可焊接、可切削加工、耐蚀性较好,在抗氧化性方面优于奥氏体不锈钢,但耐热性较差,ta1、ta2、ta3依次杂质含量较高,机械强度、硬度依次增强,但塑性、韧性依次下降。

TA1属于工业纯钛系,指几种具有不同的Fe、C、N、O等杂质含量的非合金钛。不能进行热处理强化,成形性能优异,易于熔焊和钎焊。用于制造各种非承力件,可在300℃下长期工作。

TA1钛棒TA1钛棒TA1钛棒

产品信息如下:

合金牌号化学成分组主要成分杂质

Ti Fe Si C N H O

TA1工业纯钛其余0.15 0.1 0.05 0.03 0.015 0.15

名义成分热处理状态抗拉强度延伸率冷弯角度

MPa%

工业纯钛退火

规格供货状态执行标准用途

厚度:δ2-δ12、板幅:800mm-1000mm、长度:2m(也可根据客户要求生产)热轧、冷轧、退火、光面、镜面GB/T3621-1994、GB/T13810-1997、ASTM F136、ASTM B265钛设备换热器、高尔夫球、医疗器械等方面

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