鈦青銅固溶處理

鈦青銅固溶處理的目的是使第二相粒子充分、均勻地溶入基體內(nèi), 并經(jīng)快冷(水淬)得到過(guò)飽和固溶體, 為材料的冷變形和沉淀強(qiáng)化作準(zhǔn)備。確定合金固溶的有效性是通過(guò)檢驗(yàn)溶質(zhì)原子在基體中的溶解度來(lái)實(shí)現(xiàn)的, 第二相粒子在基體中的溶解度越大, 所引起的晶格畸變?cè)斤@著, 致使材料對(duì)電子的散射能力增強(qiáng), 在宏觀上表現(xiàn)為導(dǎo)電性能下降, 在冷變形量固定條件下材料成品時(shí)的晶粒度與固溶溫度相關(guān), 通過(guò)測(cè)量固溶處理后材料的導(dǎo)電性及成品時(shí)的晶粒度來(lái)確定最佳固溶溫度。材料在940℃ ×1h(水淬)條件下固溶最充分, 但是在冷變形量固定條件下材料成品時(shí)的晶粒度與固溶溫度相關(guān), 合金晶粒度越大對(duì)超聲波的衰減越明顯, 所以在確定固溶溫度時(shí)應(yīng)考慮材料的晶粒度,選擇900℃ ×1h(水淬)為固溶處理工 藝。

銅合金以其優(yōu)良的導(dǎo)電、傳熱性能在工程上獲得了廣泛應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步, 現(xiàn)代工業(yè)裝備的發(fā)展對(duì)銅合金的綜合性能提出了新的要求, 期望其保持導(dǎo)電性的同時(shí)還具備高強(qiáng)度和耐熱性。高強(qiáng)度、耐熱、導(dǎo)電銅合金的代表材料為CuCo2Be合金, 該材料在國(guó)內(nèi)外已有多年的應(yīng)用, 但由于合金元素Co、Be的資源緊缺和價(jià)格昂貴使得CuCo2Be合金成本一直很高, 且CuCo2Be合金在熔鑄過(guò)程中產(chǎn)生的鈹及其化合物粉塵是毒性最為嚴(yán)重的工業(yè)污染物,含鈹銅合金的生產(chǎn)對(duì)環(huán)境和人體健康構(gòu)成了極大威脅, 促使材料工作者及相關(guān)產(chǎn)業(yè)致力于研制和開(kāi)發(fā)含鈹銅合金的代用材料。目前已見(jiàn)應(yīng)用報(bào)道并形成了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的鈹青銅代用材料是CuNi2SiCr合金, 該合金強(qiáng)度較高, 但導(dǎo)電性能較CuCo2Be合金降低了15%左右, 故其應(yīng)用領(lǐng)域受到一定限制。文中研究的鈦青銅的綜合性能達(dá)到了CuCo2Be合金水平, 但該材料工藝條件要求苛刻, 在工業(yè)化生產(chǎn)中質(zhì)量控制難度大, 因此開(kāi)展該材料的熱加工工藝及組織性能研究意義重大。

鈦青銅材料的化學(xué)成分中Ni和Ti組成金屬間化合物, 通過(guò)沉淀析出對(duì)基體進(jìn)行強(qiáng)化, 是合金中的主要強(qiáng)化相;Cr和Zr可細(xì)化晶粒、提高材料的熱強(qiáng)性, 同時(shí)也存在析出強(qiáng)化作用;B和RE在合金中凈化晶界、提高合金的導(dǎo)電性能。因此, 鈦青銅的熱處理主要包含固溶和時(shí)效工藝 。

合金固溶后的冷變形可增加晶體內(nèi)部的位錯(cuò)密度, 顯著提高其強(qiáng)度和硬度, 為時(shí)效析出提供空間,冷變形引起的晶格畸變較少, 因而對(duì)合金的電導(dǎo)率影響較小, 鈦青銅槽楔等產(chǎn)品多采用自由鍛成形。在相同時(shí)效溫度條件下, 合金硬度的峰值時(shí)間與冷變形率成反比, 亦即加大冷變形量可縮短時(shí)效時(shí)間, 實(shí)踐表明大變形量時(shí)合金的晶粒細(xì)小, 但易誘發(fā)鍛件內(nèi)部裂紋和析出物的偏聚現(xiàn)象, 變形量太小晶粒不夠細(xì), 又不滿(mǎn)足超聲波探傷的基本條件, 因此材料冷變形量應(yīng)控制在15% ～ 25%之間。

合金經(jīng)固溶和冷變形后的時(shí)效處理是沉淀強(qiáng)化合金的關(guān)鍵工藝, 在該工藝下第二相粒子從固溶體內(nèi)勻分析出, 彌散分布在基體中形成沉淀相, 沉淀相能有效阻止晶界和位錯(cuò)的移動(dòng), 從而大大提高合金強(qiáng)度, 同時(shí)固溶體脫溶后晶格畸變得以恢復(fù), 材料的導(dǎo)電性能獲得提升。鈦青銅獲得峰值硬度的時(shí)間與時(shí)效溫度呈反比, 而其延伸率隨時(shí)效溫度和時(shí)間的提高而增加, 試驗(yàn)表明鈦青銅的導(dǎo)電率主要隨時(shí)效時(shí)間延長(zhǎng)而提高, 但逐漸呈飽和趨勢(shì)。鈦青銅在欠時(shí)效時(shí)塑性和導(dǎo)電率偏低, 過(guò)時(shí)效時(shí)塑性和導(dǎo)電率較高, 但晶粒明顯長(zhǎng)大, 不利于超聲波探傷檢驗(yàn), 生產(chǎn)汽輪發(fā)電機(jī)槽楔時(shí)應(yīng)選擇硬度峰值時(shí)間, 其時(shí)效溫度在500 ～ 520℃較為理想 。

鈦青銅在典型的熱處理及變形工藝條件下的綜合性能達(dá)到了美國(guó)PDS13411 AL和ASTM B441所規(guī)定的鈹鈷銅合金的性能水平。斷口的韌窩內(nèi)存在細(xì)小的粒子, 韌窩形狀顯示為等軸韌窩, 韌窩尺寸比較均勻, 說(shuō)明材料的塑性能力較高, 且第二相粒子分布均勻, 體現(xiàn)了彌散強(qiáng)化特征。斷口上可以明顯看出韌窩的形狀, 保持了一定的塑性, 斷口氧化也較輕, 說(shuō)明材料有良好的熱強(qiáng)性和抗氧化性。

鈦青銅采用900℃固溶后不同時(shí)效工藝條件下的金相組織, 可以看出材料的晶粒度對(duì)溫度的敏感性較強(qiáng), 隨時(shí)效溫度升高晶粒明顯變大。當(dāng)固溶溫度一定時(shí), 在510 ±10℃范圍內(nèi)時(shí)效, 材料的強(qiáng)塑性有良好的匹配, 且晶粒度滿(mǎn)足探傷的基本要求,加工方向平行面的金相組織, 該截面上存在許多孿晶, 孿晶對(duì)材料有一定的強(qiáng)化作用, 在超聲波作用下孿晶相互運(yùn)動(dòng)而吸收能量, 使超聲波產(chǎn)生衰減, 因此在進(jìn)行超聲波探傷時(shí)應(yīng)考慮這一因素進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償 。

高強(qiáng)度、耐熱、導(dǎo)電鈦青銅的合金元素總量小于3.5%, 屬于高銅合金, 在固溶強(qiáng)化合金中鈦等元素對(duì)導(dǎo)電性能的影響比較大, 而時(shí)效析出的第二相顆粒對(duì)銅合金導(dǎo)電性的影響在3%IACS以下, 合金主要是通過(guò)沉淀強(qiáng)化來(lái)獲得高強(qiáng)度和保持其導(dǎo)電性能。由衍射花樣標(biāo)定顯示該相是純Cr, Cr相的顆粒尺寸在500nm左右。在TEM下觀測(cè)的銅基體上的彌散析出相, 析出相的尺寸在20 nm左右, 通過(guò)對(duì)衍射花樣的標(biāo)定, 證明該析出相為Ni3Ti, 基體為純銅組織。對(duì)于析出相的尺寸越大合金的強(qiáng)度和硬度就會(huì)越低, 因此鈦青銅的主要強(qiáng)化相為金屬間化合物Ni3 Ti, 析出的Cr相由于尺寸較大, 對(duì)合金強(qiáng)度的貢獻(xiàn)量相對(duì)有限。在合金中Zr以怎樣的形式還有待于研究, 理論研究表明在該合金中還可能存在CuxZr的析出相, 在大量的實(shí)驗(yàn)研究中未能找出證明依據(jù), 所以在文中成分特征條件下的鈦青銅屬于復(fù)合析出強(qiáng)化機(jī)制。由導(dǎo)電理論可知金屬間化合物呈現(xiàn)大電阻特征, 但析出相的體積分?jǐn)?shù)較小, 故材料仍保持良好的導(dǎo)電性能 。

1)鈦青銅經(jīng)900℃ ×1h(水淬) 20%(冷變形) 510℃ ×1.5h熱處理?xiàng)l件下的室溫性能如下:σb為720MPa, σ0.2為640MPa, δ5 為15%, HRB為96, 電導(dǎo)率為50%IACS;在427℃試驗(yàn)條件下的力學(xué)性能如下:σb為530MPa, σ0.2為460 MPa, δ5 為5%, 達(dá)到了PDS13411 AL和ASTMB441所規(guī)定的鈹鈷銅合金性能指標(biāo)。

2)鈦青銅是以Ni3 Ti和Cr復(fù)合沉淀強(qiáng)化, 其中Ni3Ti析出相的尺寸在20nm左右, 在基體上呈彌散分布為主強(qiáng)化相。

3)與鈹鈷銅相比鈦青銅的晶粒度對(duì)溫度敏感性強(qiáng), 材料應(yīng)避免在過(guò)時(shí)效狀態(tài)下使用 。2100433B

含一定量的氧、氮、碳、硅、鐵及其他元素雜質(zhì)的α相鈦。鈦含量不低于98%、含有少量氧、氮、氫、碳、硅和鐵等雜質(zhì)的致密金屬鈦。氧、氮、碳、氫和硅屬于間隙雜質(zhì)元素，鐵屬于替代式β穩(wěn)定元素。氧、氮、碳都能提高鈦的室溫抗拉強(qiáng)度，同時(shí)也會(huì)降低鈦的塑性，因此鈦中氧、氮、碳的含量都有比較嚴(yán)格的限制，特別是氧含量。氫在鈦中的溶解度很小，氫與鈦的反應(yīng)是可逆的。氫對(duì)鈦性能的主要影響表現(xiàn)為“氫脆”，當(dāng)鈦中氫含量達(dá)到一定量后，將會(huì)大大提高鈦對(duì)缺口的敏感性，從而急劇地降低缺口試樣的沖擊韌性等性能。通常規(guī)定鈦中氫含量不得超過(guò)0.015%。鈦是現(xiàn)代宇宙航空科學(xué)，海洋科學(xué)和核能發(fā)電等尖端科學(xué)工業(yè)所不可缺少的材料。鈦比一般金屬輕48%，且韌性強(qiáng)，耐酸堿性、抗腐蝕、穩(wěn)定性高，高強(qiáng)度，良好彈性等優(yōu)點(diǎn)，符合人體工程系，鈦對(duì)人體無(wú)毒，無(wú)任何輻射 。

鈦首飾并不能防輻射和調(diào)節(jié)“三高”

有這樣一種金屬首飾，能夠預(yù)防輻射，能調(diào)節(jié)“三高”，還可以緩解疲勞，可謂是“麻雀雖小，五臟俱全”。目前，在一些熱播的電視購(gòu)物產(chǎn)品節(jié)目中，在網(wǎng)上，甚或在某些商場(chǎng)里的專(zhuān)柜前，營(yíng)銷(xiāo)人員都會(huì)推薦一種具有這樣“神奇功效”的鈦制品首飾，或是項(xiàng)圈或是手鏈。一時(shí)間，神奇的鈦首飾為一些消費(fèi)者廣為關(guān)注。

然而，對(duì)于鈦首飾，醫(yī)學(xué)專(zhuān)家認(rèn)為，神奇鈦其實(shí)并不神奇，其“神奇功效”純屬忽悠人，消費(fèi)者應(yīng)擦亮眼睛，以防上當(dāng)。

輕金屬不能防輻射

在某電視購(gòu)物節(jié)目中，韓國(guó)某名牌的鈦手鏈打出了這樣的廣告語(yǔ)：現(xiàn)代人普遍因高科技產(chǎn)品帶來(lái)方便，同時(shí)被動(dòng)地承受著因便利帶來(lái)的諸多副作用———高強(qiáng)輻射。鈦磁抗疲勞防輻射首飾能大量消除電磁波，平衡身體正負(fù)電位，達(dá)到防輻射的保健功效。

對(duì)此，全國(guó)神經(jīng)與精神疾病靶向治療委員會(huì)主任委員李安民教授介紹說(shuō)，鈦是一種非常穩(wěn)定的金屬，具有強(qiáng)度高、重量輕、抗腐蝕、無(wú)磁性等物理特性。鈦在地球上的儲(chǔ)藏量并不少，但由于提煉成本高，因而目前還只是在航空航天、電子工業(yè)、精密儀器制造等方面應(yīng)用。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域因其能抵抗人體分泌物的腐蝕且無(wú)毒，更多用于醫(yī)療器械和人體植入，如內(nèi)固定夾板、螺栓以及修補(bǔ)缺損的頭蓋骨等。

“由于鈦外觀具有亞光效果，氮化鈦在顏色上近于黃金，常被制成各種飾品，如項(xiàng)圈、手鏈等，它們僅具有觀賞的效果，絕不會(huì)有任何醫(yī)療功能?！崩畎裁裾f(shuō)，輻射包括電磁輻射和核素輻射，是一種具有穿透性的高能離子，呈波浪狀、散發(fā)性放射。真正能夠抵擋部分輻射離子的僅有鉛等少數(shù)重金屬，放射醫(yī)生常用鉛衣及鉛玻璃來(lái)預(yù)防和減少輻射。鈦是一種輕金屬，加之導(dǎo)熱率很高，本身就不是預(yù)防輻射的材料，更何況一個(gè)小小的項(xiàng)圈、手鏈之類(lèi)的飾品，根本不可能有防輻射的作用。

調(diào)節(jié)“三高”無(wú)證據(jù)

在一些商場(chǎng)，鈦首飾的推銷(xiāo)人員常說(shuō)鈦能調(diào)節(jié)“三高”。所謂“三高”，就是人們常講的高血壓、高血脂、高血糖。

然而，心血管專(zhuān)家、301醫(yī)院第一附屬醫(yī)院干部病房主任夏云峰對(duì)這一觀點(diǎn)斷然否認(rèn)。“高血壓、高血脂、高血糖是人體非常復(fù)雜的代謝過(guò)程中出現(xiàn)的異常結(jié)果，也是多種疾病的啟動(dòng)因素，需要通過(guò)運(yùn)動(dòng)、飲食、藥物等進(jìn)行綜合調(diào)整，有的需要終生用藥?！?

夏云峰介紹，到目前為止，沒(méi)有見(jiàn)到鈦可以調(diào)節(jié)“三高”的任何證據(jù)?！叭绻胁∫欢ㄒ结t(yī)院進(jìn)行正規(guī)的治療，絕不可將希望寄托在一個(gè)小小的項(xiàng)圈上，延誤治療?！?

緩解疲勞是忽悠

據(jù)了解，隨著競(jìng)爭(zhēng)的激烈和生活節(jié)奏的加快，人們普遍感到工作壓力增大，疲憊感增強(qiáng)。鈦首飾制品正是“號(hào)”準(zhǔn)了這一時(shí)代的脈搏，打出了“具有緩解疲勞功效”的宣傳語(yǔ)。某品牌鈦?lái)?xiàng)圈的推銷(xiāo)人員介紹說(shuō)，佩戴鈦?lái)?xiàng)圈，熱量增加會(huì)使肌肉放松，并且刺激血流流動(dòng)，幫助人們更好地消除血流中由疼痛產(chǎn)生的作用物和疲勞因子，最終達(dá)到抗疲勞的保健功效。

對(duì)此，李安民說(shuō)，疲勞實(shí)際上是一種亞健康現(xiàn)象，如渾身沒(méi)勁、不想動(dòng);也有的表現(xiàn)為局部疲勞，如頸部疼痛、肩背部發(fā)僵等。導(dǎo)致疲勞的原因除病理性因素外，多與過(guò)度勞累、工作和精神壓力大等因素有關(guān)，也有的是由于睡眠或工作姿勢(shì)不良引起的，如長(zhǎng)期伏案會(huì)引起頸部疼痛等。

“許多患者手術(shù)中使用了鈦質(zhì)內(nèi)固定、鈦質(zhì)頭蓋骨，這些病人尚未體驗(yàn)到緩解疲勞的效果，體外戴一個(gè)小小的項(xiàng)圈、手鏈，又怎么能起到這種作用呢"sup--normal" data-sup="1" data-ctrmap=":1,"> [1] 2100433B

女性精神標(biāo)志：鈦(Ti)——銀灰色金屬，比重為4.5g/立方厘米，常溫下熔點(diǎn)為1668°C，鈦質(zhì)地非常輕盈，卻又十分堅(jiān)韌，代表都市女性輕盈、唯美而又堅(jiān)韌。

男性精神標(biāo)志：1795年德國(guó)科學(xué)家克拉普魯斯在研究金紅石時(shí)發(fā)現(xiàn)了鈦，他用古希臘神話(huà)中的大地之子泰坦(titan)來(lái)命名，而“泰坦精神”與勇往直前是同一個(gè)意思，它的天然強(qiáng)度和質(zhì)地有如泰坦一樣的英雄氣概，彰顯都市男性有如大地之子的“泰坦”精神。

愛(ài)情象征標(biāo)志：鈦極具耐腐蝕，它不會(huì)像銀會(huì)變黑，在常溫下終身保持本身的色調(diào)。情侶飾品代表愛(ài)情的忠貞、永不背叛、始終如一的至尊品質(zhì)。 鈦制器官可以長(zhǎng)期植入于人體內(nèi)部，可見(jiàn)其無(wú)害于人體的神奇，良好的生物相容性與無(wú)比忠誠(chéng)的穩(wěn)定性讓鈦飾在與人體長(zhǎng)期接觸后，也不會(huì)產(chǎn)生過(guò)敏，對(duì)皮膚、神經(jīng)與味覺(jué)都沒(méi)有不良影響，有如你若即若離的情人，所以它還有一頂高帽子：親生物金屬。因此它絕對(duì)對(duì)人體無(wú)害，對(duì)于皮膚過(guò)敏的現(xiàn)代人來(lái)說(shuō)可成其首選。

鈦經(jīng)過(guò)復(fù)雜的提煉和繁雜加工工藝鈦首飾濾去了這個(gè)時(shí)代的浮躁和喧鬧，給人一種貼心的關(guān)照和靈魂的凈化，糅合中國(guó)文化傳統(tǒng)首飾工藝精髓，同時(shí)采用國(guó)際先進(jìn)的加工技術(shù)，更與時(shí)尚最新首飾元素想結(jié)合。

目前的男性首飾消費(fèi)者，基本是已成功或者正在走向成功的“弄潮兒”。在他們表面輝煌的背后，是一種銳意進(jìn)取、積極挑戰(zhàn)人生、期待獲得更多財(cái)富和更高社會(huì)地位的進(jìn)取心態(tài)。” 鈦首飾帶給人們的不僅是時(shí)尚的概念，更應(yīng)該是生活價(jià)值的認(rèn)同感。

怎樣鑒別純鈦首飾？ 評(píng)價(jià)的關(guān)鍵是衡量其整體重量、制作工藝。制作工藝憑肉眼就可判斷，而鑒別成色的簡(jiǎn)易方法有以下幾種：

一、重量 純鈦是輕便貴金屬，鈦的重量是同體積鋼一半，銀的一半不到，手感很輕；

二、磁性 純鈦沒(méi)有磁性，有磁性的一定不是純鈦；

三、最有效的手工檢測(cè)方法：

用制品用力劃陶瓷器具，陶瓷器具會(huì)留下深深的黑色印子，印子越深代表純度越高，而且這印子是用橡皮擦擦不去的。