鈦的力學(xué)性能

① 純鈦的抗拉強(qiáng)度為265~353MPa，一般鈦合金為686~1176MPa，目前最高可達(dá)1764MPa。鈦合金與許多鋼的強(qiáng)度相當(dāng)，但鋼的比強(qiáng)度遠(yuǎn)不如鈦合金。

② 鈦和鈦合金的壓縮強(qiáng)度不低于其抗拉強(qiáng)度。工業(yè)純鈦的壓縮屈服強(qiáng)度和拉伸屈服強(qiáng)度大致相等，而Ti-6A1-4V和 Ti-5A1-2.5Sn壓縮強(qiáng)度比拉伸強(qiáng)度稍高。

③ 剪切強(qiáng)度一般為抗拉強(qiáng)度的60%~70%。鈦和鈦合金薄板的承壓屈服強(qiáng)度大約是抗拉強(qiáng)度的 1.2~2.0 倍。

④ 在正常大氣氣氛下，經(jīng)加工和退火的鈦和鈦合金的持久極限為 0.5~0.65 抗拉強(qiáng)度。在缺口狀態(tài)(Kt=3.9)進(jìn)行1000萬次疲勞試驗(yàn)時(shí)，退火 T-6A1-4V的持久極限為0.2倍抗拉強(qiáng)度。

⑤ 最高純度級(jí)的加工工業(yè)純鈦的硬度通常小于120HB(布氏硬度)，其他工業(yè)純的加工鈦的硬度為 200~295HB。純鈦鑄件的硬度為200~220HB。鈦合金在退火狀態(tài)下的硬度值為32~38HRC(洛氏)，相當(dāng)于298~349HB。鑄態(tài)的Ti-5A1-2.5Sn和Ti-6A1-4V的硬度為320HB，低間隙雜質(zhì) Ti-6A1-4V鑄件的硬度為310HB。

⑥ 工業(yè)純鈦的拉伸彈性模量為 105~109GPa大多數(shù)鈦合金在退火狀態(tài)下的拉伸彈性模量110~120GPa。時(shí)效硬化的鈦合金比在退火狀態(tài)下具有稍高的拉伸彈性模量，抗壓彈性模量等于或者大于拉伸彈性模量。鈦合金的比彈性模量與鋁合金的相等，僅次于鈹、鉬和某些高溫合金。

⑦ 工業(yè)純鈦的扭轉(zhuǎn)或剪切模量為 46GPa，鈦合金的剪切模量為 43~51GPa。為提高鈦合金的強(qiáng)度，增加間隙物含量都會(huì)給合金的抗沖擊性能和斷裂韌性帶來有害影響。根據(jù)鈦合金的種類和狀態(tài)的不同，變性工業(yè)純鈦的夏氏缺口沖擊強(qiáng)度值為 15~54J/m3，鑄造狀態(tài)時(shí)約為 4~10J/m3。鈦合金在退火狀態(tài)下的沖擊強(qiáng)度為 13~25.8J/m3，時(shí)效狀態(tài)的稍低。鑄造狀態(tài)的 Ti-5A1-2.5Sn 的夏氏 V形缺口沖擊強(qiáng)度為10J/m3，Ti-6A1-4V的為 20~23J/m3。含氧量愈低的鈦合金，此值愈高。

⑧ 許多鈦合金具有很高的斷裂韌性，或者說，鈦合金抗裂紋擴(kuò)展的能力很好。退火狀態(tài)的 Ti-6A1-4V就是一種韌性極好的材料，當(dāng)缺口集中系數(shù)Kt=25.4mm時(shí)，缺口拉伸強(qiáng)度與非缺口拉伸強(qiáng)度之比大于1。

⑨ 鈦合金在高溫下還能保持一定的性能。一般工業(yè)鈦合金在 540℃溫度下能保持其性能，但僅能供短時(shí)間應(yīng)用，長(zhǎng)時(shí)間夠的溫度范圍為450~480℃。目前已研制出供600℃溫度下使用的鈦合金。鈦合金作為導(dǎo)彈材料可在540℃溫度下長(zhǎng)期使用，還可在760℃溫度下短時(shí)間使用。

⑩ 鈦和鈦合金在低溫和超低溫下仍能保持其原有的力學(xué)性能，隨著溫度的降低，鈦和鈦合金的強(qiáng)度不斷增加，而延性逐漸變差。許多退火的鈦合金在-195.5℃下還具有足夠的延展性和斷裂韌性。含間隙元素特低的 Ti-5A1-2.5Sn可在-252.7℃溫度下使用，它的缺口抗壓強(qiáng)度與非缺口抗拉強(qiáng)度之比，在-25.7℃溫度下為 0.95~1.15。

液氧，液氫和液氟是導(dǎo)彈和宇宙裝置中重要推進(jìn)劑，用于制作低溫氣體容器和低溫結(jié)構(gòu)件的材料所具有的低溫性能是非常重要的。當(dāng)顯微結(jié)構(gòu)呈等軸狀和間隙元素（氧、氮、氫等）的含量很低時(shí)，鈦合金的延展性仍在5%以上。大多數(shù)鈦合金在-252.7℃溫度下具有差的延展性，而Ti-6A1-4V的延展率則達(dá)到12%。

鈦的物理性能

① 密度 純鈦在室溫(25℃)時(shí)的密度是 4.505g/cm°，鈦的密度約為鋼的 57%、銅的60%、鋁的1.8倍。870℃時(shí)是4.35g/cm°，900℃時(shí)是432g/cm°，隨著鈦中合金元素加入量的不同，鈦合金的密度也有所變化，其變化范圍在4.4~4.9g/cm之間，β合金一般較重，因它加入大量較重合金元素如鉬等。

② 熔點(diǎn) 鈦的熔點(diǎn)為(1668士5)℃。鈦中存在或加入不同的合金元素，都會(huì)使熔化溫度改變。

③沸點(diǎn) 鈦的沸點(diǎn)為(3260士20)℃。

④比熱容 鈦在20℃時(shí)的比熱容是500J/(kg?K)，隨著溫度升高，鈦的比熱容增大。在882℃時(shí)，由于a/β轉(zhuǎn)變，比熱容發(fā)生突然變化。

⑤ 熱膨脹系數(shù) 鈦的熱膨脹系數(shù)明顯低于鋁和鋼，為7.6x10^-6 1/K。

⑥ 熱導(dǎo)率 鈦的熱導(dǎo)率很低，為 17W/(m·K)，與18-8不銹鋼相近，這導(dǎo)致鈦在鑄錠和坯料加熱時(shí)，以及鈦結(jié)構(gòu)焊接時(shí)，沿著截面產(chǎn)生很大的溫差，從而產(chǎn)生較大的局部應(yīng)力。

⑦電阻率 鈦的電阻率為0.48μΩ·m，鈦的電阻是相當(dāng)高的。

⑧ 磁化系數(shù) 鈦的磁化系數(shù)為 3.4x10-6，鈦是無磁的。

⑨ 彈性模量 鈦的彈性模量一般為 103~110GPa，為鋼鐵材料的一半，易于撓曲。