鈦板是以鈦及鈦合金為主要原料通過熱軋或冷軋工藝制成的金屬板材,具有銀灰色金屬光澤。這種材料最顯著的特點(diǎn)是密度低(約4.51g/cm3)但強(qiáng)度極高,其比強(qiáng)度(強(qiáng)度與密度比值)超過絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)金屬材料,在需要減重又要求強(qiáng)度的航空航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。鈦板按照純度可分為工業(yè)純鈦(TA1-TA4)和鈦合金(如TC4鈦鋁釩合金),其中TC4鈦合金綜合性能最優(yōu)異,抗拉強(qiáng)度可達(dá)895MPa。
在耐腐蝕性能方面,鈦板表現(xiàn)尤為突出,能夠耐受海水、氯化物及多種酸堿介質(zhì)的腐蝕。這得益于其表面形成的致密氧化膜(TiO?),即便在受損后也能快速自我修復(fù)。特別值得注意的是,鈦板在濃度低于3%的鹽酸和低于4%的硫酸中仍能保持穩(wěn)定,這種特性使其成為化工設(shè)備、海水淡化裝置的首選材料。醫(yī)用級(jí)鈦板(如TA1-ELI)更因良好的生物相容性被廣泛應(yīng)用于人造關(guān)節(jié)、牙科種植體等醫(yī)療器械制造。
鈦板的加工需要特殊工藝支持,由于其導(dǎo)熱系數(shù)低(約7.955W/m·K),在切削加工時(shí)容易產(chǎn)生高溫導(dǎo)致刀具磨損。通常需要采用低轉(zhuǎn)速、大進(jìn)給量的加工參數(shù),并使用專用切削液降溫。焊接方面推薦使用惰性氣體保護(hù)焊(TIG),氬氣純度要求達(dá)到99.99%以上以防止氧化。雖然加工難度較大,但經(jīng)過適當(dāng)工藝處理的鈦板制品使用壽命可達(dá)普通不銹鋼的3-5倍。
規(guī)格選擇上需重點(diǎn)關(guān)注厚度公差,常見工業(yè)用鈦板厚度范圍從0.5mm到100mm不等,其中薄板(≤4mm)主要用于裝飾、醫(yī)療器械領(lǐng)域,中厚板(4-20mm)適用于壓力容器制造,特厚板(>20mm)則多用于航空航天結(jié)構(gòu)件。寬度規(guī)格通常為1000-3000mm,長(zhǎng)度可達(dá)6000-12000mm,特殊尺寸可通過定制實(shí)現(xiàn)。表面狀態(tài)分為酸洗面、拋光面、噴砂面等多種處理方式,可根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景選擇。
隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展,近年出現(xiàn)了專用于增材制造的鈦合金板材,這類材料通常以粉末冶金方式制備,粒徑控制在15-45μm范圍內(nèi)。與傳統(tǒng)軋制板材相比,3D打印用鈦板能實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)成型,孔隙率可控制在0.5%以下,特別適合制造具有內(nèi)部流道結(jié)構(gòu)的精密部件。在采購(gòu)鈦板時(shí),除常規(guī)的力學(xué)性能檢測(cè)外,還需進(jìn)行超聲波探傷(檢測(cè)內(nèi)部缺陷)和光譜分析(確認(rèn)成分比例),確保材料質(zhì)量符合GB/T 3621-2007等標(biāo)準(zhǔn)要求。