鈦鐵是一種重要的鐵合金材料,由鈦(Ti 20-75%)和鐵(Fe)為主要成分,并含有少量鋁(Al 0.5-8%)、硅(Si 0.5-5%)等元素。這種銀灰色金屬具有顯著的特性組合,特別是其低密度(約6.5g/cm3)與高強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度500-1400MPa)的完美結(jié)合,使其成為航空航天領(lǐng)域不可或缺的材料。需要重點(diǎn)關(guān)注的是,鈦鐵合金在高溫環(huán)境下仍能保持優(yōu)越的機(jī)械性能,特別是當(dāng)工作溫度達(dá)到400-600℃時(shí),其強(qiáng)度表現(xiàn)遠(yuǎn)超普通鋼材。
鈦鐵的生產(chǎn)工藝主要采用鋁熱還原法,將鈦精礦(TiO2≥45%)與鋁粉、鐵礦石按特定比例混合,在電弧爐(溫度1600-1800℃)中進(jìn)行還原反應(yīng)。這一過程會產(chǎn)生大量熱能,需要嚴(yán)格控制反應(yīng)速度以防爆炸。值得注意的是,不同牌號的鈦鐵(如FeTi30、FeTi70)對應(yīng)著不同的鈦含量,這直接影響材料的耐腐蝕性能(在5%NaCl溶液中腐蝕速率≤0.1mm/年)和焊接特性。
在應(yīng)用領(lǐng)域方面,鈦鐵合金展現(xiàn)出驚人的多樣性。航空航天工業(yè)將其用于制造發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)葉片(工作溫度可達(dá)650℃),而化工設(shè)備則利用其卓越的耐酸堿特性(可抵抗98%硫酸腐蝕)。值得關(guān)注的是,隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展,鈦鐵粉體(粒徑15-45μm)正成為生物醫(yī)療植入物的首選材料,其彈性模量(110GPa)與人體骨骼高度匹配的特性大大降低了排異反應(yīng)。
鈦鐵的市場價(jià)格受多重因素影響,特別是海綿鈦(純度99.6%)的行情波動會直接傳導(dǎo)至鈦鐵產(chǎn)品。當(dāng)前主流牌號FeTi40的價(jià)格維持在20000-30000元/噸區(qū)間,而高純度FeTi70(Ti≥70%)則可能達(dá)到50000元/噸以上。需要特別注意的是,鈦鐵的運(yùn)輸和儲存必須保持干燥環(huán)境(相對濕度≤60%),因?yàn)槠浔砻嫘纬傻难趸ぃê穸?-5nm)雖具有保護(hù)作用,但過度氧化仍會影響后續(xù)加工性能。