难加工材料典型物理力学性能
3.2.1 钛合金材料的物理力学性能
钛是同素异形体，熔点为1668℃。当温度低于882℃时，为密排六方晶格结构的α相钛；当温度高于882℃时，为体心立方晶格结构的B相钛。基于钛的这两种不同结构，添加其他合金元素，逐渐改变其相变温度和相分数，从而获得不同结构的钛合金材料。室温下，钛合金可分为α相钛合金、β相钛合金和（α+β）相钛合金三类，国家标准中分别将其分别称为TA、TB和TC。表3.2列出了常见钛合金的化学成分和物理力学性能。
（1）α相钛合金为单相合金。无论在室温还是更高的切削温度下，其组织均稳定，耐磨性优于纯钛材料。在500~600℃下仍能保持较高的强度和抗蠕变性能，且具有较强的抗氧化性。但其室温强度不高，且不能通过热处理来增强材料性能。该合金主要含有α相稳定化元素，常用于石油化工行业，包括工业纯钛（TA0~TA3）、TA9和TA10。（2）β相钛合金为单相合金，室温强度无需热处理即可达到1327~1666MPa，经淬火等处理后可进一步强化，但热稳定性较差，不适用于高温使用。β相稳定化元素含量充足，在适当的冷却速度下，室温组织均为β相。通常可分为可热处理B相钛合金（亚稳态β相钛合金）和热稳定态β相钛合金。可热处理β相钛合金在淬火条件下具有极强的工艺塑性，可冷成型为板材，经时效处理可获得高达1300~1400MPa的室温抗拉强度。（3）(α+β)相钛合金是一种综合性能良好的双相合金，其热稳定性仅次于α相钛合金，可在400~500℃下长期使用，具有良好的高温强度、韧性、塑性和高温变形能力，并可通过淬火、时效等工艺进行强化。含有大量β稳定化元素。室温稳定状态下，由α相和B相组成的合金主要用于石油石化、海洋工程、船舶和航空航天等领域。常用的有TC10和TC18。
1. TA10的物理机械性能
TA10（Ti-0.3Mo-0.8Ni）属于α相钛合金，是α相钛合金的发展。其在300℃下的抗拉强度约为工业纯钛的两倍；耐还原性介质腐蚀能力强，在150~200℃的氯化物中不腐蚀。
TA10材料不含稀有金属，具有较好的加工性能。TA10具有优异的加工性能，可在850-950℃的温度范围内进行锻造和轧制。在尽可能低的温度下进行热加工可最大程度地减少表面污染。为了防止吸氢引起的氢脆，需要在氧化环境中加热。TA10具有优异的塑性和弯曲性能，在250℃下成形可最大程度地减少回弹。通常采用氩弧焊，但焊接温度高于430°C时需要特殊防护，以防止碳、氮、氢和氧的污染。
TA10的体积密度为p = 4.54 g/cm3。TA10的主要化学成分如表3.3所示，主要合金元素为钼和镍。其热导率如图3.3所示。

图3.3和表3.3显示，在400°C之前，TA10钛合金的热导率与温度呈负相关。在400°C之后，热导率曲线随温度升高略有上升。TA10的力学性能如表3.4所示。

2. TC4的物理力学性能
TC4（Ti-6Al-4V）是一种（α+β）相钛合金，兼具α相和B相的优点。其化学成分如表3.5所示。Al固溶在α相中，使其强化，V则使β相稳定。随着温度升高，α相含量减少，β相含量增加。在约1000℃时，α相完全转变为β相。冷却过程中则发生相反的转变。