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技术创新|钛合金国际常用牌号信息分享

发布者:尚材三维
时间:2025-12-29
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钛化学符号是Ti,原子序数22,是一种银色的过渡金属。比重4.5,熔点1668°C。钛来源于希腊神话中大地之子泰坦(TITan)的中文音译。古希腊神话中,“泰坦精神”寓意勇往直前,用titanium的名字来命名钛,即预示着金属钛所具有的天然强度。钛作为轻金属之一,其质地轻盈,但又十分坚韧和耐腐蚀。钛具有密度小、耐高温、耐腐蚀等优良的特性,钛合金比强度高,密度是钢铁的一半而强度和钢铁接近;钛既耐高温,又耐低温,故50年代以来,一跃成为突出的稀有金属。

随着材料的发展和应用场景的增加,除纯钛以外又延伸出许多种添加合金元素的钛合金,就衍生出了各种金属牌号,因此本文将探讨国标的钛合金牌号、ISO及ASTM(American Society of Testing Materials,美国材料试验协会)等国际常用牌号命名。


牌号体系


1.GB牌号体系(GB/T 3260.1-2016)


1)GB命名方式

钛合金牌号依据名义成分的Mo当量结果分为三类,α、β和α+β;并使用A、B、C字母表示,T代表Ti;GB牌号中也能框定应用领域。

2)牌号命名规则

牌号数字采用注册制,数字代表注册的先后自然顺序。

T表示钛及钛合金。

大写字母A、B、C分别表示纯钛和α型钛合金及近α型钛合金、β型及近型钛合金、α+β型钛合金。

ELI表示低间隙元素版本,数字与ELI之间无空格

牌号形式如下:*中间空格是牌号仅为解释方便,实际牌号无空格*

                    image.png


3)元素成分规律

杂质元素

Fe(少量牌号作为强化元素)、C、N、H、O归属为杂质元素

辨识规律

TA系列的牌号-1:杂质元素较少,未达到ELI要求;低Fe和O的版本;如TA8和TA8-1

TC系列的特殊元素:名义成分含W元素代替Nd元素。

4)牌号数量

TA系列的牌号:TA0~TA36;TA8废除

TB系列的牌号:TB2~TB17;TB1废除

TC系列的牌号:TC1~TC32;TC5和TC7废除

5)牌号对应

国标TA1G~TA4G与美标Grade1~Grade4严格对应

其余牌号可用ISO名义成分近似对应


1.2 ASTM牌号体系(ASTM B265)


ASTM成立于1898年,是世界上最早、最大的非盈利性标准制定组织之一,其主要任务是制定材料、产品、系统和服务等领域的特性和性能标准、试验方法和程序标准,促进有关知识的发展和推广。

1)ASTM排名命名方式

ASTM钛合金牌号呈现“级”的概念,命名以分级形式展开,等级数字无特殊含义,与开发顺序有关联,类似国标的注册制。

2)牌号编码形式

*中间空格是牌号仅为解释方便,实际牌号无空格*

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形式:Grade+数字+H ;数字-开发/标准化顺序分配的识别码,不是化学成分/性能指标的直接反映;H-高强度版本。

Grade通常可以缩写为GR,如GR5。

3)牌号规律

Grade1-4 :工业纯钛按照数字顺序叠加,数字↑=氧含量↑=强度↑=延展性↓

Grade5:最常用的钛合金,TC4(Ti6Al4V)。

Grade23:TC4的超低间隙元素(ELI,Extra Low Interstitial)版本,生物相容性和韧性显著提高。


1.3 ISO牌号体系(ISO23515:2022)


1)ISO牌号命名特点

严格结合钛合金中元素成分含量,与名义成分相近的表达方式;ISO牌号便于直接辨别合金元素成分,材料应用倾向;是国际通用的命名方式。

2)纯钛的牌号命名

基体元素Ti,搭配数字(如下表),数字1~4对应杂质含量。

牌号形式:*中间空格是牌号仅为解释方便,实际牌号无空格*

image.png

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3)钛合金命名规则

基体元素Ti(或者纯钛牌号),搭配合金元素标准百分含量、元素百分比含量紧跟化学元素,如Ti2-0.75Ni-0.3Mo,纯钛Ti2基础上添加0.6%~0.9%Ni,0.2%~0.4%Mo元素形成,0.75,0.3分别是中间值.

名义含量为非整数时取含量规定限值的中间值最近的整数。

超低间隙元素标识:碳、氧、氮及合金元素含量低于规定限值的钛合金,应在标识末尾添加缩写形式的“ELI”。

常用的钛合金也可忽略元素名称,直接用数字表示,如Ti-6-4。


钛及钛合金牌号命名


2.1纯钛(CP-Ti)+α钛合金


纯钛及α钛合金具有很强的耐蚀性、可塑性及可焊接性,强度低,因此该类材料主要考虑的是耐蚀性和可加工性,强度作为次要因素。在纯钛基础上添加Pd元素能进一步强化耐蚀性;更低价格的Ru元素,提高含量同样能实现Pd元素的作用,同时能降低成本因此Ru元素成为钛发展后期的元素。在耐蚀性基础上添加些强化元素如Al/V/Mo/Sn等以提高强度,Ru、Pd元素维持耐蚀性。


2.2  GB、ISO和ASTM牌号表示


国标牌号

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美标牌号

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ISO牌号


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常用钛合金TC4牌号命名


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*补充说明:限于篇幅原因未列出全部钛合金的牌号及成分,有兴趣读者可自行至相关体系标准中查阅。*