《金属加工与实训》钛及钛合金（举一反三考点练）- 讲义

举一反三考点练 《金属加工与实训》钛及钛合金-讲义 （1）掌握纯钛及钛合金的核心性能特点、分类方法、牌号表示方法及其主要用途。 （2）能够解读常见钛合金牌号的含义，并能根据零件的工况要求，初步判断钛合金的应用潜力。 （3）理解钛合金作为战略金属的独特工程价值，及其在高端装备制造中的不可替代性。 知识点一 纯钛的性能、牌号和用途 钛及钛合金自20世纪50年代投入生产后，应用日益广泛。由于钛及钛合金具有密度小、比强度高、耐高温和耐腐蚀等优点，且矿产资源丰富，所以钛及钛合金现已成为航空航天、化工、造船、机电、医疗卫生和国防等领域的重要结构材料。 纯钛呈银白色，密度为4.508g/cm³,熔点为1677℃，体膨胀率小，塑性好，强度低，容易加工成形。钛与氧和氮的亲和力较强，非常容易与氧和氮结合形成一层致密的氧化物和氮化物薄膜，其稳定性高于铝及不锈钢生成的氧化膜，故在许多介质中钛的耐蚀性比不锈钢更优良，尤其是耐海水腐蚀的能力非常突出。 工业纯钛(加工钛)的牌号用“TA+顺序号”表示，如TA2表示2号工业纯钛。工业纯钛的牌号有 TA0G、TA1G、TA2G、TA3G、TA4G,顺序号越大,杂质含量越多。 纯钛在航空航天领域用于制造飞机骨架、蒙皮和发动机部件，在化工领域用于制造热交换器、泵体和搅拌器等，在造船领域用于制造海水净化装置及舰船零部件。 【单项选择题】纯钛在造船领域的典型用途是（ ） A. 制造舰船发动机曲轴（需高强度合金） B. 制造海水净化装置及舰船零部件（利用耐海水腐蚀） C. 制造舰船甲板（需高强度钢） D. 制造舰船螺旋桨（需耐磨合金） 【答案】B 【解析】文中明确“纯钛在造船领域用于制造海水净化装置及舰船零部件”，其耐海水腐蚀性能是核心优势；A、C、D需更高强度或耐磨性的材料，故答案为B。 1. （单项选择题）纯钛在航空航天领域不适合制造的零件是（ ） A. 飞机骨架、蒙皮（文中明确用途） B. 飞机发动机高温涡轮叶片（需高温合金） C. 飞机发动机部件 D. 航天器轻量化结构件 【答案】B 【解析】纯钛虽耐高温，但飞机发动机涡轮叶片需承受极高温度（超纯钛适用范围）和载荷，需用高温合金；A、C、D均为文中明确的纯钛航空航天用途，故答案为B。 2. （单项选择题）纯钛在化工领域的用途主要依赖其（ ） A. 高强度 B. 良好的耐蚀性（适合制造热交换器、泵体） C. 高熔点 D. 优异的切削加工性能 【答案】B 【解析】文中明确“纯钛在化工领域用于制造热交换器、泵体和搅拌器等”，化工环境多腐蚀性介质，纯钛的耐蚀性是关键；A（纯钛强度低）、C（熔点高非核心原因）、D（切削性能差）表述错误，故答案为B。 3. （填空题）纯钛呈银白色，熔点为________℃，体膨胀率小，塑性好，强度低。 【答案】1677 【解析】文中明确“纯钛呈银白色，密度为4.508g/cm³，熔点为1677℃”，故填“1677”。 1. （单项选择题）下列关于纯钛性能的说法，错误的是（ ） A. 熔点为1677℃，体膨胀率小 B. 耐海水腐蚀能力突出 C. 塑性好，容易加工成形 D. 化学性质不活泼，不易与氧、氮结合 【答案】D 【解析】文中明确“钛与氧和氮的亲和力较强，非常容易与氧和氮结合”；A、B、C均符合文中描述的性能，故答案为D。 2. （单项选择题）工业纯钛牌号“TA4G”与“TA1G”的纯度关系是（ ） A. TA4G纯度高于TA1G B. TA4G纯度低于TA1G C. 两者纯度相同 D. 无法通过牌号判断纯度 【答案】B 【解析】根据牌号规则“顺序号越大，杂质含量越多”，TA4G顺序号大于TA1G，杂质更多，纯度更低；A、C、D表述错误，故答案为B。 3. （填空题）工业纯钛（加工钛）的牌号用“TA+________”表示，如TA2表示2号工业纯钛。 【答案】顺序号 【解析】文中明确“工业纯钛(加工钛)的牌号用‘TA+顺序号’表示”，故填“顺序号”。 · 纯钛TA带序号，数大杂质多。比强高，耐蚀强，海航化工和医疗。 知识点二 加工钛合金的分类、牌号 (1)加工钛合金的分类 为了提高纯钛在室温时的强度和在高温下的耐热性等，常加入铝、锆、钼、钒、锰、铬、铁等合金元素，以得到不同类型的钛合金。加工钛合金按其使用组织状态的不同可分为α型钛合金、β型钛合金和(α+β)型钛合金。 (2)加工钛合金的牌号 加工钛合金的牌号用“T+合金类别代号+顺序号”表示。“T”是“钛”字汉语拼音字首，合金类别代号分别用A、B、C表示α型钛合金、β型钛合金、(α+β)型钛合金。例如，TA7表示7号α型钛合金，TB2表示2号β型钛合金，TC4表示4号(α+β)型钛合金。 【单项选择题】下列关于加工钛合金与纯钛的区别，错误的是（ ） A. 加工钛合金含合金元素，纯钛不含 B. 加工钛合金室温强度和高温耐热性高于纯钛 C. 加工钛合金仅能通过铸造成形，纯钛仅能通过压力加工成形 D. 加工钛合金有明确的组织类型分类，纯钛无 【答案】C 【解析】加工钛合金属于“加工”类，可通过压力加工成形，铸造钛合金才以铸造成形为主；纯钛也可通过压力加工成形，题干“成形工艺”表述错误；A、B、D均为两者的正确区别，故答案为C。 1. （单项选择题）下列钛合金中，适合用于高温环境的是（ ） A. α型钛合金（高温稳定性好） B. 纯钛（高温强度低） C. β型钛合金（高温稳定性差） D. 工业纯钛TA2 【答案】A 【解析】α型钛合金因组织稳定，高温耐热性优于其他类型，适合高温环境；B、D（纯钛高温强度低）、C（β型高温稳定性差）不适合，故答案为A（结合钛合金性能知识库补充）。 2. （单项选择题）加工钛合金的牌号构成中，核心部分不包括（ ） A. “T”（钛的拼音首字母） B. 合金类别代号（A/B/C） C. 顺序号 D. 主要合金元素的质量分数 【答案】D 【解析】文中明确加工钛合金牌号为“T+合金类别代号+顺序号”，未包含“主要合金元素的质量分数”（如黄铜、青铜牌号会标注元素含量）；A、B、C均为核心构成部分，故答案为D。 3. （填空题）加工钛合金按其使用组织状态的不同，可分为α型钛合金、β型钛合金和________型钛合金三类。 【答案】（α+β）（或阿尔法+贝塔） 【解析】文中明确“加工钛合金按其使用组织状态的不同可分为α型钛合金、β型钛合金和(α+β)型钛合金”，故填“（α+β）（或阿尔法+贝塔）”。 1. （单项选择题）加工钛合金“TA7”的类型及牌号解读，正确的是（ ） A. β型钛合金，“A”表示β型，“7”表示顺序号 B. α型钛合金，“A”表示α型，“7”表示顺序号 C. （α+β）型钛合金，“A”表示（α+β）型 D. 工业纯钛，“TA”表示纯钛 【答案】B 【解析】TA7属于TA系列，类别代号“A”对应α型钛合金，“7”是顺序号；A（类型错误）、C（类型与代号错误）、D（TA7是钛合金，非纯钛）表述错误，故答案为B。 2. （单项选择题）加工钛合金牌号“TB2”中，“2”的含义是（ ） A. 平均铝的质量分数为2% B. 顺序号，无特殊成分含义 C. 最低抗拉强度为2MPa D. 熔点为2℃ 【答案】B 【解析】文中明确牌号格式为“T+合金类别代号+顺序号”，“2”是顺序号，仅用于区分同类型下的不同合金，无成分或性能数值含义；A、C、D表述错误，故答案为B。 3. （填空题）加工钛合金的牌号用“T+________+顺序号”表示，其中“T”是“钛”字汉语拼音字首。 【答案】合金类别代号（或A/B/C，或α型/β型/（α+β）型代号） 【解析】文中明确“加工钛合金的牌号用‘T+合金类别代号+顺序号’表示”，故填“合金类别代号（或A/B/C，或α型/β型/（α+β）型代号）”。 · 钛合金分三类，T A B C 要对位。A耐热，B强韧，C综合它最强，TC4是王牌。 知识点三 加工钛合金的用途 α型钛合金(如TA7)一般用于制造使用温度不超过500℃的零件，如航空发动机压气机叶片和管道、导弹的燃料缸、超音速飞机的涡轮机匣及火箭、飞船的高压低温容器等。 β型钛合金(如TB2)一般用于制造使用温度在 以下的结构零件和紧固件，如压气机叶片、轴、轮盘及航空航天结构件等。 (α+β)型钛合金(如 TC4)一般用于制造使用温度在400℃以下和在低温下工作的结构零件，如火箭发动机(图2-28)外壳、航空发动机压气机叶片及火箭和导弹的液氢燃料箱部件等。(α+β)型钛合金可以满足各种不同用途的要求，是目前应用最广泛的一种钛合金。 钛及钛合金是一种很有发展前途的新型金属材料。我国钛金属矿产资源丰富，储量居世界前列，目前已形成了完整的钛金属生产体系。常用的钛合金有 TA5、TA6、TA7、TB2、TB3、TB4、TC3、TC4及TC10等。 【单项选择题】加工钛合金被称为“很有发展前途的新型金属材料”，主要原因不包括（ ） A. 我国钛资源丰富，储量居世界前列 B. 已形成完整的钛金属生产体系 C. 不同类型钛合金可满足从低温到500℃的多场景需求 D. 价格低廉，低于铝合金和不锈钢 【答案】D 【解析】钛合金因冶炼工艺复杂，价格高于铝合金和不锈钢，“价格低廉”非其优势；A、B、C均是文中提及的发展优势，故答案为D。 1. （单项选择题）α型钛合金与（α+β）型钛合金的用途差异主要体现在（ ） A. α型适用温度更高（≤500℃），（α+β）型适用温度较低（≤400℃或低温） B. α型仅用于导弹，（α+β）型仅用于火箭 C. α型强度更高，（α+β）型强度更低 D. α型耐蚀性更差，（α+β）型耐蚀性更好 【答案】A 【解析】文中明确α型温度上限500℃，（α+β）型上限400℃或低温，这是核心用途差异；B（用途不局限）、C（α型强度低于（α+β）型）、D（耐蚀性差异非主要）表述错误，故答案为A。 2. （单项选择题）β型钛合金（TB2）不适合制造的零件是（ ） A. 350℃以下的压气机叶片 B. 航空航天结构件 C. 工作温度400℃的轴类零件（超β型温度上限） D. 轮盘类紧固件 【答案】C 【解析】β型钛合金适用温度“不超过350℃”，400℃超其上限，不适合制造该温度下的轴类零件；A、B、D均符合其用途，故答案为C。 3. （填空题）α型钛合金（如TA7）可用于制造使用温度不超过________℃的零件，如航空发动机压气机叶片和管道。 【答案】500 【解析】文中明确“α型钛合金(如TA7)一般用于制造使用温度不超过500℃的零件”，故填“500”。 1. （单项选择题）下列零件中，适合用（α+β）型钛合金（TC4）制造的是（ ） A. 超音速飞机的涡轮机匣（α型用途） B. 火箭发动机外壳 C. 350℃以下的航空紧固件（β型用途） D. 工作温度500℃的管道（α型用途） 【答案】B 【解析】文中明确（α+β）型钛合金用途包括“火箭发动机外壳”；A、D是α型用途，C是β型用途，故答案为B。 2. （单项选择题）我国钛金属矿产资源的特点是（ ） A. 储量稀少，依赖进口 B. 储量丰富，居世界前列 C. 仅能满足国内部分需求 D. 品位低，开采难度大 【答案】B 【解析】文中明确“我国钛金属矿产资源丰富，储量居世界前列”；A、C、D与文中描述不符，故答案为B。 3. （填空题）β型钛合金（如TB2）的适用工作温度在________℃以下，常用于制造压气机叶片、轴、轮盘等零件。 【答案】350 【解析】文中指出“β型钛合金(如TB2)一般用于制造使用温度在350℃以下的结构零件和紧固件”，故填“350”。 · 钛合金用途看分类，TA耐热做叶片，TB高强做结构，TC全能是主力，发动机盘叶片火箭壳。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $