鈦合金的發(fā)明首先源于美國軍方用于解決對鋁來說溫度太高而不能勝任的一些場合,，其次在某些場合下，也以其高耐腐蝕性而非強(qiáng)度或溫度作為選擇依據(jù),，此外其減輕結(jié)構(gòu)重量的功用雖遜于鋁合金但對鋼鐵而言也很明顯,。實(shí)際應(yīng)用中單純考慮減重，鈦合金并不是首選,。國外使用鈦合金減重主要用在鋁合金無法勝任的場合（對溫度和腐蝕有特殊要求時）,。一般來說鈦合金選用的原則順序是：耐高溫、耐腐蝕,、耐低溫,、組織親和性（醫(yī)用心臟瓣膜、骨關(guān)節(jié)等）,，最后用于減重,。因此面世以來，在航空,、航天,、化工、造船等工業(yè)部門日益得到廣泛的應(yīng)用,，醫(yī)學(xué)上則用于制作假體裝置等,。
鈦合金材料昂貴，為普通鋼材的數(shù)十倍,，目前鈦合金國際市場約為33-50美元/Kg,，國內(nèi)用于高壓容器的高強(qiáng)度鈦合金售價也在每噸幾十萬元甚至近百萬元，是普通鋼材的大幾十倍甚至上百倍,，尤其油缸上用的拉伸成型的高強(qiáng)度管材（市場小眾,，特殊規(guī)格的管材供貨不足）售價遠(yuǎn)高于板材和棒料，完全超出普通民用客戶所能承受的心理價位,，此外切削工序難度大,，加工成本高，也制約了其在民用設(shè)施領(lǐng)域的廣泛普及,。
近年來,，國內(nèi)一些生產(chǎn)軌道交通起復(fù)救援裝置的廠家，也在嘗試引進(jìn)鈦合金材質(zhì),，我們理解其初衷主要不是解決設(shè)計強(qiáng)度不達(dá)標(biāo),，而是用于減輕部件重量，便于現(xiàn)場作業(yè)時的運(yùn)輸及操作,。
復(fù)軌器制造材料的強(qiáng)度直接影響它的安全系數(shù),。目前大量使用普通合金結(jié)構(gòu)鋼（40Cr、27SiMn）和碳素結(jié)構(gòu)鋼（35#、45#）等,，在強(qiáng)度上有多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),，方案成熟可靠，不存在市售鋼材強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)急需另辟蹊徑的問題,。
某些大噸位重型車輛起復(fù)的復(fù)軌器油缸,、橫移底橋及附件等，用普通鋼材制造顯得較為笨重,，有的單體重量可能超過80Kg,，現(xiàn)場運(yùn)輸、安裝非常吃力,。如考慮減重,，鈦合金是一種選擇，因其比重為4.51g/cm3,，一般鋼鐵為7.85g/ cm3,，關(guān)鍵是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也可得到保證。大型鋼制橫移底橋如長度超過1700mm,、高度110mm以上時,，重量往往超過100Kg，此時使用鈦合金可使其重量下降40%,。不過其面臨的問題有二：一是焊接加工時,，絕不可使其受熱部位暴露在空氣中，否則極易與空氣中的氮,、氧,、氫、一氧化碳,、二氧化碳等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使工件變硬,，變脆,，降低工件強(qiáng)度；二是需要考慮其材料成本與加工成本的提高,，可能造成數(shù)萬元的成本差距,。
出于成本問題考慮，我們主張,，單體重量70Kg以下（二人單手可以搬動）的零部件不必用鈦合金減重,，因?yàn)楫吘箯?fù)軌器的使用頻率很低。
用鈦合金制造復(fù)軌器的起復(fù)油缸,，不僅材料昂貴,，還有加工難度大的問題。以多級活塞油缸為例,，許多加工工藝問題在國內(nèi)一般中小企業(yè)中不太容易得到解決,。鈦合金對車,、銑、磨,、鉆等加工工序的刀具材料,、切削環(huán)境、冷卻介質(zhì)等都有苛刻的要求,，比如用于加工L/D大于5的小口徑（Φ3～Φ5）深孔槍鉆鉆頭,，只能用高鈷、高釩合金刀頭焊接而成,，形狀也與普通雙刃麻花鉆頭截然不同,，至今國內(nèi)市場未見類似商品級鉆頭出售；普通切削液由于會與鈦合金發(fā)生有害活性反應(yīng),，要慎重使用,；鈦合金的物理特性也導(dǎo)致各種刀具、刃具的磨耗非常高,。從文獻(xiàn)上看到,，國內(nèi)廣為認(rèn)知的某國外復(fù)軌器知名品牌在其高端產(chǎn)品上，也只采用了高強(qiáng)度鋁合金而未使用鈦合金,。
下表是鈦合金的特性及對機(jī)械加工的影響：
| 特 性 | 成 因 | 現(xiàn) 象 | 結(jié) 論 |
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彈性模量小 |
鈦合金的彈性模量E=11.76GMPa 僅為鋼材（20.58GMPa）的二分之一,。 | 剛性差、易變形,，加工時工件變形易引起振動,加大刀具磨損并影響零件加工精度,。 | 不宜制作細(xì)長桿件和薄壁件，油缸的薄壁缸筒及多級油缸活塞也在其列,。 |
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導(dǎo)熱系數(shù)低 |
導(dǎo)熱系數(shù)λ=15.24W/（MK） 僅為鋼材的1/5至1/7,。 | 切削時產(chǎn)生的熱量不易散發(fā)，切削溫度很高,。 | 加工時的高溫會產(chǎn)生冷硬層,，脆化層（含氫時），降低強(qiáng)度,。 |
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化學(xué)活性大 |
易與大氣中O,、N、H,、CO,、CO2、水蒸氣,、氮?dú)獾犬a(chǎn)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng),。 | 高溫下工件表面極易氧化吸附雜質(zhì)，破壞力學(xué)性能。 | 降低工件疲勞強(qiáng)度,，加工碎屑易與刀具材料親和反應(yīng)并附著在刀尖上急劇加速刀具磨損,。 |
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變形系數(shù)小 |
變形系數(shù)小于或接近于1，切屑在前刀面上滑動摩擦的路程變大,。 | 刀具磨損成幾何級數(shù)增加并影響加工精度,。 | 適應(yīng)鈦合金加工的刀具、刃具,、砂輪成本高,，耐用度低。小口徑深孔不易加工,。 |
許多讀者了解鈦合金,，首先知其多應(yīng)用于航空器制造等高端領(lǐng)域，再是對鈦制人工心臟,、支架,、骨關(guān)節(jié)、義齒等性能優(yōu)異,、價格高昂深有感受,，聯(lián)想到的用上鈦合金的東西一定高端。
我們認(rèn)為鈦合金高強(qiáng)度和重量輕兩項(xiàng)特點(diǎn),，用在民用復(fù)軌器制造上,，優(yōu)勢并不明顯：
1、常用的鋼材已經(jīng)能滿足各種環(huán)境下復(fù)軌器的使用強(qiáng)度,，單純?yōu)樘岣邚?qiáng)度而舍鋼材改用鈦合金的理由并不充分,。
2、重量超過80Kg,，兩人手工搬運(yùn)吃力的單體部件,，選用鈦合金，即可減重又可保證其強(qiáng)度,，但要承受成本上升的現(xiàn)實(shí),。國外企業(yè)遇到此問題時首選的解決方案是鋁合金，而鋁合金的密度和價格遠(yuǎn)低于鈦合金,，加工難度也低于鈦合金,。
一支用45#優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼（比重7.85）的零部件重100Kg ,，改用鈦合金(比重4.51)約重57Kg,，鋁合金（比重2.68）約34Kg。鋼材價格約4千余元/噸,，高強(qiáng)拉伸管材鈦合金約40-80萬元/噸,，牌號7075高強(qiáng)鋁合金約4-5萬元/噸（進(jìn)口7.5萬/噸）。
3、由于復(fù)軌器使用頻次不高,，單件重70Kg以下的部件,，如無法進(jìn)行輕量化設(shè)計，可以不考慮減重問題,。
4,、國內(nèi)外文獻(xiàn)所述鈦合金的物理特性確定其不適合用于薄壁件和細(xì)長桿件，同時,，加工成本疊加材料價格,，會使造價大為飆升?；诖?，制造液壓油缸尤其是多級油缸時，國外廠商更多的是使用高強(qiáng)鋁合金,。
牌號為7075—T651,、7050—T7451的鋁合金，其拉伸,、屈服強(qiáng)度都超過了550MPa左右,，絲毫不遜于45#調(diào)質(zhì)鋼，而工業(yè)級鋁合金的價格也不及鈦合金的十分之一,。
復(fù)軌器用鋁合金制造的前景要好于鈦合金,，這也是本行業(yè)今后發(fā)展的方向。需要指出的是：國內(nèi)小規(guī)模企業(yè)應(yīng)用鋁合金制造多品種,、小批量液壓缸時,，因其需量不大，可能會遇到市場上某些非標(biāo)規(guī)格的特殊管材無處采購的問題,。
5,、目前，國內(nèi)一些制造商已經(jīng)敢為人先,，嘗試將鈦合金應(yīng)用于復(fù)軌器的重要結(jié)構(gòu)件中,，并已推向市場，值得尊敬,。也不排除,，有些廠家利用用戶難辨真?zhèn)危玫蛢r的鋁合金冒充鈦合金,，以此“高大上”坐地漲價,。還有一些連生產(chǎn)場地、設(shè)施都不具備且純靠代工的商家號稱自己的復(fù)軌器使用了鈦合金,，這就令人生疑了,，好在鈦合金有一個重要的特性,，絕無磁性，屆時只需一枚磁鐵即可辨知真?zhèn)瘟恕?/span>
至于如何辨別鋁合金和鈦合金,，就不能靠磁鐵了,，簡便方法有：用一塊鋁去劃待檢物，鈦合金絲毫沒有劃痕,，而鋁合金有劃痕,；遇酸、堿鋁合金會發(fā)生反應(yīng),；鋁合金在白紙上會劃出黑?。烩伜辖鹗指兄赜阡X合金等,。
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