Титановые сплавы изготавливаются на основе титана, свойства которых регулируются добавлением легирующих элементов. Система химического состава непосредственно определяет фазовый состав и макроскопические характеристики материала. Титан является основным элементом титановых сплавов, его содержание обычно составляет более 50 %, а в некоторых титановых сплавах высокой-чистоты оно может превышать 90 %.
Алюминий — один из наиболее часто используемых легирующих элементов в титановых сплавах, в основном используемый для стабилизации фазы в титановых сплавах. В условиях высоких-температур Al может замедлять рост зерен в титановых сплавах, улучшать чистоту зернограничных областей и тем самым улучшать общие механические свойства материала. Во время обработки титановых сплавов Al может повысить ковкость материала, что полезно для формования и последующей обработки материала.
Ванадий является ключевым элементом, стабилизирующим фазу в титановых сплавах. V может повысить прочность на разрыв и твердость титановых сплавов, улучшая их характеристики во время процессов резки и горячей обработки. В то же время V обладает способностью измельчать зерна, оптимизировать микроструктуру сплава, улучшать жаростойкость и коррозионную стойкость титановых сплавов, а также повышать общие характеристики.
Молибден также является -фазовым составляющим элементом в титановых сплавах, который может значительно улучшить предел прочности, предел текучести и твердость титановых сплавов, в определенной степени повысить их ударную вязкость, повысить их коррозионную стойкость в суровых условиях (таких как высокая температура, сильные кислоты и сильные щелочи) и улучшить их износостойкость. В то же время соответствующее количество Мо может улучшить обрабатываемость и свариваемость титановых сплавов.
Помимо вышеупомянутых основных металлических элементов, титановые сплавы также содержат некоторые примесные элементы, такие как кислород (O), азот (N), углерод (C) и водород (H). Содержание этих элементов в титановых сплавах необходимо строго контролировать, так как чрезмерное их количество может привести к снижению эксплуатационных характеристик сплава. Например, O и N имеют высокую растворимость в фазе, что может вызвать искажение решетки и повысить прочность сплава, но в то же время они также могут снизить ударную вязкость сплава.
