一、材料简介
1.基本成分与分类
GR5（Ti-6Al-4V）：
主要成分：钛（Ti）余量，铝（Al）5.5-6.75%，钒（V）3.5-4.5%，杂质如铁（Fe≤0.30%）、氧（O≤0.20%）等严格控制。
分类：属于α-β型钛合金，兼具α相的高强度和β相的加工性能。
GR23（Ti-6Al-4VELI）：
ELI特性：超低间隙元素（ExtraLowInterstitial），降低氧（O）、氮（N）、氢（H）含量，提升低温韧性和生物相容性，适用于特殊领域植入和极端环境。
2.材料特性
物理性质：
密度：约4.43-4.5g/cm³，仅为钢的57%。
弹性模量：110-114GPa，约为钢的一半，加工时易变形。
工作温度：GR5为-100℃至550℃，GR23因低间隙元素更适用于低温（如-196℃）。
机械性能：
GR5退火态：抗拉强度≥895MPa，屈服强度≥828 MPa，延伸率≥10%。
GR23：在保持强度的提升断裂韧性，尤其适合人体植入物。
耐腐蚀性：
耐海水、氯化物、硝酸腐蚀，但高温下对盐酸敏感。
生物相容性优异（GR23更突出），无毒且与人体组织兼容。
3. 应用领域
GR5：
航空航天：发动机压气机叶片、火箭燃料箱（如SpaceX）、机身结构。
化工与船舶：热交换器、海水淡化管道、潜艇壳体。
工业：氢燃料电池双极板、运动器材（高尔夫球杆、自行车架）。
GR23：
医疗领域：人工关节、骨板、牙科种植体（符合ASTMF136、ISO5832-3标准）。
低温环境：液氮存储设备、超导部件。
4. 加工工艺与表面处理
热加工：
热轧温度需在再结晶温度以上（900-950℃），避免低温脆性。
冷轧需注意加工硬化，采用硬质合金刀具和低切削速度（30-60m/min）。
焊接：
常用TIG焊、电子束焊，需高纯度氩气保护防止氧化。
表面处理：
离子注入技术可提高表面硬度和耐磨性（摩擦系数降低显著）。
阳极氧化、喷砂处理增强耐腐蚀性和涂层附着力。
5. 标准与规格
其他标准：
GR5：ASTMB265（通用板材）、AMS4911（航空级）、GB/T 3621（中国标准）。
GR23：ASTMF136（医用）、ISO5832-3（植入物认证）。
规格范围：
厚度：0.3-127mm（GR5）；0.5-80 mm（GR23，可定制）。
尺寸：宽度可达2500mm，长度可达6000 mm。
GR5和GR23钛合金板因成分与性能差异，分别主导工业与高端医疗领域。GR5凭借综合性能成为航空航天优选材料，而GR23通过超低间隙元素设计，在人体植入和低温环境中发挥优异性能。
二、材料参数
1. 化学成分
2. 力学性能（退火态）
3. 物理性能
4. 高温性能
5. 典型应用领域
6. 加工与热处理
7. 标准与认证
GR5：ASTMB265（通用板材）、AMS 4911（航空级）、GB/T 3621-2007（中国标准）。
GR23：ASTMF136（医疗级）、ISO 5832-3（植入物标准）
三、性能特点
1. 基本特性
化学成分：
基体钛（Ti），含铝（Al：5.5-6.8%）、钒（V：3.5-4.5%），严格控制杂质（O、Fe等）。
物理性质：
密度：4.43 g/cm³（仅为钢的57%，铝的1.6倍）。
熔点：约1604-1660℃，α+β相变点为995℃。
热导率：低（7.2 W/(m·K)），加工时需注意散热。
2. 力学性能（退火态）
3. 核心优势
高强度与轻量化：
比强度（强度/密度）高达202 MPa·cm³/g，是航空航天轻量化设计的优选材料。
优异的耐腐蚀性：
抗海水、氯化物、有机酸腐蚀，年腐蚀速率低于0.0025 mm，适用于海洋工程及化工设备。
高温稳定性：
长期使用温度范围 -100~400℃，短期可耐受600℃（强度随温度升高逐渐下降）。
生物相容性：
无毒且与人体组织相容，广泛用于人工关节、骨板等医疗植入物。
抗疲劳性能：
高循环疲劳强度，适合飞机发动机叶片、起落架等动态载荷部件。
4. 加工与工艺特点
热加工：
推荐在β相变点以下（850-950℃）进行热轧或锻造，避免晶粒粗化。
冷加工：
塑性较低，需小变形量加工，配合中间退火（700-800℃）以恢复塑性。
热处理：
退火态：700-800℃空冷，提升塑性，消除残余应力。
固溶时效态：900-950℃固溶后水淬，再500-600℃时效，显著提升强度（抗拉强度可达1100 MPa）。
焊接：
需氩弧焊（TIG）或电子束焊，焊后退火处理以减少热影响区脆性。
5. 应用领域
6. 局限性及注意事项
加工成本高：
原材料及加工成本显著高于钢和铝合金（约为不锈钢的3-5倍）。
切削难度大：
导热性差，易粘刀，需硬质合金刀具及大流量冷却液。
高温性能衰减：
超过400℃后强度迅速下降，需避免长期高温使用。
冷加工限制：
冷弯需≥3倍板厚半径，大变形量需中间退火。
四、产品实拍