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钛合金是一种由钛及其他元素组合而成的合金，具有独特的物理和化学性能。根据钛的两种同质异晶体结构，可以将钛合金分为α钛和β钛。在882℃以下，钛呈现为密排六方结构的α相，而在882℃以上，则呈现为体心立方结构的β相。
根据合金元素对相变温度的影响，钛合金元素分为三类：α稳定元素、β稳定元素和中性元素。其中，铝是最重要的α稳定元素，能够有效提高钛合金在室温和高温下的强度，并减少合金的比重。β稳定元素包括钼、铌和钒等，帮助改善合金的机械性能，而中性元素如锆和锡则对相变温度影响较小。
钛合金中的主要杂质元素包括氧、氮、碳和氢。氧和氮在α相中的溶解度较高，可以显著强化合金，但会降低其塑性。通常，钛合金中氧和氮的含量应分别控制在0.15%至0.2%和0.04%至0.05%以下。氢在钛合金中的含量应控制在0.015%以下，以避免产生氢化物造成脆性。氢的溶解是可逆的，可以通过真空退火进行去除。
根据其组织结构，钛合金可分为三类：α合金、(α+β)合金和β合金。α钛合金在高温下依然保持强度和抗蠕变性能，但无法通过热处理进行强化；而β钛合金在未热处理时就具备较高的强度，经过淬火和时效能够进一步增强；α+β钛合金则结合了两者的优点，具有良好的韧性和塑性，能通过热处理大幅提高强度。
在钛合金的实际应用中，α钛合金和α+β钛合金最为常用，其中α钛合金的切削加工性能最佳。根据用途，钛合金还可分为耐热合金、高强合金、耐蚀合金及特殊功能合金等各类产品。热处理工艺的不同则能够显著影响钛合金的相组成和组织结构，从而提升其性能。
在钛合金的应用领域，其独特的性质使其广泛用于航空航天、医疗器械和军事装备等行业。通过合金化和热处理等手段，钛合金的性能将不断提升，以满足不断变化的技术需求。
