鈦合金（英文：Titanium Alloy）是現代航空、航太、醫療和工業領域不可或缺的材料，因其輕量、高強度、耐腐蝕等優勢受到青睞。但許多人好奇，鈦合金有等級之分嗎？答案是肯定的！鈦合金根據其金相結構、性能特性和應用場景，可分為4大類型：α型鈦合金、β型鈦合金、α+β型鈦合金以及超塑性鈦合金。不同等級的鈦合金適用於不同用途，選擇正確的類型至關重要。
1. α型鈦合金（Alpha Alloy）：穩定性最佳
α型鈦合金主要由純鈦或添加少量鋁、氧等元素組成，其晶體結構為密排六方結構（HCP），具有極高的穩定性與耐腐蝕性。
- 特點：
- 耐腐蝕性優異，適合長期暴露在惡劣環境中。
- 高溫性能穩定，可在600°C以下保持良好的機械性能。
- 焊接性能佳，但強度略低於β型與α+β型。
- 常見用途：
- 航空引擎零件
- 船舶螺旋槳與耐腐蝕設備
- 化工設備與海洋工程
- 代表合金：
- Ti-5Al-2.5Sn
- Commercially Pure Titanium（CP鈦）
2. β型鈦合金（Beta Alloy）：強度與延展性最佳
β型鈦合金富含鉬、鉻、鐵、釩等穩定β相元素，其晶體結構為體心立方結構（BCC），具備優異的延展性、抗疲勞性與加工性能。
- 特點：
- 強度高，特別適合承受高負載環境。
- 延展性與韌性極佳，適合冷加工成型。
- 耐腐蝕性略低於α型，但仍具良好性能。
- 常見用途：
- 航太結構件與起落架
- 醫療植入物（如骨板與髖關節）
- 運動器材（如高端自行車車架）
- 代表合金：
- Ti-10V-2Fe-3Al
- Ti-15V-3Al-3Cr-3Sn
3. α+β型鈦合金：強度與韌性的完美平衡
α+β型鈦合金是α相與β相的混合型合金，兼具兩者的優勢，具有優良的綜合性能，適合多種工業應用。
- 特點：
- 強度與韌性平衡，適合多樣化的工業應用。
- 可透過熱處理來調整材料的微觀結構，提高機械性能。
- 加工性與焊接性均佳，是最常見的鈦合金類型。
- 常見用途：
- 航空航太結構件
- 醫療植入物與骨科設備
- 軍用裝備與潛艇材料
- 代表合金：
- Ti-6Al-4V（最常見的α+β型合金）
- Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo
4. 超塑性鈦合金：特殊工業需求的明星
超塑性鈦合金擁有極佳的延展性，在特定溫度下可產生超塑性變形，這種特性讓其在特定應用中大放異彩。
- 特點：
- 在高溫下具備極佳的延展性，可進行超塑性成形。
- 適合製造複雜形狀的零件。
- 耐高溫與抗疲勞性能優異。
- 常見用途：
- 航空航太零件的精密成型
- 汽車工業中的輕量化零部件
- 醫療器械與複雜植入物
- 代表合金：
- Ti-6Al-4V-SPF（超塑性Ti-6Al-4V）
- Ti-4Al-3V-2Mo-2Fe
鈦合金等級總覽：4大類型比較
| 鈦合金類型 | 主要特性 | 應用範圍 | 代表合金 |
|---|---|---|---|
| α型鈦合金 | 耐腐蝕性高、耐高溫 | 航空、海洋設備 | Ti-5Al-2.5Sn |
| β型鈦合金 | 延展性好、強度高 | 航太、醫療植入物 | Ti-10V-2Fe-3Al |
| α+β型鈦合金 | 綜合性能佳、加工性好 | 航空、醫療、軍工 | Ti-6Al-4V |
| 超塑性鈦合金 | 延展性極佳、適合精密成型 | 航太、汽車、醫療 | Ti-6Al-4V-SPF |
結論：鈦合金的等級選擇需根據需求而定
鈦合金沒有絕對「最好」的等級，而是根據不同的應用需求來選擇最適合的類型。如果需要一個「通用且穩定的選擇」，Ti-6Al-4V（α+β型）是目前使用最廣泛、性能最均衡的鈦合金。鈦合金確實有明顯的等級與分類，根據不同的成分與性能，可劃分為α型、β型、α+β型與超塑性鈦合金，每一種等級在應用上都有特定的需求與優勢。了解鈦合金的等級差異，能夠幫助工程師、設計師以及消費者選擇最適合的材料，提升產品性能與使用壽命。
