钛牌号分类体系详解
一、按化学组成分类（核心分类方式）
根据钛中合金元素的含量及类型，分为纯钛、钛合金两大类，是生产中牌号选择的首要依据。
1. 纯钛（工业纯钛）
仅含微量杂质（如 Fe、C、N、O、H），不含刻意添加的合金元素，塑性好、耐腐蚀性优异，强度中等，适合制造对强度要求不高但需高耐蚀性的部件（如医用植入物中的关节假体基体、化工管道）。
按氧含量（影响强度和塑性）分为多个等级，国际标准（ISO）与中国标准（GB/T）对应关系如下：
| 国际标准（ISO 5832-2）
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中国标准（GB/T 2965）
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氧含量（≤%）
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主要特性
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典型应用
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Grade 1
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TA1
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0.18
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塑性较好、强度较低
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耐蚀性要求高的薄壁件、医用缝合线
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Grade 2
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TA2
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0.25
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强度与塑性平衡较好
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医用钛材常用牌号（人工骨、牙种植体）、化工容器
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Grade 3
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TA3
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0.35
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强度较高、塑性略低
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中等强度的耐蚀结构件（如换热器管）
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Grade 4
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TA4
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0.40
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强度较高、塑性较低
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高强度耐蚀件（如阀门阀芯）
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2. 钛合金（按主要合金元素分类）
通过添加 Al、V、Mo、Zr、Nb 等元素，改善强度、耐热性、耐蚀性或生物相容性，是领域（航空、医疗）的常用材料。按合金元素类型分为 4 大体系：
（1）α 型钛合金（低温稳定，耐蚀性优）
合金元素：主要添加 α 稳定元素（如 Al、Sn、Zr），不添加或少量添加 β 稳定元素。
特性：室温下为 α 单相组织，焊接性能好、耐蚀性接近纯钛，强度高于纯钛，但高温强度较低（≤500℃）。
典型牌号：
Grade 5（Ti-6Al-4V ELI）：医用钛合金常用牌号（ELI 为 “间隙”，C/O/N 含量更低，生物相容性较好），用于人工关节、脊柱内固定器；
Grade 9（Ti-3Al-2.5V）：高强度、高塑性，用于航空导管、医用介入器械（如支架）；Grade 23（Ti-6Al-4V ELI）：在 Grade 5 基础上进一步降低间隙元素，适合长期植入人体的部件。
（2）β 型钛合金（高温稳定，高强度）
合金元素：主要添加 β 稳定元素（如 Mo、Nb、Ta、V），含量较高（≥10%）。
特性：室温下可通过淬火 / 时效处理获得 β 单相或 α+β 双相组织，强度较高（抗拉强度≥1100MPa）、冷加工性能好，生物相容性较好（无毒性元素）。
典型牌号（医用相关牌号）：1.Ti-13Nb-13Zr：无 V、无 Al，避免金属离子溶出毒性，用于牙种植体、人工关节；
Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr（TNZT 合金）：弹性模量接近人体骨（约 60GPa，低于 Ti-6Al-4V 的 110GPa），减少 “应力遮挡” 效应，是医用钛合金的发展方向之一；
Ti-15Mo：耐蚀性较强，用于化工耐蚀件、医用骨科器械。
（3）α+β 型钛合金（综合性能较好）
合金元素：同时添加 α 稳定元素（Al）和 β 稳定元素（V、Mo），室温下为 α+β 双相组织。
特性：可通过热处理（退火、固溶时效）调整组织比例，兼顾强度（高于 α 合金）、塑性（优于 β 合金）和高温性能（≤600℃），是航空航天和医疗领域应用较广的类型。
典型牌号：
TC4（Grade 5，Ti-6Al-4V）：非 ELI 版本，用于航空结构件（如飞机起落架）、工业模具；
Grade 22（Ti-6Al-4V ELI）：比 Grade 5 ELI 纯度更高，用于高要求的医用植入物；
Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo：高温强度优于 Ti-6Al-4V，用于航空发动机叶片（≤550℃）。
（4）近 α 型钛合金（高温强度优）
合金元素：以 α 稳定元素为主，添加少量 β 稳定元素（≤2%）。
特性：组织以 α 相为主，含少量 β 相，高温强度高（≤650℃）、抗氧化性好，适合高温环境。
典型牌号：
Ti-8Al-1Mo-1V：用于航空发动机燃烧室、高温紧固件；
Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo：高温强度较高，用于航天飞行器部件。
二、按加工状态分类（影响力学性能）
同一牌号的钛材，因轧制、锻造、热处理工艺不同，力学性能（强度、塑性）差异显著，需在生产中明确标注，常见加工状态如下：
| 加工状态代号（GB/T 3620.1）
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加工工艺说明
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主要特性
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适用场景
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R（热轧）
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高温轧制后不进行后续热处理
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强度中等、塑性较好
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半成品（如热轧板材、棒材），后续需进一步加工
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M（退火）
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热轧后进行完全退火（650-800℃保温）
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组织均匀、塑性较好、力学性能稳定
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医用钛材常用状态（如牙种植体棒材、人工关节锻件）
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Y（冷加工）
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室温下轧制 / 拉拔，变形量≥15%
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强度高、塑性低
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高强度部件（如医用螺钉、弹簧）
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CS（固溶）+ A（时效）
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高温固溶（β 相变点以上）+ 低温时效
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强度较高、硬度高
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β 型钛合金的强化工艺（如骨科接骨板）
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三、按应用领域分类（针对性选择牌号）
不同领域对钛材的性能要求差异较大，以下是核心应用领域的牌号匹配：
| 应用领域
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核心需求
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推荐牌号
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具体产品
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医用植入
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生物相容性、低弹性模量、耐腐蚀
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Grade 2（纯钛）、TC4（Grade 5）、TC4 ELI（Grade 5 ELI）、Ti-13Nb-13Zr、TNZT
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人工关节、牙种植体、脊柱钉棒
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航空航天
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高强度、高温性能、轻量化
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TC4（Grade 5）、Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo、Ti-10V-2Fe-3Al
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飞机机身框架、发动机叶片、壳体
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化工防腐
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耐酸碱（、）、耐海水
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Grade 1/2（纯钛）、Ti-15Mo、Ti-32Mo
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化工反应釜、海水淡化设备、输油管道
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医疗器械
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高强度、易加工、耐腐蚀
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Grade 9、TC4（Grade 5）、Grade 23、Ti-6Al-4V ELI
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手术器械（止血钳）、医用支架、超声探头外壳
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体育用品
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轻量化、高强度、美观
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TC4（Grade 5）、Ti-6Al-4V
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高尔夫球杆、自行车车架、登山杖
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文章出处
中国国家标准：GB/T 3620.1-2016《钛及钛合号和化学成分》、GB/T 2965-2023《钛及钛合金棒材》、GB/T 13810-2017《外科植入物用钛及钛合金加工材》；
国际标准：ISO 5832-2《Implants for surgery - Titanium and titanium alloys - Part 2: Wrought titanium》、ASTM B265《Standard Specification for Titanium and Titanium Alloy Strip, Sheet, and Plate》；
行业资料：《GB/T 2965-2023〈钛及钛合金棒材〉标准解析》（宝鸡市科辉钛业股份有限公司）、《Total Materia 材料数据库 - 钛材料的标准》、《钛材料牌号及化学成分查询方法与标准体系解析》；
企业及行业新闻：四川新闻联播《攀钢：成功轧制西南地区首卷 TC4 钛合金卷》、光明网《，重庆新材料研发取得重大技术突破》、中国有色网《南京宝泰 TC4 钛合金铸件双层叶片叶轮研制成功》、日报《天工股份公布三季报 布局钛合金打开长期增长空间》、澎湃新闻《世界首例：医院用 3D 打印将患者全颈椎椎体换为钛合金》、国家药品监督管理局《生物型膝关节假体系统获批上市》。