Десет својстава и три посебне функције титанијума
Титанијумје елемент са атомским бројем 22 у периодном систему, елемент подгрупе четвртог циклуса, односно групе ИВБ. Поред титанијума, у елементе ове групе спадају цирконијум и хафнијум, којима је заједничка карактеристика висока тачка топљења и формирање стабилног оксидног филма на њиховим површинама на собној температури.
Десет најбољих својстава титанијума
1, мала густина, висока чврстоћа, висока специфична чврстоћа
Густина титанијума је 4,51г/цм3, 57% челика, титан је мање од два пута тежи од алуминијума, три пута јачи од алуминијума. Специфична чврстоћа легуре титанијума (однос чврстоћа/густина) се обично користи у индустријским легурама у највећем (видети табелу 1), специфична чврстоћа легуре титанијума је 3,5 пута већа од нерђајућег челика, легура алуминијума 1,3 пута већа од легура магнезијума, 1,7 пута, тако да то је ваздухопловна индустрија од суштинског значаја за структуру материјала.
Поређење густине и специфичне чврстоће титанијума са другим металима
Метал | Титанијумска легура | Гвожђе | Алуминијум (легура) | магнезијум (легура) | челик високе чврстоће |
Густина | 4.5 | 7.87 | 2.7 | 1.74 | 7.8 |
Специфична снага | 29 | 21 | 16 | 23 |
Одлична отпорност на корозију
Пасивност титанијума зависи од присуства оксидног филма и много је отпорнији на корозију у оксидационим него у редукционим медијима. Корозија велике брзине јавља се у редукционом медију. Титанијум не кородира у неким корозивним медијима, као што су морска вода, влажни гасовити хлор, раствори хлорита и хипохлорита, азотна киселина, хромна киселина, хлориди метала, сулфиди и органске киселине. Међутим, у медијима који реагују са титанијумом да би произвели водоник (нпр. хлороводонична и сумпорна киселина), титан обично има велику стопу корозије. Међутим, ако се киселини дода мала количина оксидационог средства, на површини титанијума ће се формирати пасивацијски филм. Према томе, титан је отпоран на корозију у јаким смешама сумпорна киселина-азотна киселина или хлороводонична киселина-азотна киселина, па чак и у хлороводоничкој киселини која садржи слободни хлор. Заштитни оксидни филм титанијума се често формира када метал наиђе на воду, чак и у малим количинама воде или водене паре. Ако је титанијум изложен јако оксидирајућем окружењу у потпуном одсуству воде, долази до брзе оксидације и често долази до бурних реакција, па чак и спонтаног сагоревања. Такви феномени су се десили када титан реагује са димајућом азотном киселином која садржи вишак азот-оксида и када титан реагује са сувим гасовитим хлором. Због тога је неопходна одређена количина воде да би се спречиле такве реакције.
добра отпорност на топлоту
Обично алуминијум на 150 степени, нерђајући челик на 310 степени, што је губитак оригиналних перформанси, и легура титанијума на 500 степени и даље одржавају добра механичка својства. Када брзина авиона достигне 2,7 пута брзину звука, површинска температура структуре авиона достиже 230 степени, легуре алуминијума и легуре магнезијума се не могу користити, док легуре титанијума могу да испуне захтеве. Отпорност на топлоту титанијума је добра, користи се за диск и лопатицу компресора аеромотора и омотач задњег трупа авиона.
Добре перформансе на ниским температурама
Одређене легуре титанијума (као што је Ти-5АИ-2.5СнЕЛИ) имају снагу са смањењем температуре и повећањем, али се пластичност не смањује много, на ниским температурама и даље има добру дуктилност и жилавост, погодна за употребу на ултра ниским температурама. Може се користити у ракетним моторима са сувим течним водоником и течним кисеоником, или у свемирским летелицама са посадом за употребу контејнера и резервоара за складиштење на ултра ниским температурама.
Немагнетно
Да ли је титан магнет? наравно да не. Титанијум је познат по својим немагнетним атрибутима, који потичу из његове јединствене кристалне структуре лишене неспарених електрона, што га чини дијамагнетним и непропусним за магнетна поља. Ова суштинска особина осигурава да титанијум остане без утицаја магнетизма, у оштром контрасту са металима као што су гвожђе, кобалт и никл, који поседују неспарене електроне и показују магнетне карактеристике када су изложени магнетним силама. Одсуство магнетних сметњи чини титанијум примерним избором за критичне примене у медицинским уређајима, ваздухопловном инжењерству и индустрији хемијске обраде, где је магнетна неутралност кључна за оперативни интегритет и безбедност. Иако легуре титанијума могу показати магнетне особине ако су контаминиране гвожђем, чисти титанијум задржава свој немагнетни квалитет, обезбеђујући поуздан и стабилан материјал у окружењима где магнетна поља могу представљати ризик или ометати перформансе опреме. Стога, за индустрије које дају приоритет неометању магнетних поља, титанијум нуди неупоредиве предности, комбинујући снагу, лагану природу и отпорност на корозију са основним немагнетним својствима, обезбеђујући и функционалност и сигурност у осетљивим апликацијама.
Мала топлотна проводљивост
Поређење топлотне проводљивости титанијума са другим металима приказано је у следећој табели
метал | чисти титанијум | легура титанијума | Обичан челик | Нерђајући челик | Ал легура | Мг легура | Бакар |
Топлотна проводљивост/В•(м•К)-1 | 17 | 7.5 | 63 | 16 | 121 | 159 | 385 |
Топлотна проводљивост титанијума је мала, само 1/5 од челика, 1/13 од алуминијума и 1/25 од бакра. лоша топлотна проводљивост је недостатак титанијума, али ова карактеристика титанијума се може искористити у одређеним ситуацијама.
Низак модул еластичности
Поређење модула еластичности титанијума са другим металима
метал | чисти титанијум | легура титанијума | Обичан челик | Нерђајући челик | Ал легура | Мг легура | Бакар |
Модул еластичности/Гпа | 106.3 | 113.2 | 205.8 | 199.9 | 71.5 | 44.8 | 107.8 |
Модул еластичности титанијума је само 55% од челика, а низак модул еластичности је недостатак када се користи као конструкцијски материјал.
Затезна чврстоћа је веома близу граници течења
Ти-6АИ-4В легура титанијума затезна чврстоћа од 960МПа, граница течења од 892МПа, разлика између њих је само 58МПа, погледајте следећу табелу
Снага | Титанијумска легура Ти{0}ал-4В |
Титанијумска легура | Обичан челик |
Затезна чврстоћа | 960 | 608 | 470 |
Граница течења | 892 | 255 | 294 |
Титан се лако оксидира на високим температурама
Титанијум има јаку везу са водоником и кисеоником, па је важно спречити оксидацију и апсорпцију водоника. Заваривање титанијума треба да се изводи под заштитом од аргона да би се спречила контаминација. Титанијумске цеви и танке плоче треба топлотно третирати под вакуумом, а благо оксидирајућу атмосферу треба контролисати током топлотне обраде титанијумских отковака.
Ниске перформансе пригушења
Користите титанијум и друге металне материјале (бакар, челик) да направите звона потпуно истог облика и величине. Ако ударите у свако звоно истом снагом, видећете да звук титанијумског звона траје дуже када вибрира, односно да енергија која се даје звону ударцем није лако нестати. Стога кажемо да титанијум има ниске перформансе пригушења.
Три посебне функције титанијума
Функција меморије облика
Ово се односи на способност легуре Ти-50%Ни (атомске) да поврати свој првобитни облик под одређеним температурним условима, што овај материјал назива легуром за памћење облика.
Суперпроводљивост
Односи се на легуру Нб-Ти, када температура падне на близу апсолутне нуле, легура Нб-Ти направљена од жице ће изгубити отпор, свака велика струја кроз коју пролази, жица се неће загрејати, нема потрошње енергије, Нб-Ти је познат као суперпроводних материјала
Функција складиштења водоника
Ово се односи на Ти-50%Фе (атомску) легуру, која има способност да апсорбује велике количине водоника. Користећи ову особину Ти-Фе, водоник се може безбедно складиштити, тј. није неопходно користити челичне цилиндре високог притиска за складиштење водоника. Под одређеним условима, Ти-Фе се такође може користити за ослобађање водоника, а Ти-Фе се назива материјал за складиштење енергије.
За даља питања о примени од титанијума или да истражите наш асортиман производа, слободно нас контактирајте на euros.yang@xuboti.com. Ту смо да вам помогнемо!