Egenskapene og funksjonene til titan
Titan er et grunnstoff med atomnummer 22 i det periodiske systemet. Den fjerde periodeelementundergruppen, IVB-betegnelsen, inkluderer zirkonium og hafnium i tillegg til titan. Fellestrekket er et høyt smeltepunkt, som dannes på overflaten ved romtemperatur. stabil oksidfilm.
1. Lav tetthet, høy styrke, høy spesifikk styrke
Tettheten av titan er 4,51 g/cm3, som er 57 prosent av stål. Titan er mindre enn dobbelt så mye som aluminium, men tre ganger sterkere. Den spesifikke styrken (styrke/tetthetsforhold) til titanlegering er den største blant vanlig brukte industrielle legeringer (se tabell 2-1). Den spesifikke styrken til titanlegering er 3,5 ganger den for rustfritt stål; 1,3 ganger det for aluminiumslegering; 1,7 ganger mer enn magnesiumlegering. Det er et uunnværlig strukturelt materiale for romfartsindustrien.
Tabell 2-1 Tetthet og spesifikk styrkesammenligning av titan og andre metaller
2. Utmerket korrosjonsbestandighet
Passiveringen av titan avhenger av tilstedeværelsen av oksidfilmer, som er mer motstandsdyktige mot korrosjon i oksiderende medier enn i reduserende medier. Høyhastighetskorrosjon oppstår i reduserende medier. Titan er ikke korrodert i enkelte etsende medier, som sjøvann, våt klor, kloritt og hypoklorittløsninger, salpetersyre, kromsyre, metallklorider, sulfider og organiske syrer. Men i mediet (som saltsyre, svovelsyre) som reagerer med titan for å generere hydrogen, har titan vanligvis en høy korrosjonshastighet. Men hvis en liten mengde oksidasjonsmiddel tilsettes syren, vil det dannes en passiveringsfilm på titanoverflaten. Derfor har titan korrosjonsbestandighet i konsentrert svovelsyre-salpetersyre eller saltsyre-salpetersyreblanding, selv i saltsyre som inneholder fritt klor. En beskyttende oksidfilm av titan dannes vanligvis når metallet kommer i kontakt med vann, selv i små mengder eller i vanndamp. Hvis titan utsettes for et sterkt oksiderende miljø uten vann, vil det oppstå rask oksidasjon og voldsomme reaksjoner, og ofte vil det til og med oppstå spontan forbrenning. Dette fenomenet oppstår når titan reagerer med rykende salpetersyre som inneholder overskudd av nitrogenoksider og når titan reagerer med tørr klorgass. Derfor, for å forhindre slike reaksjoner, må det være en viss mengde vann. Selv i små mengder eller i vanndamp. Hvis titan utsettes for et sterkt oksiderende miljø uten vann, vil det oppstå rask oksidasjon og voldsomme reaksjoner, og ofte vil det til og med oppstå spontan forbrenning. Dette fenomenet oppstår når titan reagerer med rykende salpetersyre som inneholder overskudd av nitrogenoksider og når titan reagerer med tørr klorgass. Derfor, for å forhindre slike reaksjoner, må det være en viss mengde vann. Selv i små mengder eller i vanndamp. Hvis titan utsettes for et sterkt oksiderende miljø uten vann, vil det oppstå rask oksidasjon og voldsomme reaksjoner, og ofte vil det til og med oppstå spontan forbrenning. Dette fenomenet oppstår når titan reagerer med rykende salpetersyre som inneholder overskudd av nitrogenoksider og når titan reagerer med tørr klorgass. Derfor, for å forhindre slike reaksjoner, må det være en viss mengde vann.
3. God varmebestandighet
Vanligvis mister aluminium sine opprinnelige egenskaper ved 150 grader, rustfritt stål mister sine opprinnelige egenskaper ved 310 grader, og titanlegeringer opprettholder fortsatt gode mekaniske egenskaper ved rundt 500 grader. Når hastigheten til flyet når 2,7 ganger lydhastigheten, når overflatetemperaturen til flystrukturen 230 grader, og aluminium og magnesiumlegeringer kan ikke brukes, mens titanlegeringer kan oppfylle kravene. Titan har god varmebestandighet og brukes i skivene og bladene til flymotorkompressorer og huden på flyets bakkropp.
4. god lav temperatur ytelse
Styrken til noen titanlegeringer (som Ti-5AI-2.5SnELI) øker med temperaturnedgangen, men plastisiteten avtar ikke mye. Den har fortsatt god plastisitet og seighet ved lav temperatur, egnet for bruk ved ultralav temperatur. Den kan brukes til rakettmotorer med tørr flytende hydrogen og flytende oksygen, og kan også brukes til ultralavtemperaturbeholdere og lagringstanker til bemannede romfartøyer.
5. ikke-magnetisk
Titan er ikke-magnetisk og brukes i ubåtskall og vil ikke forårsake mineeksplosjoner.
6. Liten varmeledningsevne
Sammenligningen av termisk ledningsevne mellom titan og andre metaller er vist i tabell 2-2.
Tabell 2-2 Sammenligning av termisk ledningsevne mellom titan og andre metaller
Den termiske ledningsevnen til titan er liten, bare 1/5 av stål, 1/13 av aluminium og 1/25 av kobber. Dårlig varmeledningsevne er en ulempe med titan, men denne egenskapen til titan kan utnyttes i noen tilfeller.
7. lav elastisitetsmodul
Elastisk modulen til titan sammenlignes med andre metaller i tabell 2-3.
Tabell 2-3 Elastisk modulsammenligning av titan og andre metaller
Elastisitetsmodulen til titan er bare 55 prosent av den for stål, og dens lave elastisitetsmodul er en ulempe når den brukes som et konstruksjonsmateriale.
8. Strekkfasthet og flytegrense er svært like
Strekkstyrken til Ti-6AI-4V titanlegering er 960 MPa, flytestyrken er 892 MPa, forskjellen mellom de to er bare 58 MPa, se tabell 2-4.
Tabell 2-4 Sammenligning av strekkstyrke og flytegrense for titan og andre metaller
9. Titan oksideres lett ved høy temperatur
Titan har sterke hydrogen- og oksygenbindinger, og man må passe på for å hindre oksidasjon og hydrogenabsorpsjon. Titansveising bør utføres under argonbeskyttelse for å forhindre forurensning. Titanrør og tynne plater bør varmebehandles under vakuum, og varmebehandlingen av titansmiing bør kontrollere den mikrooksidative atmosfæren.
10 .Lav dempemotstand
Bruk titan og andre metallmaterialer (kobber, stål) for å lage klokker av nøyaktig samme form og størrelse, og slå på hver bjelle med samme kraft, og du vil oppdage at klokken laget av titan vibrerer og lyden varer, dvs. ved å ringe på. Den gitte energien er ikke lett å forsvinne, så vi sier at dempingsytelsen til titan er lav.
