Titan và tính chất của nó

Titan là một nguyên tố hóa học kim loại, ký hiệu hóa học Ti, số nguyên tử 22, thuộc loại kim loại màu hiếm chịu lửa.

Thuộc tính titan và chứa carbon, hydro, oxy và các tạp chất khác, hàm lượng tạp chất iodua titan tinh khiết nhất không quá 0,1%, nhưng độ bền của nó thấp, độ dẻo cao. 99,5% đặc tính titan nguyên chất công nghiệp là: mật độ P=4.5g/cm3, nhiệt độ nóng chảy 1800 độ C, độ dẫn nhiệt λ=15.24W / (MK), độ bền kéo σ b {{10} }MPa, độ giãn dài: δ=25%, độ giãn dài mặt cắt:δ =25%, độ co mặt cắtψ=25%, cảm ứng đàn hồi E=1.078×105MPa, độ cứng HB195.

Titanium là kim loại chuyển tiếp màu trắng bạc, có đặc điểm là mật độ thấp, điểm nóng chảy cao, cường độ riêng cao, khả năng chống ăn mòn, hiệu suất nhiệt độ cao và thấp, không từ tính, không độc hại, tương thích sinh học. Trong số đó, hiệu suất cường độ cao đặc biệt nổi bật, cường độ hợp kim titan cường độ cao và thép cường độ cao, nhưng mật độ gần bằng một nửa so với loại nhỏ. Ngoài ra, titan và hợp kim còn có khả năng ghi nhớ hình dạng, tính siêu dẫn, khả năng lưu trữ hydro và các đặc tính khác.

Tính chất titan

Độ bền cao: gấp 1,3 lần so với hợp kim nhôm, gấp 1,6 lần so với hợp kim magiê, gấp 3,5 lần so với thép không gỉ, nhà vô địch của vật liệu kim loại. Mật độ hợp kim titan thường khoảng 4,5g / cm3, chỉ bằng 60% thép, cường độ của titan nguyên chất gần bằng cường độ của thép thông thường, một số hợp kim titan cường độ cao vượt quá cường độ của nhiều loại thép kết cấu hợp kim, vì vậy hợp kim titan hơn sức mạnh (cường độ / mật độ) lớn hơn nhiều so với các vật liệu kết cấu kim loại khác, có thể được tạo thành từ các đơn vị có độ bền cao, độ dẻo dai, các bộ phận và bộ phận nhẹ, trong các bộ phận kết cấu động cơ máy bay, bộ xương, da, Trong cấu trúc động cơ máy bay, bộ xương , da, ốc vít và thiết bị hạ cánh, v.v. đều được sử dụng hợp kim titan.

Độ bền nhiệt cao: sử dụng nhiệt độ cao hơn hợp kim nhôm vài trăm độ, ở nhiệt độ trung bình vẫn có thể duy trì độ bền cần thiết, có thể ở nhiệt độ 450-500 độ C khi làm việc lâu dài.

Khả năng chống ăn mòn tốt: chống ăn mòn axit, kiềm và khí quyển, có khả năng chống rỗ và ăn mòn ứng suất đặc biệt mạnh. Hợp kim titan trong môi trường ẩm ướt và môi trường nước biển hoạt động, khả năng chống ăn mòn khác tốt hơn nhiều so với thép không gỉ; rỗ, ăn mòn axit, chống ăn mòn ứng suất đặc biệt mạnh, kiềm, clorua, các chất hữu cơ clo, axit nitric, axit sulfuric, v.v. có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, nhưng titan có khả năng khử oxy và khả năng chống ăn mòn của môi trường muối crom kém.

Hiệu suất nhiệt độ thấp tốt: hợp kim titan TA7 với các nguyên tố xen kẽ rất thấp có thể duy trì độ dẻo nhất định ở mức -253. Hợp kim titan ở nhiệt độ thấp và cực thấp vẫn có thể duy trì các tính chất cơ học, hiệu suất ở nhiệt độ thấp tốt, các phần tử xen kẽ của hợp kim titan rất thấp, chẳng hạn như TA7, ở -253 độ C cũng có thể duy trì độ dẻo nhất định, vì vậy ngành công nghiệp hợp kim titan là vật liệu kết cấu nhiệt độ thấp quan trọng.

Hoạt động hóa học: hoạt động hóa học cao ở nhiệt độ cao, dễ dàng xảy ra phản ứng hóa học với hydro, oxy và các tạp chất khí khác trong không khí để tạo ra một lớp cứng. Hoạt động hóa học của titan rất lớn và tạo ra phản ứng hóa học mạnh trong bầu khí quyển O, N, H, CO, CO2, hơi nước, amoniac, v.v. Khi hàm lượng cacbon lớn hơn 0,2%, TiC cứng sẽ được hình thành trong hợp kim titan; ở nhiệt độ cao hơn, lớp bề mặt cứng TiN sẽ được hình thành nhờ tác dụng với N. Trên 600 độ, titan hấp thụ oxy tạo thành lớp cứng có độ cứng cao; sự gia tăng hàm lượng hydro cũng sẽ tạo thành một lớp giòn. Độ sâu của lớp bề mặt cứng và giòn do sự hấp thụ khí có thể lên tới 0,1-0,15 mm, với độ cứng là 20-30%. Ái lực hóa học của Titan cũng lớn, dễ xảy ra hiện tượng bám dính do bề mặt ma sát tạo ra.

Độ dẫn nhiệt nhỏ, độ đàn hồi chạm nhỏ: độ dẫn nhiệt của titan λ=15.2W / (M, K) bằng khoảng 1/4 niken, sắt 5/1, nhôm 1/14 và nhiều loại hợp kim titan so với hệ số dẫn nhiệt của titan, hệ số dẫn nhiệt của hợp kim titan giảm khoảng 50%, hợp kim titan, độ đàn hồi tiếp xúc khoảng 1/2 thép nên độ cứng của nó kém, dễ biến dạng, không thích hợp để chế tạo các thanh dài mỏng và các chi tiết có thành mỏng, cắt, gia công bề mặt có lực bật lớn khoảng 2-3 lần khiến bề mặt bám dính vào bề mặt ma sát. Thép không gỉ 2-3 lần, dẫn đến ma sát mạnh, bám dính, mài mòn liên kết của bề mặt lưỡi dao phía sau dụng cụ.