Titanium adalah elemen dengan nombor atom 22 dalam jadual berkala. Ia adalah elemen subkumpulan tempoh keempat, iaitu bendera IVB. Selain titanium, kumpulan elemen ini juga termasuk zirkonium dan hafnium. Ciri umum ialah ia mempunyai takat lebur yang tinggi dan berada di permukaannya pada suhu bilik. Filem oksida yang stabil terbentuk....
Titanium adalah elemen dengan nombor atom 22 dalam jadual berkala. Ia adalah elemen subkumpulan tempoh keempat, iaitu bendera IVB. Selain titanium, kumpulan elemen ini juga termasuk zirkonium dan hafnium. Ciri umum ialah ia mempunyai takat lebur yang tinggi dan berada di permukaannya pada suhu bilik. Filem oksida yang stabil terbentuk.
1. Sepuluh ciri titanium
(1) Ketumpatan rendah, kekuatan tinggi dan kekuatan khusus yang tinggi
Ketumpatan titanium adalah 4.51g / cm3, iaitu 57% keluli. Titanium kurang daripada dua kali lebih berat daripada aluminium dan tiga kali lebih kuat daripada aluminium. Kekuatan khusus (nisbah kekuatan / ketumpatan) aloi titanium adalah yang terbesar dalam aloi industri biasa (lihat Jadual 2-1). Kekuatan khusus aloi titanium ialah 3.5 kali ganda daripada keluli tahan karat; 1.3 kali ganda daripada aloi aluminium; 1.7 kali ganda daripada aloi magnesium, Oleh itu, ia adalah bahan struktur yang sangat diperlukan untuk industri aeroangkasa.
Jadual 2-1 Perbandingan ketumpatan dan kekuatan khusus antara titanium dan logam lain
(2) Rintangan kakisan yang sangat baik
Passivation titanium bergantung kepada kehadiran filem oksida, dan rintangan kakisannya dalam medium pengoksidaan adalah lebih baik daripada itu dalam medium yang mengurangkan. Kadar kakisan yang tinggi berlaku dalam mengurangkan media. Titanium tidak berkarat dalam beberapa media yang menghakis, seperti air laut, klorin basah, larutan klorit dan hipoklorit, asid nitrik, asid kromik, klorida logam, sulfida dan asid organik. Walau bagaimanapun, dalam media yang bertindak balas dengan titanium untuk menghasilkan hidrogen (seperti asid hidroklorik dan asid sulfurik), titanium secara amnya mempunyai kadar kakisan yang lebih besar. Walau bagaimanapun, jika sebilangan kecil oksida ditambah kepada asid, filem pasif akan terbentuk di permukaan titanium. Oleh itu, titanium tahan terhadap kakisan dalam asid sulfurik yang kuat-asid nitrik atau campuran asid hidroklorik-nitrik, walaupun dalam asid hidroklorik yang mengandungi klorin bebas. Filem pelindung oksida titanium sering terbentuk apabila logam menemui air, walaupun dalam jumlah kecil air atau wap air. Sekiranya titanium terdedah kepada persekitaran pengoksidaan yang kuat tanpa air sama sekali, ia akan mengoksida dengan cepat dan bertindak balas dengan ganas, selalunya secara spontan menyala. Fenomena sedemikian telah berlaku dalam tindak balas titanium dengan asid nitrik fuming yang mengandungi nitrogen oksida berlebihan dan dengan klorin kering. Jadi untuk mengelakkan tindak balas sedemikian, mesti ada sejumlah air.
(3) Rintangan haba yang baik
Biasanya aluminium kehilangan sifat asalnya pada 150 ° C, keluli tahan karat kehilangan sifat asalnya pada 310 ° C, dan aloi titanium masih mengekalkan sifat mekanikal yang baik pada sekitar 500 ° C. Apabila kelajuan pesawat mencapai 2.7 kali kelajuan bunyi, suhu permukaan struktur pesawat mencapai 230 °C, aloi aluminium dan aloi magnesium tidak lagi boleh digunakan, dan aloi titanium boleh memenuhi keperluan. Titanium mempunyai rintangan haba yang baik dan digunakan dalam cakera dan bilah pemampat enjin aero dan kulit fiuslaj belakang pesawat.
(4) Prestasi suhu rendah yang baik
Kekuatan beberapa aloi titanium (seperti Ti-5AI-2.5SnELI) meningkat dengan penurunan suhu, tetapi keplastikan tidak berkurangan banyak, dan ia masih mempunyai kemuluran dan ketahanan yang baik pada suhu rendah, yang sesuai untuk digunakan pada suhu ultra rendah. Ia boleh digunakan pada hidrogen cecair kering dan enjin roket oksigen cecair, atau sebagai bekas suhu ultra rendah dan tangki simpanan pada kapal angkasa berawak.
(5) Bukan magnetik
Titanium bukan magnet, ia digunakan dalam badan kapal selam dan tidak akan menyebabkan letupan lombong.
(6) Kekonduksian terma kecil
Perbandingan kekonduksian terma antara titanium dan logam lain ditunjukkan dalam Jadual 2-2.
Jadual 2-2 Perbandingan kekonduksian terma antara titanium dan logam lain
Kekonduksian terma titanium adalah kecil, hanya 1/5 keluli, 1/13 aluminium, dan 1/25 tembaga. Kekonduksian terma yang lemah adalah kelemahan titanium, tetapi ciri titanium ini boleh dieksploitasi dalam aplikasi tertentu.
(7) Modulus anjal rendah
Perbandingan modulus elastik titanium dan logam lain ditunjukkan dalam Jadual 2-3.
Jadual 2-3 Perbandingan modulus elastik antara titanium dan logam lain
Modulus elastik titanium hanya 55% daripada keluli. Apabila digunakan sebagai bahan struktur, modulus elastik yang rendah adalah kelemahan.
(8) Kekuatan tegangan dan kekuatan hasil sangat dekat
Kekuatan tegangan aloi titanium Ti-6AI-4V ialah 960MPa dan kekuatan hasil ialah 892MPa, perbezaan antara kedua-duanya hanya 58MPa, lihat Jadual 2-4.
Jadual 2-4 Perbandingan kekuatan tegangan dan kekuatan hasil antara titanium dan logam lain
(9) Titanium mudah teroksida pada suhu tinggi
Titanium mempunyai daya pengikat yang kuat dengan hidrogen dan oksigen, jadi perhatian harus diberikan untuk mencegah pengoksidaan dan penyerapan hidrogen. Kimpalan Titanium perlu dijalankan di bawah perlindungan argon untuk mengelakkan pencemaran. Tiub dan lembaran Titanium harus dirawat haba di bawah vakum, dan suasana pengoksidaan mikro harus dikawal semasa rawatan haba penempaan titanium.
(10) Prestasi anti-malaria yang rendah
Loceng diperbuat daripada titanium dan bahan logam lain (tembaga, keluli) dengan bentuk dan saiz yang sama. Jika anda menyerang setiap loceng dengan daya yang sama, anda akan mendapati bahawa loceng yang diperbuat daripada titanium berayun untuk masa yang lama, iaitu, melalui Tenaga yang diberikan kepada loceng tidak mudah hilang oleh yang menarik, jadi kami mengatakan bahawa prestasi redaman titanium adalah rendah.
