Чому титан може стати лідером серед металів?

Завдяки своїй низькій відносній густині, чудовій термостійкості та стійкості до корозії, а також високій структурній міцності титан і його сплави були предметом інтенсивних досліджень і застосувань з моменту відкриття на початку 20 століття. Сполуки титану, як контрастні та чисті метали, мають більше та кращі властивості, тому їх використовують у різних ситуаціях. Крім того, з прогресом науки та інновацій комбінація титану перетворилася на життєво важливий матеріал для нових досягнень, нового обладнання та нових циклів, а пов’язані з ним підприємства відкрили новий час справжнього повороту подій.
Властивості та застосування титану

Титан — сріблясто-білий метал, який у класифікації металів класифікується як рідкісний легкий метал. Його температура плавлення становить 1668 градусів, а точка фазового переходу становить 882 градуси від фази об'ємноцентрованої кубічної решітки до фази щільно упакованої гексагональної решітки або від фази до фази. У порівнянні з іншими металами, титан має власні властивості з точки зору хімічних речовин і механічних властивостей.

1. Низька щільність і висока питома міцність

Товщина металевого титану становить 4,51 г/см³, що більше, ніж у алюмінію, і менше, ніж у сталі, міді та нікелю, однак його конкретна міцність вища, ніж у сполуки алюмінію та високоміцної амальгамної сталі. Висока однозначна міцність показує, що металевий матеріал є легким і високоміцним, тому титан також є легким і високоміцним металевим основним матеріалом. Висока однозначна міцність титану робить його широко використовуваним у розвитку сучасних досягнень, таких як політ, авіація, ракети та зброя. Загалом на підприємствах титан і титанові композити використовуються в утримуючих кільцях швидко обертових генераторів, величезних ріжучих кромках парових турбін, дуже якісних велосипедах, ключках для гольфу, валах для високих стрибків тощо.

2. Низький модуль пружності[i]

Модуль пружності титану становить 106,4 ГПа при кімнатній температурі, що становить 57% сталі. Це вказує на те, що здатність титану протистояти нормальній деформації нижча, ніж у сталі, тому використання титану обмежене, і він не підходить для жорстких конструкційних компонентів. Однак у титанових довготрубних теплообмінниках конструкція перегородки усуває недоліки надзвичайно низької жорсткості та добре працює навіть в умовах вібрації.

3. Мала теплопровідність

Механізм теплопередачі металевого титану полягає в основному в електронній теплопровідності, а потім у решітчастій теплопровідності. Фактичні результати тестування показують, що теплопровідність титану становить 0.1507J, що становить одну п’яту від низьковуглецевої сталі та одну-25 від міді, яка подібна до нержавіючої сталі. Хоча титан має низьку теплопровідність, його можна використовувати для виготовлення крючків для скелелазіння. Його титанові пітони не тільки легкі, але й не проводять тертя та тепла, що робить їх ідеальним матеріалом для альпіністів.

4. Міцність на розрив близька до межі текучості

Відношення межі текучості (межа міцності/межа текучості) титану є високим, що призводить до поганої пластичної деформації титанових металевих матеріалів під час формування. Крім того, межа текучості титану більша, ніж модуль пружності, тому титан має більшу пружність під час формування.

Ця характеристика титану дозволяє нам знайти найкращі умови обробки та формування – гаряче формування, яке дозволяє уникнути напруги та розтріскування під напругою, викликаних високою стійкістю титану та високим коефіцієнтом текучості, а також уникнути водневої крихкості, спричиненої титаном. поглинання водню вище 400 градусів. Це одна з причин, чому вказана температура навколишнього середовища не перевищує 315 градусів при використанні титанового обладнання в промисловості.

5. Немагнітний і нетоксичний

Титан є немагнітним металом і не намагнічується у сильному магнітному полі. Титанові кардіостимулятори не піддаються впливу грози і мають хорошу сумісність з тканинами і кров'ю людини, тому їх використовує медичне співтовариство.

6. Сильні антидемпінгові характеристики[ii]

Після того, як металевий титан піддається механічній вібрації та електричній вібрації, його власний час ослаблення вібрації є найдовшим порівняно зі сталлю та міддю. Цю властивість титану можна використовувати як камертони, вібраційні компоненти медичних ультразвукових пульверизаторів і вібраційні плівки високоякісних аудіодинаміків.

7. Хороша термостійкість

Нові титанові сплави можна використовувати протягом тривалого часу при температурах 600 градусів і вище. З розвитком авіаційної та аерокосмічної промисловості жароміцні титанові сплави використовуються в дисках двигунів, лопатях, задній частині фюзеляжу, напрямних, поворотах повітрозабірників та інших компонентах.

8. Хороша стійкість до низьких температур

Низькотемпературні титанові сплави представлені титановими сплавами TA7 (Ti-5Al-2.5Sn), TC4 (Ti-6Al-4V) і Ti-2 Міцність .5Zr-1.5Mo збільшується зі зниженням температури, але пластичність не змінюється. великий. Він зберігає хорошу пластичність і міцність при низьких температурах -196-253 градусів, уникаючи холодноламкості металу. Це ідеальний матеріал для кріогенних контейнерів, ящиків для зберігання та іншого обладнання.

9. Сильна продуктивність всмоктування

Титан є дуже хімічно активним металом, який може реагувати з багатьма елементами та сполуками при високих температурах. Титанове дихання в основному стосується реакції з вуглецем, воднем, азотом і киснем при високих температурах.

10. Сильна стійкість до корозії

Титан є дуже активним металом з дуже низьким рівноважним потенціалом і високою схильністю до термодинамічної корозії в середовищі. Проте, по суті, титан цілком стійкий у багатьох середовищах. Наприклад, титан є безпечним для ерозії в окисних, неупереджених і слабко послаблюючих середовищах. Це пояснюється тим, що титан має надзвичайну прихильність до кисню. У середовищі, що містить кисень або повітря, на поверхні титану утворюється щільна, висококлейка та інертна оксидна плівка, яка захищає титанову матрицю від корозії. Дійсно, навіть через механічний знос він швидко відновлюється або відновлюється, що свідчить про те, що титан є металом із твердою схильністю до пасивації.

На сьогоднішній день титан став одним із ключових металевих матеріалів для зусиль, спрямованих на нові цикли, нові досягнення та величезний обсяг, комп’ютеризоване, захищене, надійне та довготривале обладнання для створення.