Титан — элемент с атомным номером 22 в таблице Менделеева, четвёртый цикл подгруппы элементов, то есть группа IV В, кроме титана, существуют цирконий, гафний, общими для них характеристиками являются высокая температура плавления, при комнатной температуре на его поверхности образуется устойчивая оксидная пленка.
Десять характеристик титана
1.малая плотность, высокая прочность, большая удельная прочность
Плотность титана составляет 4,51 г/см3, что составляет 57% стали, титан менее чем в два раза тяжелее алюминия, а его прочность в три раза выше, чем у алюминия. Удельная прочность (отношение прочности к плотности) титанового сплава является самой высокой среди обычных промышленных сплавов (см. Таблицу 1), а удельная прочность титанового сплава в 3,5 раза выше, чем у нержавеющей стали, в 1,3 раза больше, чем у алюминиевого сплава, и в 1,7 раза. Это магниевый сплав, поэтому он является важным конструкционным материалом для аэрокосмической промышленности.
2. отличная коррозионная стойкость
Пассивность титана зависит от наличия оксидной пленки, а его коррозионная стойкость в окислительных средах значительно лучше, чем в восстановительных. Высокие скорости коррозии наблюдаются в восстановительных средах. Титан не подвергается коррозии в некоторых агрессивных средах, таких как морская вода, влажный хлор, растворы хлорита и гипохлорита, азотная кислота, хромовая кислота, хлориды металлов, сульфиды и органические кислоты. Однако в среде, которая реагирует с титаном с образованием водорода (например, соляная кислота и серная кислота), титан обычно имеет высокую скорость коррозии. Однако если к кислоте добавить небольшое количество окислителя, на поверхности титана образуется пассивирующая пленка. Поэтому в смеси сильная серная кислота — азотная кислота или соляная кислота — азотная кислота и даже в соляной кислоте, содержащей свободный хлор, титан устойчив к коррозии. Защитная оксидная пленка титана часто образуется при попадании металла в воду, даже в небольших количествах воды или водяного пара. Если титан подвергнуться воздействию сильной окислительной среды, в которой вообще нет воды, произойдет быстрое окисление и бурные реакции, а зачастую и самовозгорание. Подобные явления имели место при реакции титана с дымящей азотной кислотой, содержащей избыток оксидов азота, и титана с сухим газообразным хлором. Поэтому, чтобы предотвратить такую реакцию, должен быть определенный
3. хорошая термостойкость
Обычно алюминий при температуре 150 градусов Цельсия, нержавеющая сталь при температуре 310 градусов Цельсия теряют первоначальные свойства, а титановый сплав при температуре около 500 градусов Цельсия все еще сохраняет хорошие механические свойства. Когда скорость самолета в 2,7 раза превышает скорость звука, температура поверхности конструкции самолета достигает 230 градусов, использование алюминиевых и магниевых сплавов невозможно, а титановый сплав может соответствовать требованиям. Титан обладает хорошей термостойкостью и используется в дисках и лопатках компрессора авиационного двигателя, а также в обшивке задней части фюзеляжа самолета.
4.хорошие характеристики при низких температурах
Прочность некоторых титановых сплавов (например, Ti-5AI-2.5SnELI) увеличивается с понижением температуры, но пластичность снижается незначительно, и они по-прежнему обладают хорошей пластичностью и вязкостью при низких температурах. , который пригоден для использования при сверхнизких температурах. Его можно использовать в ракетных двигателях на сухом жидком водороде и жидком кислороде или в пилотируемых космических кораблях в качестве сверхнизкотемпературных контейнеров и резервуаров для хранения.
5. Отсутствие магнитного поля
Титан немагнитен, используется в корпусах подводных лодок, не вызывает взрыва мины.
6. малая теплопроводность
Теплопроводность титана невелика, всего 1/5 стали, 1/13 алюминия и 1/25 меди. Плохая теплопроводность является недостатком титана, но в некоторых случаях эту особенность титана можно использовать.
7. Низкий модуль упругости.
Модуль упругости титана составляет всего 55% от модуля упругости стали, а низкий модуль упругости является недостатком при использовании в качестве конструкционного материала.
8. Предел прочности и предел текучести очень близки.
Предел прочности титанового сплава Ti-6AI-4V составляет 960 МПа, а предел текучести — 892 МПа, а разница между ними составляет всего 58 МПа.
9. Титан легко окисляется при высоких температурах.
Титан обладает сильной силой связи с водородом и кислородом, поэтому следует уделять внимание предотвращению окисления и поглощения водорода. Сварку титана следует проводить под защитой аргона во избежание загрязнения. Титановые трубы и листы должны подвергаться термической обработке в вакууме, а во время термообработки титановых поковок следует контролировать микроокислительную атмосферу.
10. низкая эффективность демпфирования
С титаном и другими металлическими материалами (медь, сталь), изготовленными из той же формы и размера, что и часы, с одинаковой силой стучат в каждый колокол, и вы обнаружите, что звук колебаний часов из титана длится долгое время, то есть энергия данный стук в часы нелегко исчезнуть, поэтому мы говорим, что демпфирующие характеристики титана низкие.
Три особые функции титана
1
Функция памяти формы
Относится к сплаву Ti-50%Ni (атомарному), при определенных температурных условиях может восстанавливать свою первоначальную форму, называемую этим сплавом с памятью формы.
2
Сверхпроводящая функция
Относится к сплаву Nb-Ti, когда температура падает почти до абсолютного нуля, проволока из сплава Nb-Ti теряет сопротивление, при прохождении любого большого тока проволока не нагревается, потребление энергии отсутствует, Nb-Ti называется сверхпроводящим материалом.
3
Функция хранения водорода
Относится к сплаву Ti-50%Fe (атомарному), который обладает способностью поглощать большое количество водорода. Используя эту особенность Ti-Fe, можно безопасно хранить водород, то есть для хранения водорода не обязательно используются стальные баллоны высокого давления. При определенных условиях водород также может выделяться из Ti-Fe, который называют материалом для хранения энергии.