Svojstva legura titana

Titan je nova vrsta metala, svojstva titana i sadržaj ugljika, dušika, vodika, kisika i drugih nečistoća, najčišći sadržaj nečistoća titan jodida ne više od 0.1%, ali njegova je snaga niska, visoka plastičnost. 99,5% industrijski čistih svojstava titana su: gustoća ρ=4.5g/cm3, talište od 1800 stupnjeva C, koeficijent toplinske vodljivosti λ=15.24W/(mK), vlačna čvrstoća σb=539MPa. Istezanje δ=25%, presjek skupljanja ψ=25%, modul elastičnosti E=1.078×105MPa, tvrdoća HB195.

(1) Visoka specifična čvrstoća

Gustoća legure titana općenito je 4,5 g/cm3 ili tako nešto, samo 60% čelika, čvrstoća čistog titana blizu čvrstoće običnog čelika, neke legure titana visoke čvrstoće više od čvrstoće mnogih legura konstrukcijskog čelika. Stoga je specifična čvrstoća legura titana (čvrstoća / gustoća) mnogo veća od ostalih metalnih konstrukcijskih materijala, vidi tablicu 7-1, može proizvesti jedinice visoke čvrstoće, dobre krutosti, lagane dijelove i komponente. Trenutno se komponente motora zrakoplova, kostur, koža, spojni elementi i stajni trap itd. koriste od titanovih legura.

(2) Visoka toplinska čvrstoća

Korištenje temperature od aluminijske legure nekoliko stotina stupnjeva više na srednjoj temperaturi još uvijek može održati potrebnu čvrstoću, može biti na temperaturi od 450-500 stupnjeva dugotrajni rad ove dvije vrste legura titana u rasponu od 150 stupnjeva do 500 stupnjeva i dalje imaju visoku specifičnu čvrstoću, a aluminijske legure na 150 stupnjeva od snage očitog pada. Radna temperatura titanijske legure može doseći 500 stupnjeva, aluminijske legure ispod 200 stupnjeva.

(3) Dobra otpornost na koroziju

Legura titana u vlažnoj atmosferi i medijima s morskom vodom djeluje, njena otpornost na koroziju daleko je bolja od nehrđajućeg čelika; jamičasta, kiselinska korozija, otpornost na koroziju naprezanja je posebno jaka; lužine, kloridi, klor organski predmeti, dušična kiselina, sumporna kiselina itd. imaju izvrsnu otpornost na koroziju. Ali titan ima redukcijski kisik i kromove soli, otpornost na koroziju je slaba.

(4) Dobre performanse pri niskim temperaturama

Legura titana na niskim i ultra-niskim temperaturama još uvijek može zadržati svoja mehanička svojstva. Dobre performanse pri niskim temperaturama, element razmaka je vrlo niska legura titana, kao što je TA7, u -253 stupnju također može održati određeni stupanj plastičnosti. Stoga je legura titana također važan niskotemperaturni strukturni materijal.

(5) Velika kemijska aktivnost

Kemijska aktivnost titana i atmosfera O, N, H, CO, CO2, vodena para, amonijak i druge jake kemijske reakcije. Sadržaj ugljika veći od 0.2%, stvorit će tvrdi TiC u legurama titana; viša temperatura, a uloga dušika također će stvoriti tvrdi površinski sloj TiN; na 600 stupnjeva ili više, titanij apsorbira kisik kako bi formirao otvrdnuti sloj visoke tvrdoće; raste sadržaj vodika, ali i stvaranje sloja krtosti. Apsorpcija plina i rezultirajući tvrdi krhki površinski sloj dubine do 0,1 ~ 0,15 mm, stupanj otvrdnjavanja je 20% ~ 30%. Kemijski afinitet titana je također velik, lako se stvara prianjanje s površinom trenja.

(6) mala toplinska vodljivost, mali modul elastičnosti

Toplinska vodljivost titana λ=15.24W/(mK) je oko 1/4 nikla, 1/5 željeza, 1/14 aluminija, a razne legure titana imaju toplinsku vodljivost oko 50% manju od te od titana. Modul elastičnosti legure titana je oko 1/2 čelika, tako da je njegova krutost slaba, lako se deformira, nije pogodna za izradu vitkih šipki i dijelova s ​​tankim stijenkama, a odskok obrađene površine pri rezanju je vrlo velik, oko 2 do 3 puta više od nehrđajućeg čelika, što rezultira intenzivnim trenjem, adhezijom i trošenjem prianjanja alata nakon površine rezača.

Legura titana ima visoku čvrstoću i nisku gustoću, dobra mehanička svojstva, žilavost i otpornost na koroziju je vrlo dobra. Osim toga, legure titana imaju slabe procesne performanse, poteškoće pri rezanju i strojnoj obradi, u toplinskoj obradi vrlo lako apsorbiraju nečistoće poput vodika, kisika, dušika i ugljika. Tu je i slaba otpornost na abraziju, proces proizvodnje je složen. Industrijska proizvodnja titana započela je 1948. Potrebe razvoja zrakoplovne industrije, tako da industrija titana ima prosječnu godišnju stopu rasta od oko 8% razvoja. Trenutačno je svjetska godišnja proizvodnja materijala za obradu titanovih legura dosegla više od 40,000 tona, gotovo 30 vrsta titanovih legura. Najčešće korištena legura titana je Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7) i industrijski čisti titan (TA1, TA2 i TA3).

Legure titana uglavnom se koriste za izradu dijelova kompresora motora zrakoplova, a zatim strukturnih dijelova za rakete, projektile i letjelice velikih brzina. Sredinom -1960-ih titan i njegove legure primjenjivani su u općoj industriji za izradu elektroda za industrija elektrolize, kondenzatori za elektrane, grijači za rafinerije nafte i desalinizaciju morske vode kao i uređaji za kontrolu onečišćenja okoliša, itd. Titan i njegove legure postali su vrsta otpornog materijala. Titan i njegove legure postali su konstrukcijski materijal otporan na koroziju. Također se koristi za proizvodnju materijala za skladištenje vodika i legura s pamćenjem oblika.