Titaan ja selle omadused

Titaan on metalliline keemiline element, keemiline sümbol Ti, aatomnumber 22, kuulub tulekindlate haruldaste värviliste metallide hulka.

Titaani omadused ja sisalduvad süsinik, vesinik, hapnik ja muud lisandid, puhtaim titaanjodiidi lisandite sisaldus ei ületa 0,1%, kuid selle tugevus on madal, kõrge plastilisus. 99,5% tööstusliku puhta titaani omadused on järgmised: tihedus P=4,5 g/cm3, sulamistemperatuur 1800 °C, soojusjuhtivus λ=15,24W / (MK), tõmbetugevus σ b {{10} }MPa, pikenemine: δ=25%, ristlõike pikenemine: δ =25%, ristlõike kokkutõmbumineψ=25%, elastne puudutus E=1,078 × 105 MPa, kõvadus HB195.

Titaan on hõbevalge siirdemetall, mida iseloomustab madal tihedus, kõrge sulamistemperatuur, kõrge eritugevus, korrosioonikindlus, kõrge ja madala temperatuuri jõudlus, mittemagnetiline, mittetoksiline, bioühilduv. Nende hulgas on eriti silmapaistev kõrge tugevusega jõudlus, kõrge tugevusega titaanisulami tugevus ja ülitugev teras, kuid tihedus on peaaegu poole väiksem. Lisaks on titaanil ja sulamitel ka kujumälu, ülijuhtivus ja vesiniku salvestamine ning muud omadused.

Titaani omadused

Kõrge tugevus: 1,3 korda suurem kui alumiiniumisulamitel, 1,6 korda suurem kui magneesiumisulamitel, 3,5 korda suurem kui roostevabal terasel, metallimaterjalide meister. Titaanisulami tihedus on üldiselt umbes 4,5 g/cm3, ainult 60% terasest, puhta titaani tugevus on lähedane tavalise terase tugevusele, mõni ülitugev titaanisulam ületab paljude legeerkonstruktsiooniteraste tugevuse, nii et titaanisulamid kui tugevus (tugevus / tihedus) on palju suurem kui teistel metallist konstruktsioonimaterjalidel, võib olla valmistatud suure tugevuse, sitkuse, kergete osade ja komponentide osadest, õhusõiduki mootori konstruktsiooniosadest, skeletist, nahast, lennuki mootori konstruktsioonist, skeletist , nahk, kinnitusdetailid ja telik jne on kasutatud titaanisulamit.

Kõrge termiline tugevus: temperatuuri kasutamine kui alumiiniumisulamist paarsada kraadi kõrgem, keskmisel temperatuuril võib siiski säilitada nõutava tugevuse, võib pikaajalise töö korral olla 450-500 kraadi C.

Hea korrosioonikindlus: vastupidav happe-, leelise- ja atmosfäärikorrosioonile, eriti tugev punkt- ja pingekorrosioonikindlus. Titaanisulam niiskes atmosfääris ja merevee kandjad töötavad, muu korrosioonikindlus on palju parem kui roostevaba teras; punktkorrosioonikindlus, happekorrosioonikindlus, pingekorrosioonikindlus on eriti tugev, leelised, kloriidid, kloori sisaldavad orgaanilised esemed, lämmastikhape, väävelhape jne on suurepärase korrosioonikindlusega, kuid titaanil on redutseeriv hapnik ja kroomisoola keskkonna korrosioonikindlus on halb.

Hea jõudlus madalal temperatuuril: väga madalate vaheelementidega titaanisulam TA7 suudab säilitada teatud plastilisuse -253 kraadi juures. Titaanisulam võib madalatel ja ülimadalatel temperatuuridel säilitada oma mehaanilised omadused, madalal temperatuuril toimivus on hea, väga madala titaanisulami (nt TA7) interstitsiaalsed elemendid -253 kraadi C juures võivad samuti säilitada teatud plastilisus, seega on titaanisulamitööstus oluline madala temperatuuriga konstruktsioonimaterjal.

Keemiline aktiivsus: kõrge keemiline aktiivsus kõrgel temperatuuril, kergesti vesiniku, hapniku ja muude gaasiliste lisanditega õhu keemilises reaktsioonis, et tekitada kõvastunud kiht. Titaani keemiline aktiivsus on suur ja atmosfäär O, N, H, CO, CO2, veeaur, ammoniaak jne tekitavad tugeva keemilise reaktsiooni. Kui süsinikusisaldus on suurem kui 0,2%, moodustub titaanisulamis kõva TiC; kõrgematel temperatuuridel moodustub N-ga toimides TiN kõva pinnakiht. Temperatuuril üle 600 kraadi neelab titaan hapnikku, moodustades suure kõvadusega kõvastunud kihi; vesinikusisalduse tõus moodustab samuti rabeda kihi. Gaasi neeldumisel tekkiva kõva ja rabeda pinnakihi sügavus võib olla kuni 0.1-0,15 mm, kõvenemisastmega 20-30%. Titaani keemiline afiinsus on samuti suur, hõõrdepinna tekitatud adhesiooninähtuse korral lihtne.

Soojusjuhtivus on väike, elastne puudutus väike: titaani soojusjuhtivus λ=15.2W / (M, K) on umbes 1/4 niklist, rauast 5/1, alumiiniumist 1/14 ja mitmesugustest titaanisulamitest kui titaani soojusjuhtivuse koefitsient titaanisulami soojusjuhtivuse koefitsient on umbes 50% allapoole, titaanisulamid, elastne puudutus umbes 1/2 terasest, seega on selle jäikus halb, kergesti deformeeruv, ei sobi pikkade õhukeste varraste valmistamiseks ja õhukeseseinalised osad, lõikamine, töötlemine, tagasilöögi pind on suur, umbes 2-3 korda, mis põhjustab pinna nakkumist hõõrdepinnaga. Roostevabast terasest 2-3 korda, mille tulemuseks on tööriista tagumise tera pinna tugev hõõrdumine, nakkumine ja liimimise kulumine.