Heute,TopTiTechwird einige Eigenschaften und besondere Funktionen von Titan vorstellen:
(1) Niedrige Dichte, hohe Festigkeit und hohe spezifische Festigkeit
Die Dichte von Titan beträgt 4,51 g/cm3, was 57 Prozent der Dichte von Stahl entspricht. Titan ist weniger als doppelt so schwer wie Aluminium und dreimal so stark wie Aluminium. Die spezifische Festigkeit (Verhältnis Festigkeit/Dichte) von Titanlegierungen ist die größte unter den üblicherweise verwendeten Industrielegierungen. Die spezifische Festigkeit von Titanlegierungen beträgt das 3,5-fache von Edelstahl; 1,3-mal so hoch wie bei einer Aluminiumlegierung; 1,7-mal so viel wie eine Magnesiumlegierung, daher ist es für die Luft- und Raumfahrtindustrie unerlässlich. von Baustoffen.
(2) Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit
Die Passivierung von Titan hängt vom Vorhandensein eines Oxidfilms ab, und seine Korrosionsbeständigkeit in einem oxidierenden Medium ist viel besser als die in einem reduzierenden Medium. In reduzierenden Medien treten hohe Korrosionsraten auf. Titan korrodiert nicht in einigen korrosiven Medien wie Meerwasser, feuchtem Chlor, Chlorit- und Hypochloritlösungen, Salpetersäure, Chromsäure, Metallchloriden, Sulfiden und organischen Säuren. In Medien, die mit Titan unter Bildung von Wasserstoff reagieren (z. B. Salzsäure und Schwefelsäure), weist Titan jedoch im Allgemeinen eine höhere Korrosionsrate auf. Wird der Säure jedoch eine kleine Menge Oxidationsmittel zugesetzt, bildet sich auf der Titanoberfläche ein Passivierungsfilm. Daher ist Titan in starken Schwefelsäure-Salpetersäure- oder Salzsäure-Salpetersäure-Mischungen korrosionsbeständig, sogar in Salzsäure, die freies Chlor enthält. Der schützende Oxidfilm von Titan wird oft gebildet, wenn das Metall auf Wasser trifft, sogar in kleinen Mengen von Wasser oder Wasserdampf. Wenn Titan einer stark oxidierenden Umgebung ohne jegliches Wasser ausgesetzt wird, oxidiert es schnell und reagiert heftig, oft sogar durch Selbstentzündung. Solche Phänomene sind bei der Reaktion von Titan mit rauchender Salpetersäure, die überschüssiges Stickoxid enthält, und mit trockenem Chlor aufgetreten. Um solche Reaktionen zu verhindern, muss also eine bestimmte Menge Wasser vorhanden sein.
(3) Gute Hitzebeständigkeit
Normalerweise verliert Aluminium seine ursprünglichen Eigenschaften bei 150 Grad, Edelstahl verliert seine ursprünglichen Eigenschaften bei 310 Grad und Titanlegierungen behalten auch bei etwa 500 Grad ihre guten mechanischen Eigenschaften. Wenn die Geschwindigkeit des Flugzeugs das 2,7-fache der Schallgeschwindigkeit erreicht, die Oberflächentemperatur der Flugzeugstruktur 230 Grad erreicht, können Aluminiumlegierungen und Magnesiumlegierungen nicht mehr verwendet werden und Titanlegierungen können die Anforderungen erfüllen. Titan hat eine gute Hitzebeständigkeit und wird in den Scheiben und Schaufeln von Flugzeugtriebwerkskompressoren und der Haut des hinteren Rumpfes von Flugzeugen verwendet.
(4) Gute Niedertemperaturleistung
Die Festigkeit einiger Titanlegierungen (z. B. Ti-5AI-2.5SnELI) nimmt mit abnehmender Temperatur zu, aber die Plastizität nimmt nicht stark ab, und es hat immer noch eine gute Duktilität und Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen , wodurch es für den Einsatz bei ultraniedrigen Temperaturen geeignet ist. Es kann in Raketentriebwerken mit trockenem Flüssigwasserstoff und Flüssigsauerstoff oder als Ultratieftemperaturbehälter und Lagertanks in bemannten Raumfahrzeugen verwendet werden.
(5) Nicht magnetisch
Titan ist nicht magnetisch, es wird in U-Boot-Rümpfen verwendet und verursacht keine Explosion von Minen.
(6) Geringe Wärmeleitfähigkeit
Die Wärmeleitfähigkeit von Titan ist gering, nur 1/5 von Stahl, 1/13 von Aluminium und 1/25 von Kupfer. Eine schlechte Wärmeleitfähigkeit ist ein Nachteil von Titan, aber diese Eigenschaft von Titan kann in bestimmten Anwendungen ausgenutzt werden.
(7) Niedriger Elastizitätsmodul
Der Elastizitätsmodul von Titan beträgt nur 55 Prozent von Stahl, was bei der Verwendung als Konstruktionswerkstoff nachteilig ist.
(8) Die Zugfestigkeit ist der Streckgrenze sehr nahe
Die Zugfestigkeit der Ti-6AI-4V-Titanlegierung beträgt 960 MPa und die Streckgrenze 892 MPa, der Unterschied zwischen den beiden beträgt nur 58 MPa.
(9) Titan oxidiert leicht bei hoher Temperatur
Titan hat eine starke Bindungskraft mit Wasserstoff und Sauerstoff, und es sollte darauf geachtet werden, Oxidation und Wasserstoffabsorption zu verhindern. Das Schweißen von Titan sollte unter Argonschutz durchgeführt werden, um eine Kontamination zu vermeiden. Titanrohre und -bleche sollten unter Vakuum wärmebehandelt werden, und während der Wärmebehandlung von Titanschmiedestücken sollte eine mikrooxidierende Atmosphäre kontrolliert werden.
(10) Geringe Antidämpfungsleistung
Die Glocken bestehen aus Titan und anderen Metallmaterialien (Kupfer, Stahl) mit genau der gleichen Form und Größe. Wenn Sie jede Glocke mit der gleichen Kraft anschlagen, werden Sie feststellen, dass die Glocke aus Titan lange schwingt, das heißt, die der Glocke zugeführte Energie wird durch das Schlagen nicht leicht abgebaut, daher sagen wir, dass die Dämpfungsleistung von Titan ist niedrig.
Drei besondere Funktionen von Titan
(1) Formgedächtnisfunktion
Es bezieht sich auf die Fähigkeit von Ti-50 Prozent Ni (Atom)-Legierung, ihre ursprüngliche Form unter bestimmten Temperaturbedingungen wiederherzustellen, was als Formgedächtnislegierung bezeichnet wird.
(2) Supraleitende Funktion
Es bezieht sich auf eine NbTi-Legierung. Wenn die Temperatur fast auf den absoluten Nullpunkt fällt, verliert der Draht aus NbTi-Legierung seinen Widerstand. Wenn ein großer Strom durchfließt, erwärmt sich der Draht nicht und verbraucht keine Energie. NbTi wird als supraleitendes Material bezeichnet.
(3) Wasserstoffspeicherfunktion
Bezieht sich auf die Legierung Ti-50 Prozent Fe (atomar), die die Fähigkeit hat, eine große Menge Wasserstoff zu absorbieren. Mit dieser Eigenschaft von TiFe kann Wasserstoff sicher gespeichert werden, d. h. es ist nicht erforderlich, Stahl-Hochdruckgasflaschen zur Speicherung von Wasserstoff zu verwenden. Unter bestimmten Bedingungen kann TiFe auch Wasserstoff freisetzen, und TiFe wird als Energiespeichermaterial bezeichnet.
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