التيتانيوم وخصائصه

التيتانيوم عنصر كيميائي فلزي، الرمز الكيميائي Ti، العدد الذري 22، ينتمي إلى معادن غير حديدية نادرة مقاومة للحرارة.

خصائص التيتانيوم والكربون والهيدروجين والأكسجين والشوائب الأخرى الواردة، أنقى محتوى شوائب يوديد التيتانيوم لا يزيد عن 0.1٪، ولكن قوتها منخفضة، اللدونة العالية. خصائص التيتانيوم النقي الصناعي بنسبة 99.5% هي: الكثافة P=4.5g/cm3، نقطة الانصهار 1800 درجة مئوية، التوصيل الحراري σ=15.24W / (MK)، قوة الشد σ b {{10} }MPa، الاستطالة: δ=25%، الاستطالة المقطعية: δ =25%، انكماش القسمψ=25%، اللمس المرن E=1.078×105MPa، الصلابة HB195.

التيتانيوم هو معدن انتقالي أبيض فضي، يتميز بكثافة منخفضة، ونقطة انصهار عالية، وقوة محددة عالية، ومقاومة للتآكل، وأداء درجات الحرارة العالية والمنخفضة، وغير مغناطيسي، وغير سام، ومتوافق حيويًا. من بينها، أداء القوة العالية بارز بشكل خاص، قوة سبائك التيتانيوم عالية القوة والفولاذ عالي القوة، ولكن الكثافة ما يقرب من نصف الصغيرة. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع التيتانيوم والسبائك أيضًا بذاكرة الشكل والموصلية الفائقة وتخزين الهيدروجين وخصائص أخرى.

خصائص التيتانيوم

قوة عالية: 1.3 مرة من سبائك الألومنيوم، 1.6 مرة من سبائك المغنيسيوم، 3.5 مرة من الفولاذ المقاوم للصدأ، بطل المواد المعدنية. تبلغ كثافة سبائك التيتانيوم بشكل عام حوالي 4.5 جم / سم 3، فقط 60٪ من الفولاذ، وقوة التيتانيوم النقي قريبة من قوة الفولاذ العادي، وبعض سبائك التيتانيوم عالية القوة تتجاوز قوة العديد من سبائك الفولاذ الهيكلي، لذلك سبائك التيتانيوم أكثر من القوة (القوة / الكثافة) أكبر بكثير من المواد الهيكلية المعدنية الأخرى، ويمكن تصنيعها من وحدة عالية القوة والمتانة والأجزاء والمكونات خفيفة الوزن، في الأجزاء الهيكلية لمحرك الطائرة، الهيكل العظمي، الجلد، في هيكل محرك الطائرة، الهيكل العظمي والجلد والمثبتات ومعدات الهبوط وما إلى ذلك تستخدم سبائك التيتانيوم.

قوة حرارية عالية: استخدام درجة حرارة أعلى من سبائك الألومنيوم ببضع مئات من الدرجات، في درجة الحرارة المتوسطة لا يزال من الممكن الحفاظ على القوة المطلوبة، ويمكن أن يكون في درجة حرارة 450-500 درجة مئوية للعمل على المدى الطويل.

مقاومة جيدة للتآكل: مقاومة للتآكل الحمضي والقلوي والغلاف الجوي، مع مقاومة قوية بشكل خاص للتآكل والتآكل الناتج عن الإجهاد. تعمل سبائك التيتانيوم في الجو الرطب ووسائط مياه البحر، ومقاومة التآكل الأخرى أفضل بكثير من الفولاذ المقاوم للصدأ؛ تأليب، التآكل الحمضي، مقاومة التآكل الإجهاد قوية بشكل خاص، القلويات، الكلوريد، المواد العضوية الكلور، حامض النيتريك، حامض الكبريتيك، وما إلى ذلك لديها مقاومة ممتازة للتآكل، ولكن التيتانيوم لديه انخفاض الأكسجين ومقاومة التآكل ملح الكروم وسائل الإعلام سيئة.

أداء جيد في درجات الحرارة المنخفضة: يمكن لسبائك التيتانيوم TA7 ذات العناصر الخلالية المنخفضة جدًا الحفاظ على درجة معينة من اللدونة عند درجة -253 . لا تزال سبائك التيتانيوم في درجات حرارة منخفضة ومنخفضة جدًا تحافظ على خواصها الميكانيكية، وأداء درجات الحرارة المنخفضة جيد، والعناصر الخلالية لسبائك التيتانيوم المنخفضة جدًا، مثل TA7، في -253 درجة مئوية يمكنها أيضًا الحفاظ على درجة حرارة درجة معينة من اللدونة، وبالتالي فإن صناعة سبائك التيتانيوم هي مواد هيكلية هامة ذات درجات حرارة منخفضة.

النشاط الكيميائي: نشاط كيميائي عالي في درجات حرارة عالية، بسهولة مع الهيدروجين والأكسجين والشوائب الغازية الأخرى في تفاعل كيميائي الهواء لتوليد طبقة صلبة. النشاط الكيميائي للتيتانيوم كبير، والجو O، N، H، CO، CO2، بخار الماء، الأمونيا، وما إلى ذلك لإنتاج تفاعل كيميائي قوي. عندما يكون محتوى الكربون أكبر من 0.2%، سيتم تشكيل TiC الصلب في سبيكة التيتانيوم؛ عند درجات حرارة أعلى، سيتم تشكيل طبقة سطحية صلبة من TiN من خلال التفاعل مع N. أعلى من 60}0 درجة، يمتص التيتانيوم الأكسجين ليشكل طبقة صلبة ذات صلابة عالية؛ كما أن ارتفاع محتوى الهيدروجين سيشكل طبقة هشة. يمكن أن يصل عمق الطبقة السطحية الصلبة والهشة الناتجة عن امتصاص الغاز إلى 0.1-0.15 ملم، مع درجة تصلب 20-30%. كما أن الألفة الكيميائية للتيتانيوم كبيرة أيضًا، وسهلة مع ظاهرة الالتصاق التي ينتجها سطح الاحتكاك.

الموصلية الحرارية صغيرة، مرنة الملمس صغيرة: الموصلية الحرارية للتيتانيوم lect=15.2W / (M، K) حوالي 1/4 من النيكل والحديد 5/1 والألمنيوم 1/14 ومجموعة متنوعة من سبائك التيتانيوم. من التيتانيوم معامل التوصيل الحراري للتوصيل الحراري لسبائك التيتانيوم حوالي 50% أسفل، وسبائك التيتانيوم، لمسة مرنة حوالي 1/2 من الفولاذ، وبالتالي فإن صلابتها سيئة، وسهلة التشوه، وغير مناسبة لصنع قضبان رفيعة طويلة و الأجزاء ذات الجدران الرقيقة، والقطع، وتصنيع سطح الارتداد كبير، حوالي 2-3 مرة، مما يتسبب في التصاق السطح بسطح الاحتكاك. الفولاذ المقاوم للصدأ 2-3 مرات، مما يؤدي إلى احتكاك شديد والتصاق وتآكل سطح الشفرة الخلفية للأداة.