أفضل عشر خصائص للتيتانيوم

(1) كثافة منخفضة، قوة عالية، قوة محددة

كثافة التيتانيوم 4.51 جم/سم3، 57% من الفولاذ، والتيتانيوم أثقل من الألومنيوم بمرتين، وأقوى بثلاث مرات من الألومنيوم. تُستخدم القوة النوعية لسبائك التيتانيوم (نسبة القوة / الكثافة) بشكل شائع في السبائك الصناعية الكبيرة (انظر الجدول 2-1)، والقوة النوعية لسبائك التيتانيوم هي 3.5 مرة من الفولاذ المقاوم للصدأ؛ سبائك الألومنيوم 1.3 مرة؛ سبائك المغنيسيوم 1.7 مرة، لذلك فإن صناعة الطيران ضرورية لهيكل المادة.
(2) مقاومة ممتازة للتآكل

تعتمد سلبية التيتانيوم على وجود طبقة الأكسيد، كما أن مقاومته للتآكل في وسط الأكسدة أفضل بكثير من وسط الاختزال. يحدث تآكل عالي السرعة في تقليل الوسائط. لا يتآكل التيتانيوم في بعض الوسائط المسببة للتآكل، مثل مياه البحر وغاز الكلور الرطب ومحاليل الكلوريت والهيبوكلوريت وحمض النيتريك وحمض الكروميك وكلوريدات المعادن والكبريتيدات والأحماض العضوية. ومع ذلك، في الوسائط التي تتفاعل مع التيتانيوم لإنتاج الهيدروجين (مثل أحماض الهيدروكلوريك والكبريتيك)، عادةً ما يكون للتيتانيوم معدل تآكل كبير. ومع ذلك، إذا تمت إضافة كمية صغيرة من عامل الأكسدة إلى الحمض، فسوف يتكون فيلم التخميل على سطح التيتانيوم. ولذلك، فإن التيتانيوم مقاوم للتآكل في مخاليط حمض الكبريتيك وحمض النيتريك القوية أو حمض الهيدروكلوريك وحمض النيتريك، وحتى في حمض الهيدروكلوريك الذي يحتوي على الكلور الحر. غالبًا ما يتم تشكيل طبقة الأكسيد الواقية من التيتانيوم عندما يواجه المعدن الماء، حتى بكميات صغيرة من الماء أو بخار الماء. إذا تعرض التيتانيوم لبيئة مؤكسدة بقوة في ظل الغياب التام للماء، تحدث أكسدة سريعة وتحدث تفاعلات عنيفة وحتى احتراق تلقائي في كثير من الأحيان. وقد حدثت مثل هذه الظواهر عندما يتفاعل التيتانيوم مع حمض النيتريك المدخن الذي يحتوي على كمية زائدة من أكسيد النيتروجين، وعندما يتفاعل التيتانيوم مع غاز الكلور الجاف. ولذلك، فإن كمية معينة من الماء ضرورية لمنع مثل هذه التفاعلات.

(3) مقاومة جيدة للحرارة

عادةً ما يكون الألومنيوم عند 150 درجة، والفولاذ المقاوم للصدأ عند 310 درجة، وهو فقدان الأداء الأصلي، وسبائك التيتانيوم عند 500 درجة أو نحو ذلك لا تزال تحتفظ بخصائص ميكانيكية جيدة. عندما تصل سرعة الطائرة إلى 2.7 مرة سرعة الصوت، تصل درجة حرارة سطح هيكل الطائرة إلى 230 درجة، ولا يمكن استخدام سبائك الألومنيوم وسبائك المغنيسيوم، بينما يمكن لسبائك التيتانيوم تلبية المتطلبات. مقاومة التيتانيوم للحرارة جيدة، ويتم استخدامه لقرص ضاغط المحرك الهوائي والشفرة وجلد الجزء الخلفي من جسم الطائرة للطائرة.
(4) أداء جيد في درجات الحرارة المنخفضة

بعض سبائك التيتانيوم (مثل Ti - 5AI - 2.5SnELI) تتقوى مع انخفاض درجة الحرارة وزيادة، ولكن اللدونة من التخفيض ليست كبيرة، في درجات الحرارة المنخفضة لا تزال تتمتع بالليونة والمتانة الجيدة، مناسبة للاستخدام في درجات حرارة منخفضة للغاية. يمكن استخدامه في المحركات الصاروخية ذات الهيدروجين السائل الجاف والأكسجين السائل، أو في المركبات الفضائية المأهولة للحاويات وصناديق التخزين ذات درجات الحرارة المنخفضة للغاية.

(5) غير مغناطيسية

التيتانيوم غير مغناطيسي، ويستخدم في قذائف الغواصات، ولن يسبب انفجار الألغام.

(6) الموصلية الحرارية الصغيرة
الموصلية الحرارية للتيتانيوم صغيرة، فقط 1/5 من الفولاذ والألومنيوم 1/13 والنحاس 1/25. يعد ضعف التوصيل الحراري من عيوب التيتانيوم، ولكن في بعض الحالات يمكنك استخدام هذه الميزة من التيتانيوم.
(7) انخفاض معامل المرونة
معامل مرونة التيتانيوم هو 55% فقط من معامل مرونة الفولاذ، لذلك عند استخدامه كمادة هيكلية، فإن معامل المرونة المنخفض يعد عيبًا.

(8) قوة الشد ومقاومة الخضوع قريبة من بعضها البعض.

Ti-6AI-4V قوة شد سبائك التيتانيوم تبلغ 960 ميجا باسكال، وقوة الخضوع 892 ميجا باسكال، والفرق بين الاثنين هو 58 ميجا باسكال فقط.
(9) يتأكسد التيتانيوم بسهولة عند درجة حرارة عالية.

قوة رابطة التيتانيوم والهيدروجين والأكسجين قوية، يجب أن ننتبه لمنع الأكسدة وامتصاص الهيدروجين. يجب أن يتم لحام التيتانيوم تحت حماية الأرجون لمنع التلوث. يجب معالجة أنبوب وصفائح التيتانيوم بالحرارة تحت التفريغ، ومعالجة مطروقات التيتانيوم بالحرارة للتحكم في جو الأكسدة الدقيقة.

(10) مقاومة التخميد منخفضة

التيتانيوم والمواد المعدنية الأخرى (النحاس، الفولاذ) المصنوعة من نفس شكل وحجم الساعة، وبنفس القوة لكل ساعة ستجد أن الساعة المصنوعة من التيتانيوم تهتز حتى صوت زمن طويل، أي بواسطة إن ضرب الطاقة الممنوحة للساعة ليس من السهل أن تختفي، لذلك نقول إن أداء التخميد للتيتانيوم منخفض.