Titāns ir elements ar atomu skaitu 22 periodiskajā tabulā, apakšgrupas elementu ceturtajā ciklā, tas ir, IV B grupā, papildus titānam ir arī cirkonijs, hafnijs, un to kopīgās īpašības ir augsta kušanas temperatūra, istabas temperatūrā uz tās virsmas, lai izveidotu stabilu oksīda plēvi.
Desmit titāna īpašības
1.mazs blīvums, augsta izturība, liela īpatnējā izturība
Titāna blīvums ir 4,51 g/cm3, kas ir 57% no tērauda, titāns ir mazāk nekā divas reizes smagāks par alumīniju, un tā stiprums ir trīs reizes lielāks nekā alumīnijam. Titāna sakausējuma īpatnējā izturība (stiprības/blīvuma attiecība) ir vislielākā parastajos rūpnieciskajos sakausējumos (sk. 1. tabulu), un titāna sakausējuma īpatnējā stiprība ir 3,5 reizes lielāka nekā nerūsējošā tērauda, 1,3 reizes lielāka nekā alumīnija sakausējuma un 1,7 reizes. magnija sakausējums, tāpēc tas ir būtisks strukturāls materiāls aviācijas un kosmosa rūpniecībā.
2.izcila izturība pret koroziju
Titāna pasivitāte ir atkarīga no oksīda plēves esamības, un tā izturība pret koroziju oksidējošā vidē ir daudz labāka nekā reducējošā vidē. Reducējošā vidē rodas augsts korozijas ātrums. Titāns nerūsē dažās kodīgās vidēs, piemēram, jūras ūdenī, mitrā hlorā, hlorīta un hipohlorīta šķīdumos, slāpekļskābē, hromskābē, metālu hlorīdos, sulfīdos un organiskās skābēs. Tomēr vidē, kas reaģē ar titānu, veidojot ūdeņradi (piemēram, sālsskābi un sērskābi), titānam parasti ir augsts korozijas ātrums. Taču, ja skābei pievieno nelielu daudzumu oksidētāja, uz titāna virsmas izveidosies pasivācijas plēve. Tāpēc stipras sērskābes - slāpekļskābes vai sālsskābes - slāpekļskābes maisījumā un pat sālsskābē, kas satur brīvu hloru, titāns ir izturīgs pret koroziju. Titāna aizsargājošā oksīda plēve bieži veidojas, metālam saskaroties ar ūdeni, pat nelielos ūdens vai ūdens tvaiku daudzumos. Ja titāns tiek pakļauts spēcīgai oksidējošai videi, kurā vispār nav ūdens, notiks strauja oksidēšanās un vardarbīgas reakcijas, un bieži notiek pat spontāna aizdegšanās. Šādas parādības ir notikušas titāna reakcijā ar kūpošo slāpekļskābi, kas satur pārmērīgu slāpekļa oksīdu, un titānu ar sausu hlora gāzi. Tātad, lai novērstu šāda veida reakciju, ir jābūt noteiktai a
3. laba karstumizturība
Parasti alumīnijs 150 ° C temperatūrā, nerūsējošais tērauds 310 ° C temperatūrā, kas zaudēja sākotnējās īpašības, savukārt titāna sakausējums aptuveni 500 ° C temperatūrā joprojām saglabā labas mehāniskās īpašības. Kad gaisa kuģa ātrums sasniedz 2,7 reizes lielāku skaņas ātrumu, gaisa kuģa konstrukcijas virsmas temperatūra sasniedz 230 grādus, alumīnija sakausējumu un magnija sakausējumu nevar izmantot, un titāna sakausējums var atbilst prasībām. Titānam ir laba karstumizturība, un to izmanto aerodzinēja kompresora diskā un lāpstiņā un lidmašīnas aizmugures fizelāžas apvalkā.
4.laba zemas temperatūras veiktspēja
Dažu titāna sakausējumu (piemēram, Ti-5AI-2.5SnELI) stiprība palielinās, pazeminoties temperatūrai, taču plastiskums nav īpaši samazināts, un tam joprojām ir laba elastība un stingrība zemās temperatūrās. , kas ir piemērots lietošanai īpaši zemā temperatūrā. To var izmantot sausā šķidrā ūdeņraža un šķidrā skābekļa raķešu dzinējos vai pilotējamos kosmosa kuģos kā īpaši zemas temperatūras konteinerus un uzglabāšanas tvertnes.
5. Nav magnētiskā lauka
Titāns ir nemagnētisks, to izmanto zemūdens korpusā, neradīs mīnu sprādzienu.
6. maza siltumvadītspēja
Titāna siltumvadītspēja ir maza, tikai 1/5 no tērauda, 1/13 no alumīnija un 1/25 no vara. Slikta siltumvadītspēja ir titāna trūkums, taču dažos gadījumos šo titāna īpašību var izmantot.
7. Zems elastības modulis
Titāna elastības modulis ir tikai 55% no tērauda elastības modulis, un zemais elastības modulis ir trūkums, ja to izmanto kā konstrukcijas materiālu
8. stiepes izturība un tecēšanas robeža ir ļoti tuvu
Titāna sakausējuma Ti-6AI-4V stiepes izturība ir 960 MPa un tecēšanas robeža ir 892 MPa, un atšķirība starp abiem ir tikai 58 MPa.
9. titānu ir viegli oksidēt augstā temperatūrā
Titānam ir spēcīgs saistīšanās spēks ar ūdeņradi un skābekli, un jāpievērš uzmanība oksidācijas un ūdeņraža absorbcijas novēršanai. Titāna metināšana jāveic argona aizsardzībā, lai novērstu piesārņojumu. Titāna caurule un loksne ir termiski jāapstrādā vakuumā, un titāna kalumu termiskās apstrādes laikā jākontrolē mikrooksidējošā atmosfēra.
10. zema amortizācijas veiktspēja
Izmantojot titānu un citus metāla materiālus (varš, tērauds), kas izgatavoti no tādas pašas formas un izmēra kā pulkstenis, ar tādu pašu spēku pieklauvēt katrs zvans atklās, ka pulkstenis, kas izgatavots no titāna svārstību skaņas, kalpo ilgu laiku, tas ir, enerģija pulksteņa klauvēšanā nav viegli pazust, tāpēc mēs sakām, ka titāna amortizācijas veiktspēja ir zema.
Trīs īpašas titāna funkcijas
1
Formu atmiņas funkcija
Attiecas uz Ti-50%Ni (atomu) sakausējumu, kas noteiktos temperatūras apstākļos var atjaunot tā sākotnējās formas spēju, ko sauc par šī materiāla formas atmiņas sakausējumu.
2
Supravadīšanas funkcija
Attiecas uz Nb-Ti sakausējumu, kad temperatūra nokrītas līdz tuvu absolūtai nullei, vads, kas izgatavots no Nb-Ti sakausējuma, zaudēs pretestību, caur to izplūst jebkura liela strāva, vads nesakarst, nav enerģijas patēriņa, Nb-Ti sauc par supravadošu materiālu.
3
Ūdeņraža uzglabāšanas funkcija
Attiecas uz Ti-50%Fe (atomu) sakausējumu, kas spēj absorbēt lielu daudzumu ūdeņraža. Izmantojot šo Ti-Fe īpašību, ūdeņradi var droši uzglabāt, tas ir, ūdeņraža uzglabāšanai nav obligāti jāizmanto tērauda augstspiediena baloni. Noteiktos apstākļos ūdeņradi var atbrīvot arī Ti-Fe, ko sauc par enerģijas uzkrāšanas materiālu.