Kāpēc titāns var kļūt par līderi metālu vidū?
Tā kā titāns un tā sakausējumi ir zemā relatīvā blīvuma, izcilās karstumizturības un korozijas izturības un augstās konstrukcijas izturības dēļ, kopš tā atklāšanas 20. gadsimta sākumā tas ir bijis plaši pētīts un pielietots. Kontrastētiem un bezpiedevu metāliem, titāna savienojumiem ir vairāk un labākas īpašības, tāpēc tos izmanto dažādās situācijās. Turklāt līdz ar zinātnes un inovāciju virzību titāna kombinācija ir kļuvusi par būtisku materiālu jauniem sasniegumiem, jaunam aprīkojumam un jauniem cikliem, un ar to saistītie pasākumi ir radījuši vēl vienu autentisku notikumu pavērsienu.
Titāna īpašības un pielietojums
Titāns ir sudrabbalts metāls, kas metālu klasifikācijā klasificēts kā rets vieglais metāls. Tā kušanas temperatūra ir 1668 grādi, un fāzes pārejas punkts ir 882 grādi no ķermeņa centrā esošā kubiskā režģa fāzes uz cieši iesaiņota sešstūra režģa fāzi vai no fāzes uz fāzi. Salīdzinot ar citiem metāliem, titānam ir savas īpašības ķīmisko vielu un mehānisko īpašību ziņā.
1. Zems blīvums un augsta īpatnējā izturība
Titāna metāla biezums ir 4,51 g/cm³, kas ir augstāks par alumīniju un zemāks par tēraudu, varu un niķeli, tomēr tā īpašā izturība ir lielāka nekā alumīnija savienojumam un augstas stiprības amalgamas tēraudam. Augstā nepārprotamā izturība liecina, ka metāla materiāls ir viegls un izturīgs, tāpēc titāns ir arī viegls un ļoti izturīgs metāla pamatmateriāls. Titāna augstā nepārprotamā izturība ļauj to plaši izmantot, lai attīstītu jaunākos sasniegumus, piemēram, lidojumus, aviāciju, raķetes un ieročus. Kopumā uzņēmumos titānu un titāna kompozītmateriālus izmanto ātri griežamajos ģeneratoru turēšanas gredzenos, milzīgās tvaika turbīnu griezējmalās, ļoti labas kvalitātes velosipēdos, golfa nūjās, šahtās lieliem lēcieniem utt.
2. Zems elastības modulis[i]
Titāna elastības modulis istabas temperatūrā ir 106,4 GMPa, kas ir 57% no tērauda. Tas norāda, ka titāna spēja izturēt normālu deformāciju ir zemāka nekā tērauda spēja, tāpēc titāna izmantošana ir ierobežota un tas nav piemērots stingrām konstrukcijas sastāvdaļām. Tomēr titāna garo cauruļu kūļa siltummaiņos deflektora konstrukcija novērš ārkārtīgi sliktās stingrības trūkumus un labi darbojas pat vibrācijas apstākļos.
3. Maza siltumvadītspēja
Titāna metāla siltuma pārneses mehānisms galvenokārt ir elektroniskā siltuma vadītspēja, kam seko režģa siltuma vadīšana. Faktiskie testa rezultāti liecina, ka titāna siltumvadītspēja ir 0.1507J, kas ir viena piektā daļa no zema oglekļa tērauda un viena -25vara, kas ir līdzīga nerūsējošajam tēraudam. Lai gan titānam ir maza siltumvadītspēja, to var izmantot klinšu kāpšanas pitonu izgatavošanai. Tās titāna pitoni ir ne tikai viegli, bet arī nevada berzi un siltumu, padarot tos par ideālu materiālu alpīnistiem.
4. Stiepes izturība ir tuvu tās tecēšanas robežai
Titāna tecēšanas robežas attiecība (stiepes izturība / ražības izturība) ir augsta, kā rezultātā formēšanas laikā titāna metāla materiāli deformējas slikti. Turklāt titāna ražas robeža ir lielāka par elastības moduli, tāpēc titānam ir lielāka elastība formēšanas laikā.
Šī titāna īpašība ļauj mums atrast labākos apstrādes un formēšanas apstākļus – silto formēšanu, kas ļauj izvairīties no sprieguma un spriegumu plaisāšanas, ko izraisa titāna augstā elastība un augsta ražības attiecība, un novērš titāna izraisītu ūdeņraža trauslumu. ūdeņraža absorbcija virs 400 grādiem. Tas ir viens no iemesliem, kāpēc, izmantojot titāna iekārtas vispārējā rūpniecībā, norādītā apkārtējās vides temperatūra nepārsniedz 315 grādus.
5. Nemagnētisks un netoksisks
Titāns ir nemagnētisks metāls, un tas netiks magnetizēts lielā magnētiskajā laukā. Titāna elektrokardiostimulatorus neietekmē pērkona negaiss, un tiem ir laba saderība ar cilvēka audiem un asinīm, tāpēc tos izmanto medicīnas aprindās.
6. Spēcīga pretamortizācijas veiktspēja[ii]
Pēc tam, kad titāna metāls ir pakļauts mehāniskai vibrācijai un elektriskai vibrācijai, tā paša vibrācijas vājināšanās laiks ir visilgākais salīdzinājumā ar tērauda un vara metāliem. Šo titāna īpašību var izmantot kā kamertoni, medicīnisko ultraskaņas pulverizatoru vibrācijas komponentus un augstas klases audio skaļruņu vibrācijas plēves.
7. Laba karstumizturība
Jaunus titāna sakausējumus var izmantot ilgu laiku 600 grādu vai augstākā temperatūrā. Attīstoties aviācijas un kosmosa industrijai, karstumizturīgi titāna sakausējumi tiek izmantoti dzinēju diskos, asmeņos, aizmugurējā fizelāžā, vadotnēs, gaisa ieplūdes pagriezienos un citās detaļās.
8. Laba zemas temperatūras izturība
Zemas temperatūras titāna sakausējumi, ko attēlo titāna sakausējumi TA7 (Ti-5Al-2.5Sn), TC4 (Ti-6Al-4V) un Ti-2 .5Zr-1.5Mo stiprība palielinās, temperatūrai pazeminoties, bet plastiskums nemainās. liels. Tas saglabā labu elastību un stingrību zemā temperatūrā -196-253 grādi, izvairoties no metāla aukstuma trausluma. Tas ir ideāls materiāls kriogēniem konteineriem, uzglabāšanas kastēm un citam aprīkojumam.
9. Spēcīga sūkšanas veiktspēja
Titāns ir ļoti ķīmiski reaģējošs metāls, kas augstā temperatūrā var reaģēt ar daudziem elementiem un savienojumiem. Titāna elpošana galvenokārt attiecas uz reakciju ar oglekli, ūdeņradi, slāpekli un skābekli augstā temperatūrā.
10. Spēcīga izturība pret koroziju
Titāns ir ļoti aktīvs metāls ar ļoti zemu līdzsvara potenciālu un augstu termodinamiskās korozijas tendenci vidē. Tomēr patiesībā titāns ir pilnīgi stabils daudzās vidēs. Piemēram, titāns ir drošs pret eroziju oksidējošās, objektīvās un vāji mazinošās vidēs. Tas ir balstīts uz to, ka titānam ir neparasti patīk skābekli. Uz titāna virsmas, kas satur skābekli vai gaisu, veidojas blīva, ļoti lipīga un inerta oksīda plēve, kas pasargā titāna matricu no korozijas. Patiešām, pat mehāniskā nodiluma dēļ tas ātri atjaunosies vai atjaunosies, kas liecina, ka titāns ir metāls ar spēcīgu tieksmi pasivēties.
Šobrīd titāns ir kļuvis par vienu no galvenajiem metāla materiāliem, lai censtos iegūt jaunus ciklus, jaunus sasniegumus un milzīgu apjomu, datorizētu, aizsargātu, uzticamu un tālsatiksmes izveides aparatūru.
