Kui tugev on titaanmetall?

Tutvustage
Titaan on keemiline element keemilise sümboliga Ti, aatomnumbriga 22 ja aatommassiga 47.867 u. Titaan on hõbevalge siirdemetall, mida iseloomustab kerge kaal, kõrge tugevus, metalliline läige ja hea korrosioonikindlus (sh merevesi, aqua regia ja kloor). Tänu oma stabiilsetele keemilistele omadustele, heale vastupidavusele kõrgetele temperatuuridele, madalatele temperatuuridele, tugevale happe- ja leeliskindlusele, samuti suurele tugevusele ja madalale tihedusele kasutatakse seda sageli rakettide ja kosmoseaparaatide valmistamiseks, seega tuntakse seda "kosmosemetallina" .
Kui tugev on titaanmetall?
Titaan on heade mehaaniliste omadustega metallmaterjal ja selle Rockwelli kõvadus on tavaliselt vahemikus 200-300. Konkreetset väärtust mõjutavad sellised tegurid nagu titaanisulami koostis ja kuumtöötlusprotsess. Üldiselt on puhta titaani Rockwelli kõvadus umbes 200, samas kui titaanisulamite Rockwelli kõvadus võib ulatuda üle 250.
Titaanisulamite tihedus on tavaliselt umbes 4,5 g / cm3, mis moodustab ainult 60% terasest. Puhta titaani tugevus on lähedane tavalise terase tugevusele. Mõned ülitugevad titaanisulamid ületavad paljude legeeritud konstruktsiooniteraste tugevust. Seetõttu on titaanisulami eritugevus (tugevus/tihedus) palju suurem kui teiste metallkonstruktsioonimaterjalide oma, nagu on näidatud tabelis. Toota saab osi ja komponente, millel on suur üksuse tugevus, hea jäikus ja kerge kaal. Praegu kasutatakse titaanisulameid lennukimootorite komponentides, raamides, kestades, kinnitusdetailides ja telikutes.
Titaanmetalli füüsikalised omadused
Metallelementide hulgas on titaanil kõrge eritugevus. See on ülitugev, kuid väikese massiga metall, mis on üsna plastiline (eriti hapniku puudumisel). Titaani pinnal on hõbevalge metalliline läige. Selle sulamistemperatuur on üsna kõrge (üle 1649 kraadi Celsiuse järgi), seega on see hea tulekindel metallmaterjal. See on paramagnetiline ning sellel on väga madal elektri- ja soojusjuhtivus.
Titaanmetalli keemilised omadused
Reaktsioonivõime: suhteliselt kõrge reaktsioonivõime, kuid tavatingimustes suhteliselt stabiilne. See ei oksüdeeru õhus kergesti, sest titaanoksiidist (TiO2) moodustub õhuke kaitsekile, et vältida edasist oksüdeerumist. Kuid kõrgel temperatuuril suudab titaan reageerida selliste elementidega nagu hapnik, lämmastik ja süsinik.
Reaktsioon hapetega: Hea korrosioonikindlus, vastupidav tavalistele hapetele ja leelistele. Näitab kõrget korrosioonikindlust enamikus mitteoksüdeerivates hapetes, nagu väävelhape ja vesinikkloriidhape.
Oksüdeerivad omadused: Titaanil on kõrged oksüdeerivad omadused ja see võib moodustada mitmesuguseid oksüdatsiooniastmeid. Levinud oksüdatsiooniastmed on +2, +3+4. See mitme oksüdatsiooniastmega funktsioon võimaldab titaanil erinevates tingimustes toime tulla mitmesuguste keemiliste keskkondadega.
Lahustuvus: Titaan on enamikes tavalistes lahustites lahustumatu. See annab sellele suurepärase stabiilsuse paljudes tööstuslikes ja laboratoorsetes rakendustes.
Metallilised omadused: see on tüüpiliste metalliliste omadustega siirdemetall, sealhulgas elektri- ja soojusjuhtivus. Kuid võrreldes mõne teise siirdemetalliga on titaan suhteliselt kerge, säilitades samas suhteliselt suure tugevuse.
Sulami vormimine: Titaani kasutatakse sageli mitmesuguste sulamite, näiteks titaanisulamite moodustamiseks, millel on sageli suurepärane tugevus, korrosioonikindlus ja madal tihedus, mistõttu kasutatakse neid laialdaselt kosmose-, meditsiini- ja keemiatööstuses.
Tehke kokkuvõte
Kokkuvõtlikult võib öelda, et teaduse ja tehnoloogia pideva arenguga süvenevad jätkuvalt titaanmetalli uurimine ja rakendamine materjaliteaduse valdkonnas. Eeldatakse, et tootmistehnoloogia uuendustega näeme titaani kasutamist rohkemates valdkondades, et parandada toote jõudlust ja jätkusuutlikkust. Titaani ülim tugevus muudab selle ideaalseks valikuks paljudes valdkondades, demonstreerides karmi hiiglase võlu kerguse ja kerguse vahel.