Titanyum, periyodik tabloda atom numarası 22 olan bir elementtir. Dördüncü dönemin, yani IVB bayrağının bir alt grup öğesidir. Titanyuma ek olarak, bu element grubu zirkonyum ve hafniyum da içerir. Ortak özelliği, yüksek erime noktasına sahip olması ve yüzeyinde oda sıcaklığında olmasıdır. Kararlı bir oksit filmi oluşur....
Titanyum, periyodik tabloda atom numarası 22 olan bir elementtir. Dördüncü dönemin, yani IVB bayrağının bir alt grup öğesidir. Titanyuma ek olarak, bu element grubu zirkonyum ve hafniyum da içerir. Ortak özelliği, yüksek erime noktasına sahip olması ve yüzeyinde oda sıcaklığında olmasıdır. Kararlı bir oksit filmi oluşur.
1. Titanyumun on özelliği
(1) Düşük yoğunluk, yüksek mukavemet ve yüksek özgül mukavemet
Titanyumun yoğunluğu, çeliğin% 57'si olan 4.51g / cm3'tür. Titanyum, alüminyumdan iki kat daha az ve alüminyumdan üç kat daha güçlüdür. Titanyum alaşımının özgül mukavemeti (mukavemet/yoğunluk oranı), yaygın endüstriyel alaşımların en büyüğüdür (bakınız Tablo 2-1). Titanyum alaşımının spesifik mukavemeti, paslanmaz çeliğin 3,5 katıdır; Alüminyum alaşımının 1,3 katı; Magnezyum alaşımının 1.7 katı, Bu nedenle, havacılık endüstrisi için vazgeçilmez bir yapısal malzemedir.
Tablo 2-1 Titanyum ve diğer metaller arasındaki yoğunluk ve özgül mukavemetin karşılaştırılması
(2) Mükemmel korozyon direnci
Titanyumun pasivasyonu, bir oksit filmin varlığına bağlıdır ve oksitleyici bir ortamdaki korozyon direnci, indirgeyici bir ortamdakinden çok daha iyidir. İndirgeme ortamlarında yüksek korozyon oranları meydana gelir. Titanyum, deniz suyu, ıslak klor, klorit ve hipoklorit çözeltileri, nitrik asit, kromik asit, metal klorürler, sülfitler ve organik asitler gibi bazı aşındırıcı ortamlarda korozyona uğramaz. Bununla birlikte, hidrojen üretmek için titanyum ile reaksiyona giren ortamlarda (hidroklorik asit ve sülfürik asit gibi), titanyum genellikle daha büyük bir korozyon oranına sahiptir. Bununla birlikte, aside az miktarda oksidan eklenirse, titanyum yüzeyinde bir pasivasyon filmi oluşacaktır. Bu nedenle, titanyum, serbest klor içeren hidroklorik asitte bile, güçlü sülfürik asit-nitrik asit veya hidroklorik asit-nitrik asit karışımlarında korozyona karşı dayanıklıdır. Titanyumun koruyucu oksit filmi, metal az miktarda su veya su buharında bile suyla karşılaştığında sıklıkla oluşur. Titanyum, hiç su içermeyen güçlü bir oksitleyici ortama maruz kalırsa, hızla oksitlenir ve şiddetli reaksiyona girer, hatta çoğu zaman kendiliğinden tutuşur. Bu tür olaylar, titanyumun aşırı azot oksit içeren dumanlı nitrik asit ve kuru klor ile reaksiyonunda meydana gelmiştir. Bu nedenle, bu tür reaksiyonları önlemek için, belirli bir miktarda su olmalıdır.
(3) İyi ısı direnci
Genellikle alüminyum orijinal özelliklerini 150 ° C'de kaybeder, paslanmaz çelik 310 ° C'de orijinal özelliklerini kaybeder ve titanyum alaşımları hala yaklaşık 500 ° C'de iyi mekanik özelliklerini korur. Uçağın hızı ses hızının 2.7 katına ulaştığında, uçak yapısının yüzey sıcaklığı 230 ° C'ye ulaşır, alüminyum alaşımı ve magnezyum alaşımı artık kullanılamaz ve titanyum alaşımı gereksinimleri karşılayabilir. Titanyum iyi ısı direncine sahiptir ve uçak motoru kompresörlerinin disklerinde ve bıçaklarında ve uçağın arka gövdesinin derisinde kullanılır.
(4) İyi düşük sıcaklık performansı
Bazı titanyum alaşımlarının (Ti-5AI-2.5SnELI gibi) mukavemeti, sıcaklığın düşmesiyle artar, ancak plastisite çok fazla azalmaz ve ultra düşük sıcaklıkta kullanım için uygun olan düşük sıcaklıkta hala iyi süneklik ve tokluğa sahiptir. Kuru sıvı hidrojen ve sıvı oksijen roket motorlarında veya insanlı uzay aracında ultra düşük sıcaklık kapları ve depolama tankları olarak kullanılabilir.
(5) Manyetik olmayan
Titanyum manyetik değildir, denizaltı gövdelerinde kullanılır ve mayınların patlamasına neden olmaz.
(6) Küçük ısı iletkenliği
Titanyum ve diğer metaller arasındaki ısı iletkenlik karşılaştırması Tablo 2-2'de gösterilmiştir.
Tablo 2-2 Titanyum ve diğer metaller arasındaki ısı iletkenliğinin karşılaştırılması
Titanyumun ısı iletkenliği küçüktür, sadece çeliğin 1 / 5'i, alüminyumun 1 / 13'ü ve bakırın 1 / 25'idir. Zayıf ısı iletkenliği titanyumun bir dezavantajıdır, ancak titanyumun bu özelliği bazı uygulamalarda kullanılabilir.
(7) Düşük elastik modül
Titanyum ve diğer metallerin elastik modül karşılaştırması Tablo 2-3'te gösterilmiştir.
Tablo 2-3 Titanyum ve diğer metaller arasındaki elastik modülün karşılaştırılması
Titanyumun elastik modülü, çeliğin sadece% 55'idir. Yapısal bir malzeme olarak kullanıldığında, düşük elastik modül bir dezavantajdır.
(8) Çekme dayanımı ve akma dayanımı çok yakındır
Ti-6AI-4V titanyum alaşımının çekme dayanımı 960MPa'dır ve akma dayanımı 892MPa'dır, ikisi arasındaki fark sadece 58MPa'dır, bakınız Tablo 2-4.
Tablo 2-4 Titanyum ve diğer metaller arasındaki çekme dayanımı ve akma dayanımının karşılaştırılması
(9) Titanyum yüksek sıcaklıkta kolayca oksitlenir
Titanyum, hidrojen ve oksijen ile güçlü bir bağlanma kuvvetine sahiptir, bu nedenle oksidasyon ve hidrojen emilimini önlemeye dikkat edilmelidir. Kirlenmeyi önlemek için argon koruması altında titanyum kaynağı yapılmalıdır. Titanyum tüpler ve levhalar vakum altında ısıl işlem görmeli ve titanyum dövmelerin ısıl işlemi sırasında mikro oksitleyici bir atmosfer kontrol edilmelidir.
(10) Düşük sönümleme önleme performansı
Çanlar titanyum ve diğer metal malzemelerden (bakır, çelik) aynı şekil ve boyutta yapılmıştır. Her zili aynı kuvvetle vurursanız, titanyumdan yapılmış zilin uzun süre salındığını göreceksiniz, yani zil için verilen enerji çarpıcı tarafından kolayca dağılmaz, bu yüzden titanyumun sönümleme performansının düşük olduğunu söylüyoruz.