ไทเทเนียมเป็นองค์ประกอบที่มีเลขอะตอม 22 ในตารางธาตุ มันเป็นองค์ประกอบกลุ่มย่อยของช่วงเวลาที่สี่นั่นคือธง IVB นอกจากไทเทเนียมแล้วองค์ประกอบกลุ่มนี้ยังรวมถึงเซอร์โคเนียมและแฮฟเนียม คุณสมบัติทั่วไปของมันคือมันมีจุดหลอมเหลวสูงและอยู่บนพื้นผิวที่อุณหภูมิห้อง ฟิล์มออกไซด์ที่เสถียรจะเกิดขึ้น...
ไทเทเนียมเป็นองค์ประกอบที่มีเลขอะตอม 22 ในตารางธาตุ มันเป็นองค์ประกอบกลุ่มย่อยของช่วงเวลาที่สี่นั่นคือธง IVB นอกจากไทเทเนียมแล้วองค์ประกอบกลุ่มนี้ยังรวมถึงเซอร์โคเนียมและแฮฟเนียม คุณสมบัติทั่วไปของมันคือมันมีจุดหลอมเหลวสูงและอยู่บนพื้นผิวที่อุณหภูมิห้อง ฟิล์มออกไซด์ที่เสถียรจะเกิดขึ้น
1. สิบลักษณะของไทเทเนียม
(1) ความหนาแน่นต่ํามีความแข็งแรงสูงและความแข็งแรงจําเพาะสูง
ความหนาแน่นของไทเทเนียมคือ 4.51g / cm3 ซึ่งเป็น 57% ของเหล็ก ไทเทเนียมหนักกว่าอลูมิเนียมน้อยกว่าสองเท่าและแข็งแรงกว่าอลูมิเนียมถึงสามเท่า ความแข็งแรงจําเพาะ (อัตราส่วนความแข็งแรง / ความหนาแน่น) ของโลหะผสมไททาเนียมนั้นใหญ่ที่สุดในโลหะผสมอุตสาหกรรมทั่วไป (ดูตารางที่ 2-1) ความแข็งแรงจําเพาะของโลหะผสมไททาเนียมคือ 3.5 เท่าของสแตนเลส 1.3 เท่าของอลูมิเนียมอัลลอยด์ 1.7 เท่าของแมกนีเซียมอัลลอยด์ดังนั้นจึงเป็นวัสดุโครงสร้างที่ขาดไม่ได้สําหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ
ตารางที่ 2-1 การเปรียบเทียบความหนาแน่นและความแข็งแรงจําเพาะระหว่างไทเทเนียมและโลหะอื่น ๆ
(2) ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม
ทู่ของไทเทเนียมขึ้นอยู่กับการปรากฏตัวของฟิล์มออกไซด์และความต้านทานการกัดกร่อนในตัวกลางออกซิไดซ์นั้นดีกว่าในตัวกลางที่ลดลงมาก อัตราการกัดกร่อนสูงเกิดขึ้นในการลดสื่อ ไทเทเนียมไม่สึกกร่อนในสื่อที่มีฤทธิ์กัดกร่อนบางชนิดเช่นน้ําทะเลคลอรีนเปียกสารละลายคลอไรต์และไฮโปคลอไรต์กรดไนตริกกรดโครมิกโลหะคลอไรด์ซัลไฟด์และกรดอินทรีย์ อย่างไรก็ตามในสื่อที่ทําปฏิกิริยากับไทเทเนียมเพื่อผลิตไฮโดรเจน (เช่นกรดไฮโดรคลอริกและกรดซัลฟิวริก) ไททาเนียมโดยทั่วไปจะมีอัตราการกัดกร่อนมากกว่า อย่างไรก็ตามหากมีการเพิ่มสารออกซิแดนท์จํานวนเล็กน้อยลงในกรดฟิล์มทู่จะเกิดขึ้นบนพื้นผิวไทเทเนียม ดังนั้นไททาเนียมจึงทนต่อการกัดกร่อนในกรดซัลฟิวริกกรดไนตริกหรือกรดไฮโดรคลอริก - กรดไนตริกผสมแม้ในกรดไฮโดรคลอริกที่มีคลอรีนอิสระ ฟิล์มป้องกันออกไซด์ของไทเทเนียมมักเกิดขึ้นเมื่อโลหะพบน้ําแม้ในน้ําหรือไอน้ําในปริมาณเล็กน้อย หากไททาเนียมสัมผัสกับสภาพแวดล้อมออกซิไดซ์ที่แข็งแกร่งโดยไม่มีน้ําเลยมันจะออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วและตอบสนองอย่างรุนแรงซึ่งมักจะติดไฟได้เอง ปรากฏการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้นในปฏิกิริยาของไททาเนียมกับกรดไนตริกฟูมมิ่งที่มีไนโตรเจนออกไซด์ส่วนเกินและมีคลอรีนแห้ง ดังนั้นเพื่อป้องกันปฏิกิริยาดังกล่าวจะต้องมีน้ําจํานวนหนึ่ง
(3) ทนความร้อนได้ดี
โดยปกติอลูมิเนียมจะสูญเสียคุณสมบัติดั้งเดิมที่ 150 °Cสแตนเลสจะสูญเสียคุณสมบัติดั้งเดิมที่ 310 °Cและโลหะผสมไททาเนียมยังคงรักษาคุณสมบัติเชิงกลที่ดีไว้ที่ประมาณ 500 °C เมื่อความเร็วของเครื่องบินถึง 2.7 เท่าของความเร็วของเสียงอุณหภูมิพื้นผิวของโครงสร้างเครื่องบินถึง 230 °Cโลหะผสมอลูมิเนียมและแมกนีเซียมอัลลอยด์ไม่สามารถใช้งานได้อีกต่อไปและโลหะผสมไททาเนียมสามารถตอบสนองความต้องการได้ ไทเทเนี่ยมมีความต้านทานความร้อนที่ดีและใช้ในดิสก์และใบมีดของคอมเพรสเซอร์เครื่องยนต์อากาศและผิวหนังของลําตัวด้านหลังของเครื่องบิน
(4) ประสิทธิภาพการทํางานที่อุณหภูมิต่ําที่ดี
ความแข็งแรงของโลหะผสมไททาเนียมบางชนิด (เช่น Ti-5AI-2.5SnELI) เพิ่มขึ้นตามการลดลงของอุณหภูมิ แต่ความเป็นพลาสติกไม่ลดลงมากนักและยังคงมีความเหนียวและความเหนียวที่ดีที่อุณหภูมิต่ําซึ่งเหมาะสําหรับการใช้งานที่อุณหภูมิต่ําพิเศษ สามารถใช้กับไฮโดรเจนเหลวแห้งและเครื่องยนต์จรวดออกซิเจนเหลวหรือเป็นภาชนะที่มีอุณหภูมิต่ําพิเศษและถังเก็บบนยานอวกาศที่มีคนควบคุม
(5) ไม่ใช่แม่เหล็ก
ไทเทเนียมไม่ใช่แม่เหล็กใช้ในถังเรือดําน้ําและจะไม่ทําให้เกิดการระเบิดของทุ่นระเบิด
(6) การนําความร้อนขนาดเล็ก
การเปรียบเทียบค่าการนําความร้อนระหว่างไทเทเนียมกับโลหะอื่น ๆ แสดงไว้ในตารางที่ 2-2
ตารางที่ 2-2 การเปรียบเทียบการนําความร้อนระหว่างไทเทเนียมกับโลหะอื่น ๆ
การนําความร้อนของไทเทเนียมมีขนาดเล็กเพียง 1/5 ของเหล็กอลูมิเนียม 1/13 และทองแดง 1/25 การนําความร้อนที่ไม่ดีเป็นข้อเสียของไทเทเนียม แต่คุณสมบัติของไทเทเนียมนี้สามารถใช้ประโยชน์ได้ในบางการใช้งาน
(7) โมดูลัสยืดหยุ่นต่ํา
การเปรียบเทียบโมดูลัสยืดหยุ่นของไทเทเนียมและโลหะอื่น ๆ แสดงไว้ในตารางที่ 2-3
ตารางที่ 2-3 การเปรียบเทียบโมดูลัสยืดหยุ่นระหว่างไทเทเนียมและโลหะอื่นๆ
โมดูลัสยืดหยุ่นของไทเทเนียมมีเพียง 55% ของเหล็ก เมื่อใช้เป็นวัสดุโครงสร้างโมดูลัสยืดหยุ่นต่ําเป็นข้อเสีย
(8) ความต้านทานแรงดึงและความแข็งแรงของผลผลิตอยู่ใกล้มาก
ความต้านทานแรงดึงของโลหะผสมไททาเนียม Ti-6AI-4V คือ 960MPa และความแข็งแรงของผลผลิตคือ 892MPa ความแตกต่างระหว่างทั้งสองมีเพียง 58MPa ดูตารางที่ 2-4
ตารางที่ 2-4 การเปรียบเทียบความต้านทานแรงดึงและความแข็งแรงของผลผลิตระหว่างไทเทเนียมและโลหะอื่น ๆ
(9) ไทเทเนียมถูกออกซิไดซ์ได้ง่ายที่อุณหภูมิสูง
ไทเทเนี่ยมมีแรงผูกพันที่แข็งแกร่งกับไฮโดรเจนและออกซิเจนดังนั้นควรให้ความสนใจกับการป้องกันการเกิดออกซิเดชันและการดูดซึมไฮโดรเจน การเชื่อมไททาเนียมควรดําเนินการภายใต้การป้องกันอาร์กอนเพื่อป้องกันการปนเปื้อน ท่อและแผ่นไทเทเนียมควรได้รับความร้อนภายใต้สุญญากาศและควรควบคุมบรรยากาศไมโครออกซิไดซ์ในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อนของการตีขึ้นรูปไททาเนียม
(10) ประสิทธิภาพการป้องกันการทําให้หมาด ๆ ต่ํา
ระฆังทําจากไทเทเนียมและวัสดุโลหะอื่น ๆ (ทองแดงเหล็ก) ที่มีรูปร่างและขนาดเท่ากันทุกประการ หากคุณตีระฆังแต่ละใบด้วยแรงเดียวกันคุณจะพบว่าระฆังที่ทําจากไทเทเนียมสั่นเป็นเวลานานนั่นคือผ่านพลังงานที่มอบให้กับระฆังนั้นไม่ได้กระจายไปอย่างง่ายดายโดยการกระแทกดังนั้นเราจึงบอกว่าประสิทธิภาพการทําให้หมาด ๆ ของไทเทเนียมอยู่ในระดับต่ํา
