Úvod do vlastností slitiny titanu
Slitiny titanu jsou třídou kovů, která se vyznačuje svým výkonem, který je ovlivněn přítomností nečistot, jako je uhlík, dusík, vodík a kyslík. Nejčistší forma titanu má obsah nečistot menší než 0,1 %, což má za následek vysokou plasticitu, ale nízkou pevnost. Průmyslově čistý titan s čistotou 99,5 % vykazuje následující vlastnosti: hustotu (ρ) 4,5 g/cm3, bod tání 1725 stupňů, tepelnou vodivost (λ) 15,24 W/(m·K), pevnost v tahu ( σb) 539 MPa, prodloužení (δ) 25 %, smrštění průřezu (ψ) 25 %, modul pružnosti (E) 1,078 x 105 MPa a tvrdost (HB) 195.
1. Nízká hustota a vysoká pevnost: Slitiny titanu s vysokou pevností mají obvykle hustotu přibližně 4,5 g/cm3, což je pouze 60 % hustoty oceli. Čistý titan vykazuje pevnost srovnatelnou s běžnou ocelí, zatímco některé vysoce pevné slitiny titanu předčí pevnost mnoha legovaných konstrukčních ocelí. V důsledku toho mají slitiny titanu výrazně vyšší specifickou pevnost (poměr pevnost/hustota) než jiné kovové konstrukční materiály. Tato vlastnost umožňuje výrobu lehkých dílů a komponentů s vysokou pevností, tuhostí a životností. Titanové slitiny nacházejí uplatnění v součástech motorů, kostrách, potahech, spojovacích prvcích a podvozku.
2. Vysoká tepelná pevnost: Titanové slitiny si dokážou zachovat svou požadovanou pevnost při zvýšených teplotách, čímž předčí schopnosti hliníkových slitin o několik set stupňů Celsia. Mezi 150 stupni a 500 stupni si zachovávají svou vysokou měrnou pevnost, zatímco hliníkové slitiny vykazují výrazný pokles měrné pevnosti při 150 stupních. Slitiny titanu mohou pracovat při teplotách až 500 stupňů, zatímco slitiny hliníku jsou omezeny na teploty pod 200 stupňů.
3. Vynikající odolnost proti korozi: Titanové slitiny vykazují vynikající odolnost proti korozi ve srovnání s nerezovou ocelí ve vlhkém prostředí a prostředí s mořskou vodou. Vynikají zejména v odolnosti proti důlkové korozi, kyselé korozi a korozi pod napětím. Kromě toho mají slitiny titanu pozoruhodnou odolnost vůči kyselině sírové, kyselině dusičné, chloridům a chlorovaným organickým sloučeninám. Avšak při klesajícím obsahu kyslíku a solí chrómu má titan nízkou odolnost proti korozi.
4. Dobrý výkon při nízkých teplotách: Titanové slitiny si zachovávají své mechanické vlastnosti při nízkých a ultranízkých teplotách. Některé slitiny titanu, jako je TA7, fungují výjimečně dobře při nízkých teplotách a zachovávají si část své plasticity i při -253 stupních. Slitiny titanu jsou tedy klíčovými konstrukčními materiály pro nízkoteplotní aplikace.
5. Chemická reaktivita: Titan vykazuje významnou chemickou aktivitu, snadno reaguje s kyslíkem, dusíkem, vodíkem, oxidem uhelnatým, oxidem uhličitým, vodní párou a plynným čpavkem přítomným v atmosféře. Tvrdý TiC se tvoří ve slitinách titanu při vyšším obsahu uhlíku (přes 0,2 %). Když TiN interaguje s dusíkem při vysokých teplotách, vytvoří se tvrdá povrchová vrstva. Titan absorbuje kyslík nad 60}0 stupňů, což má za následek vytvoření vytvrzené vrstvy s vysokou tvrdostí. Zvýšený obsah vodíku vede k tvorbě křehké vrstvy. Hloubka vytvrzeného křehkého povrchu způsobeného absorpcí plynů může dosáhnout 0.1-0,15 mm, se stupněm vytvrzení 20 %-30 %. Titan také vykazuje významnou chemickou afinitu, snadno vytváří adhezi s třecími povrchy.
6. Tepelná vodivost a modul pružnosti: Titan má nízkou tepelnou vodivost, přibližně jednu čtvrtinu tepelné vodivosti niklu, jednu pětinu oproti železu a jednu čtvrtinu oproti hliníku. Tepelná vodivost různých slitin titanu je přibližně o 50 % nižší než u čistého titanu. Vzhledem k tomu, že slitiny titanu mají modul pružnosti, který je přibližně poloviční než u oceli, jsou méně tuhé a náchylnější k deformaci. V důsledku toho je třeba se vyhnout tenkým tyčím a součástem s tenkými stěnami, protože řezné a obráběcí povrchy mají velký objem odrazu – zhruba dvakrát až třikrát větší než nerezová ocel. Tento odraz může způsobit intenzivní tření, adhezi a opotřebení lepením na povrchu nástroje.
Slitiny titanu jsou složeny z titanu jako základního kovu, doplněného o další prvky. Existují dva typy krystalických struktur titanu - titan, který vykazuje těsně uzavřenou hexagonální strukturu pod 882 stupňů, a titan, který má krychlovou strukturu centrovanou na tělo nad 882 stupňů.
Kontakt:
Máte-li jakékoli dotazy, neváhejte nás kontaktovat. Pracovní doba: od 8:30 do 17:30
E-mailem:zhangjixia@bjygti.com
