Vlastnosti a funkcie kovového titánu

Zliatina titánu je ľahký, odolný voči korózii a vysoko pevný materiál a výsledná aplikácia na smartfóny môže zlepšiť celkovú pevnosť, odolnosť voči pádom a poškriabaniu telefónu. Zliatina titánu je však náročný materiál na spracovanie a zavedenie rámov z titánovej zliatiny je výzvou v technológii CNC. Prečo si myslíme, že zliatina titánu je ťažko obrobiteľný materiál? Poďme spoločne spoznať jeho vlastnosti.
Titán je prvok s atómovým číslom 22 v periodickej tabuľke prvkov, prvok podskupiny štvrtého cyklu, teda skupiny IVB, čo je skupina prvkov iných ako titán, zirkónium a hafnium, ktorých spoločným znakom je vysoký bod topenia a vytvorenie stabilného oxidového filmu na jeho povrchu pri izbovej teplote.
Desať charakteristík titánu
1, nízka hustota, vysoká pevnosť, vysoká špecifická pevnosť
Hustota titánu je 4,51 g/cm3, 57 % ocele, titán je menej ako dvakrát ťažší ako hliník, trikrát pevnejší ako hliník. Špecifická pevnosť titánovej zliatiny (pomer pevnosť / hustota) sa bežne používa v priemyselných zliatinách v najväčšej (pozri tabuľku 1), špecifická pevnosť titánovej zliatiny je 3,5-krát väčšia ako u nehrdzavejúcej ocele, zliatina hliníka 1,3-krát väčšia ako u zliatin horčíka, 1,7-krát, takže pre štruktúru materiálu je nevyhnutný letecký priemysel.
2, Vynikajúca odolnosť proti korózii
Pasivita titánu závisí od prítomnosti oxidového filmu, ktorý má oveľa lepšiu odolnosť proti korózii v oxidačnom médiu ako v redukčnom médiu. Vysokorýchlostná korózia sa vyskytuje v redukčných médiách. Titán nekoroduje v niektorých korozívnych médiách, ako je morská voda, vlhký plynný chlór, roztoky chloritanu a chlórnanu, kyselina dusičná, kyselina chrómová, chloridy kovov, sulfidy a organické kyseliny. Avšak v médiách, ktoré reagujú s titánom za vzniku vodíka (napr. kyselina chlorovodíková a sírová), má titán zvyčajne veľkú rýchlosť korózie. Ak sa však do kyseliny pridá malé množstvo oxidačného činidla, na povrchu titánu sa vytvorí pasivačný film. Preto je titán odolný voči korózii v silných zmesiach kyselina sírová-kyselina dusičná alebo kyselina chlorovodíková-kyselina dusičná a dokonca aj v kyseline chlorovodíkovej obsahujúcej voľný chlór. Ochranný oxidový film titánu sa často vytvára, keď sa kov stretne s vodou, dokonca aj v malom množstve vody alebo vodnej pary. Ak je titán vystavený silne oxidačnému prostrediu v úplnej neprítomnosti vody, dochádza k rýchlej oxidácii a často dochádza k prudkým reakciám až samovznieteniu. Takéto javy sa vyskytli, keď titán reaguje s dymivou kyselinou dusičnou obsahujúcou prebytok oxidu dusíka a keď titán reaguje so suchým plynným chlórom. Preto je potrebné určité množstvo vody, aby sa zabránilo takýmto reakciám.

3, dobrá tepelná odolnosť
Zvyčajne hliník pri 150 stupňoch, nehrdzavejúca oceľ pri 310 stupňoch, čo je strata pôvodného výkonu, a zliatina titánu pri 500 stupňoch alebo tak si stále zachovávajú dobré mechanické vlastnosti. Keď rýchlosť lietadla dosiahne 2,7-násobok rýchlosti zvuku, povrchová teplota konštrukcie lietadla dosiahne 230 stupňov, nemožno použiť zliatiny hliníka a zliatiny horčíka, zatiaľ čo zliatiny titánu môžu spĺňať požiadavky. Tepelná odolnosť titánu je dobrá, používa sa na kotúč a lopatku kompresora leteckého motora a na plášť zadnej časti trupu lietadla.
4, Dobrý výkon pri nízkych teplotách
Pevnosť niektorých zliatin titánu (napríklad Ti-5AI-2.5SnELI) so znížením teploty a zvýšením, ale plasticita nie je príliš znížená, stále majú dobrú ťažnosť a húževnatosť pri nízkych teplotách, vhodné pre použitie pri ultranízkych teplotách. Môže byť použitý v raketových motoroch so suchým kvapalným vodíkom a kvapalným kyslíkom alebo v kozmických lodiach s ľudskou posádkou na použitie kontajnerov a skladovacích nádrží s ultranízkou teplotou.
5, nemagnetické
Titán je nemagnetický, používa sa v podmorských granátoch, nespôsobí výbuch mín.
6, malá tepelná vodivosť
Tepelná vodivosť titánu je malá, iba 1/5 ocele, hliníka 1/13, medi 1/25. zlá tepelná vodivosť je nevýhodou titánu, ale v niektorých prípadoch môžete túto vlastnosť titánu využiť.
7, nízky modul pružnosti
Modul pružnosti titánu je len 55% ocele, ako konštrukčného materiálu je nevýhodou nízky modul pružnosti.
8, pevnosť v ťahu a medza klzu sú veľmi blízke
Ti{0}}AI-4V zliatina titánu s pevnosťou v ťahu 960 MPa, medza klzu 892 MPa, rozdiel medzi nimi je len 58 MPa.
9, titán sa ľahko oxiduje pri vysokých teplotách
Silná kombinácia titánu a vodíka s kyslíkom, musíme venovať pozornosť prevencii oxidácie a absorpcie vodíka. Zváranie titánu by sa malo vykonávať pod ochranou argónu, aby sa zabránilo kontaminácii. Titánové rúry a platne by mali byť tepelne spracované vo vákuu, titánové výkovky tepelným spracovaním na kontrolu mikrooxidačnej atmosféry.
10, nízky odpor tlmenia
Titán a iné kovové materiály (meď, oceľ) vyrobené z rovnakého tvaru a veľkosti hodín, pri rovnakej sile na klopanie každé hodiny zistia, že hodiny vyrobené z titánu kmitajú až do zvuku dlhého času, tj. energia poskytnutá hodinám nie je ľahké zmiznúť, takže hovoríme, že tlmiaci výkon titánu je nízky.