A titán fém tulajdonságai és funkciói

A titánötvözet egy könnyű, korrózióálló és nagy szilárdságú anyag, és az ebből eredő okostelefonokra való alkalmazás javíthatja a telefon általános szilárdságát, leejtés- és karcállóságát. A titánötvözet azonban nehezen feldolgozható anyag, és a titánötvözetből készült keretek bevezetése kihívást jelent a CNC-technológiában. Miért gondoljuk, hogy a titánötvözet nehezen megmunkálható anyag? Ismerjük fel együtt tulajdonságait.
A titán a periódusos rendszerben 22-es rendszámú elem, a negyedik ciklus alcsoportjának eleme, azaz a IVB csoport, amely a titánon, cirkóniumon és hafniumon kívüli elemek csoportja, amelyek közös jellemzője a magas olvadáspont és a stabil oxidfilm képződése a felületén szobahőmérsékleten.
1, alacsony sűrűségű, nagy szilárdságú, fajlagos szilárdság
A titán sűrűsége 4,51 g/cm3, az acél 57%-a, a titán kevesebb mint kétszer nehezebb, mint az alumínium, háromszor erősebb, mint az alumínium. A titánötvözet fajlagos szilárdsága (szilárdság/sűrűség arány) a legnagyobb az általánosan használt ipari ötvözetek közül (lásd 1. táblázat), a titánötvözet fajlagos szilárdsága 3,5-szerese a rozsdamentes acélénak, az alumíniumötvözet 1,3-szorosa a magnéziumötvözetének 1,7-szerese, tehát nélkülözhetetlen szerkezeti anyag a repülőgépiparban.
2, kiváló korrózióállóság
A titán passzivitása egy oxidfilm jelenlététől függ, amelynek sokkal jobb a korrózióállósága oxidáló közegben, mint redukáló közegben. A redukáló közegben nagy sebességű korrózió lép fel. A titán nem korrodálódik egyes korrozív közegekben, például tengervízben, nedves klórgázban, kloritban és hipokloritban, salétromsavban, krómsavban, fém-kloridokban, szulfidokban és szerves savakban. Azonban azokban a közegekben, amelyek a titánnal reagálva hidrogént termelnek (pl. sósav és kénsav), a titán általában nagy korróziós sebességgel rendelkezik. Ha azonban kis mennyiségű oxidálószert adunk a savhoz, passziváló film képződik a titán felületén. Ezért a titán korrózióálló erős kénsav-salétromsav vagy sósav-salétromsav keverékekben, sőt szabad klórt tartalmazó sósavban is. A titán védő oxidfilmje gyakran akkor keletkezik, amikor a fém vízzel találkozik, még kis mennyiségű vízben vagy vízgőzben is. Ha a titánt erősen oxidáló környezetnek teszik ki víz teljes hiányában, akkor gyors oxidáció megy végbe, és gyakran heves reakciók, sőt spontán égés is előfordul. Ilyen jelenségek akkor fordultak elő, amikor a titán reakcióba lép füstölgő salétromsavval, amely felesleges nitrogén-oxidot tartalmaz, és amikor a titán reagál száraz klórgázzal. Ezért bizonyos mennyiségű víz szükséges az ilyen reakciók megelőzéséhez.
3, jó hőállóság
Általában 150 fokos alumínium, 310 fokos rozsdamentes acél, ami az eredeti teljesítmény elvesztését jelenti, és a titánötvözet 500 fokos szögben még mindig jó mechanikai tulajdonságokat tart fenn. Amikor a repülőgép sebessége eléri a hangsebesség 2,7-szeresét, a repülőgép szerkezetének felületi hőmérséklete eléri a 230 fokot, alumíniumötvözetek és magnéziumötvözetek nem használhatók, míg a titánötvözetek megfelelnek a követelményeknek. A titán hőállósága jó, aeromotoros kompresszor tárcsához és lapáthoz, valamint a repülőgép hátsó törzsének burkolatához használják.
4, jó alacsony hőmérsékletű teljesítmény
Bizonyos titánötvözetek (mint például a Ti-5AI-2.5SnELI) szilárdsága a hőmérséklet csökkenésével és növekedésével, de a plaszticitás nem sokat csökken, alacsony hőmérsékleten továbbra is jó rugalmassággal és szívóssággal rendelkezik, alkalmas rendkívül alacsony hőmérsékleten használható. Használható száraz folyékony hidrogén- és folyékony oxigénes rakétamotorokban, vagy emberes űrhajókban ultraalacsony hőmérsékletű konténerekhez és tárolódobozokhoz.
5, nem mágneses
A titán nem mágneses, tengeralattjárókban használják, nem okoz aknák robbanását.
6, kis hővezető képesség
A titán hővezető képessége kicsi, csak 1/5 acél, alumínium 1/13, réz 1/25. a rossz hővezető képesség a titán hátránya, de bizonyos esetekben használhatja a titánnak ezt a tulajdonságát.
7, alacsony rugalmassági modulus
A titán rugalmassági modulusa csak az acél 55%-a, szerkezeti anyagként hátránya az alacsony rugalmassági modulus.
8, a szakítószilárdság és a folyáshatár nagyon közel van
Ti-6AI-4V titánötvözet szakítószilárdsága 960 MPa, folyáshatára 892 MPa, a kettő közötti különbség mindössze 58 MPa.
9, a titán könnyen oxidálódik magas hőmérsékleten
A titán hidrogén és oxigén erős kombinációjával, figyelnünk kell az oxidáció és a hidrogén felszívódásának megakadályozására. A titánhegesztést argonvédelem mellett kell elvégezni a szennyeződés elkerülése érdekében. A titán csöveket és lemezeket vákuum alatt kell hőkezelni, a titán kovácsolt anyagokat hőkezeléssel kell kezelni a mikrooxidáló légkör szabályozása érdekében.
10, alacsony csillapítási ellenállás
A titán és más fémanyagok (réz, acél), amelyek az órával azonos alakú és méretű, azonos ütési erővel készülnek minden egyes órát, azt tapasztalják, hogy a titánból készült óra hosszan tartó hangig rezeg, azaz az órára adott energia nem könnyű eltűnni, ezért azt mondjuk, hogy a titán csillapítási teljesítménye alacsony.