鈦是元素周期表中原子序數(shù)為22的元素,第四周期的副族元素,即ⅣB旗,這族元素除鈦以外還有鋯、鉿,其共同特點是熔點高,在常溫下在其表面形成穩(wěn)定的氧化膜。本期小編給大家?guī)黻P于寶雞鈦材料的一些知識點。
鈦的十大特性
(1)密度小、強度高、比強度大
鈦的密度是4.51g/cm3,為鋼的 57%,鈦比鋁重不到兩倍,強度比鋁大三倍。鈦合金的比強度(強度/密度之比值)是常用工業(yè)合金中.大的(見表 2-1),鈦合金的比強度是不銹鋼的3.5倍;鋁合金的1.3倍;鎂合金的1.7倍,所以是宇航工業(yè)必不可少的結構材料。
(2)耐蝕性能優(yōu)異
鈦的鈍性取決于氧化膜的存在,它在氧化性介質中的耐蝕性比在還原介質中要好得多。在還原性介質中會發(fā)生高速率腐蝕。鈦在一些腐蝕性介質中不被腐蝕,如海水、濕氯氣、亞氯酸鹽及次氯酸鹽溶液、硝酸、鉻酸、金屬氯化物、硫化物以及有機酸等??墒窃谂c鈦反應產(chǎn)生氫的介質(例如鹽酸和硫酸)中,鈦通常具有較大的腐蝕率。但如果在酸中加入少量的氧化劑會使鈦表面形成一層鈍化膜。所以在強硫酸-硝酸或鹽酸-硝酸的混合液里,甚至在含游離氯的鹽酸中,鈦都是耐腐蝕的。鈦的保護性氧化膜經(jīng)常是當金屬碰到水時形成的,即使少量的水或水蒸氣中也能形成。如果把鈦暴露于完全沒有水的強氧化性環(huán)境里,就會發(fā)生快速氧化并產(chǎn)生劇烈反應,甚至常出現(xiàn)自燃。鈦與含過量氧化氮的發(fā)煙硝酸以及鈦與干氯氣的反應就發(fā)生過這類現(xiàn)象。所以要預防發(fā)生這類反應,必須有一定量的水分。
(3)耐熱性能好
通常鋁在150℃,不銹鋼在310℃即失去了原有性能,而鈦合金在 500℃左右仍保持良好的力學性能。當飛機速度達到音速的 2.7 倍時,飛機結構表面溫度達到 230℃,鋁合金和鎂合金已不能使用,而鈦合金則能滿足要求。鈦的耐熱性能好,它用于航空發(fā)動機壓氣機的盤和葉片以及飛機后機身的蒙皮。
(4)低溫性能好
某些鈦合金(如 Ti-5AI-2.5SnELI)的強度隨溫度的降低而提高,但塑性降低得不多,在低溫下仍有較好的延展性及韌性,適宜在超低溫下使用??梢杂酶梢簹湟貉趸鸺l(fā)動機上,或在載人飛船上作超低溫容器和貯箱使用。
(5)無磁
鈦無磁性,它用于潛艇殼體,不會引起水雷的爆炸。
(6)熱導率小
鈦的熱導率小,僅為鋼的 1/5,鋁的 1/13,銅的 1/25。導熱性不好是鈦的一個缺點,但在某些場合下可以利用鈦的這一特征。
(7)彈性模量低
鈦的彈性模量僅為鋼的 55%,作為結構材料使用時,彈性模量低是個缺點。
(8)抗拉強度與屈服強度很接近
Ti-6AI-4V鈦合金抗拉強度為 960MPa,屈服強度為 892MPa,兩者之間差只有 58MPa
(9)鈦在高溫下容易被氧化
鈦同氫氧的結合力強,要注意防止氧化和吸氫。鈦材焊接要在氬氣保護下進行,防止污染。鈦管與薄板要在真空下熱處理,鈦鍛件的熱處理時要控制微氧化性氣氛。
(10)抗阻尼性能低
用鈦及其他金屬材料(銅,鋼)制成形狀和大小完全一樣的鐘,用同等的力把每個鐘敲一下就會發(fā)現(xiàn),用鈦做的鐘振蕩起來聲音持續(xù)的時間長,即通過敲擊給予鐘的能量不容易消失,所以,我們說鈦的阻尼性能低。
鈦的三種特殊功能
(1)形狀記憶功能
指的是Ti-50%Ni(原子)合金,在一定的溫度條件下,能夠恢復它原來形狀的本領,稱這種材料為形狀記憶合金。
(2)超導功能
指的是NbTi合金,當溫度下降到接近..零度時,NbTi合金制成的導線,會失去電阻,任意大的電流通過,導線都不會發(fā)熱,沒有能耗,NbTi被稱為超導材料。
(3)貯氫功能
指的是 Ti-50%Fe(原子)合金,具有大量吸收氫氣的本領。利用 TiFe 的這一特征,可把氫..的貯存起來,即貯存氫不一定使用鋼制高壓氣瓶。在一定條件下還可以讓TiFe把氫放出來,TiFe 被稱為貯能材料。
關于寶雞鈦材料的特性您都了解了嗎?