tubos de aleación de titanio y otros materiales de titanio

1, pequeña densidad, alta resistencia, alta resistencia específica

  La densidad del titanio es de 4,51 g / cm3, que es el 57% del acero, que es solo un poco más de la mitad del acero, menos del doble que el aluminio y tres veces más fuerte que el aluminio. La resistencia específica de la aleación de titanio es la mayor entre las aleaciones industriales comúnmente utilizadas. La resistencia específica de la aleación de titanio es 3,5 veces mayor que la del acero inoxidable, 1,3 veces la de la aleación de aluminio y 1,7 veces la de la aleación de magnesio. Por tanto, es un material estructural indispensable para la industria aeroespacial.

  La densidad y resistencia específica del titanio y otros metales se comparan en la Tabla 1-1.

   Tabla 1-1 Comparación de densidad y resistencia específica entre titanio y otros metales

Metal Titanio (aleación) Hierro Aluminio (aleación) Magnesio (aleación) Acero de alta resistencia

Densidad / (g · cm-3) Resistencia específica 4.5 (29) 7.87 - 2.7 (21) 1.74 (16) - 23

 

  2, excelente resistencia a la corrosión

  La pasivación del titanio depende de la existencia de una película de óxido. Su resistencia a la corrosión en los medios oxidantes es mucho mejor que en los medios reductores, y puede producirse una corrosión de alta velocidad en los medios reductores. El titanio no se corroe en algunos medios corrosivos, como agua de mar, cloro húmedo, soluciones de clorito e hipoclorito, ácido nítrico, ácido crómico, cloruros metálicos, sulfuros y ácidos orgánicos. Sin embargo, en el medio que reacciona con el titanio para producir hidrógeno (como el ácido clorhídrico y el ácido sulfúrico), el titanio generalmente tiene una mayor velocidad de corrosión. Sin embargo, si se agrega una pequeña cantidad de oxidante al ácido, el titanio formará una película de pasivación. Por lo tanto, el titanio es resistente a la corrosión en una mezcla de ácido sulfúrico-ácido nítrico o ácido clorhídrico-ácido nítrico, incluso en ácido clorhídrico que contiene cloro libre. La película protectora de óxido de titanio se forma a menudo cuando el metal toca el agua, incluso en presencia de una pequeña cantidad de agua o vapor de agua. Si el titanio se expone a un entorno oxidante fuerte sin agua, puede oxidarse rápidamente y producir una reacción de combustión violenta, a menudo espontánea. Este tipo de comportamiento se ha producido en la reacción del titanio con ácido nítrico fumante que contiene un exceso de óxidos de nitrógeno y el titanio con cloro gaseoso seco. Sin embargo, para evitar la aparición de reacciones en este estado, es necesaria una cierta cantidad de agua. a menudo reacción de combustión espontánea. Este tipo de comportamiento se ha producido en la reacción del titanio con ácido nítrico fumante que contiene un exceso de óxidos de nitrógeno y el titanio con cloro gaseoso seco. Sin embargo, para evitar la aparición de reacciones en este estado, es necesaria una cierta cantidad de agua. a menudo reacción de combustión espontánea. Este tipo de comportamiento se ha producido en la reacción del titanio con ácido nítrico fumante que contiene un exceso de óxidos de nitrógeno y el titanio con cloro gaseoso seco. Sin embargo, para evitar la aparición de reacciones en este estado, es necesaria una cierta cantidad de agua.

  3, buena resistencia al calor

   Generalmente, el aluminio pierde sus propiedades mecánicas superiores originales a 150 ° C y el acero inoxidable a 310 ° C, mientras que las aleaciones de titanio aún mantienen buenas propiedades mecánicas a aproximadamente 500 ° C. Cuando la velocidad de la aeronave alcanza 2,7 veces la velocidad del sonido, la temperatura de la superficie del mecanismo de la aeronave alcanza los 230 ° C. Las aleaciones de aluminio y magnesio ya no se pueden utilizar, mientras que las aleaciones de titanio pueden cumplir los requisitos. El titanio tiene buena resistencia al calor. Es adecuado para los discos de turbina y las palas de los compresores de motores aeronáuticos y la piel del fuselaje trasero de los aviones.

  4, buen rendimiento a baja temperatura

  La resistencia de algunas aleaciones de titanio (como Ti-5Al-2.5SnELI) aumenta con la disminución de la temperatura, pero la plasticidad no se reduce mucho. Todavía tiene buena ductilidad y tenacidad a bajas temperaturas y es adecuado para su uso a temperaturas ultrabajas. Se puede utilizar en motores de cohetes de hidrógeno líquido y oxígeno líquido, o como contenedores de temperatura ultrabaja y tanques de almacenamiento en naves espaciales tripuladas.

  5, no magnético

  El titanio no es magnético. Se utiliza en proyectiles submarinos y no provocará explosiones en minas.

  6, pequeña conductividad térmica

  La conductividad térmica del titanio y otros metales se compara en la siguiente tabla:

Metal Ti Al Fe Cu

Conductividad térmica / W · (m · K) 17212 85255

 

  La conductividad térmica del titanio es pequeña, solo 1/5 de acero, 1/13 de aluminio y 1/25 de cobre. La mala conductividad térmica es una deficiencia del titanio, pero esta característica del titanio se puede utilizar en algunas situaciones.

  7, el módulo de elasticidad es pequeño

Metal Ti Al Fe

Módulo de elasticidad / GPa 108 72 196

 

  El módulo de elasticidad del titanio es aproximadamente el 55% del del hierro. Cuando se usa como material estructural, el bajo módulo de elasticidad es una desventaja.

   8. La resistencia a la tracción está cerca del límite elástico.

  La aleación de titanio Ti-6Al-4V tiene una resistencia a la tracción de 960Mpa y un límite elástico de 892MPa. La diferencia entre los dos es de solo 58Mpa.

  La comparación entre la resistencia a la tracción y el límite elástico del titanio y otros metales se muestra en la siguiente tabla:

Resistencia Aleación de titanio (Ti-6Al-4V) Aleación de aluminio de acero inoxidable 18-8

Resistencia a la tracción 960608470

Límite elástico 892255294

 

   9. El titanio se oxida fácilmente a altas temperaturas.

   El titanio tiene una fuerte fuerza de unión con el hidrógeno y el oxígeno, por lo que se debe tener cuidado para evitar la oxidación y la absorción de hidrógeno. La soldadura de titanio debe realizarse bajo protección de argón para evitar la contaminación. Los tubos de titanio y las placas delgadas deben tratarse térmicamente al vacío, y las piezas forjadas de titanio deben controlarse con una atmósfera micro-oxidante durante el tratamiento térmico.

  10, baja resistencia a la amortiguación

Utilice titanio y otros materiales metálicos (cobre, acero) para hacer relojes de exactamente la misma forma y tamaño. Si golpeas cada reloj con la misma fuerza, encontrarás que el reloj hecho de titanio oscila y el sonido dura mucho tiempo. La energía que se le da a la campana al golpear no desaparece fácilmente.

  Funciones especiales de titanio y materiales procesados ​​de aleación de titanio:

  11, función de memoria de forma

  Aleación Ti-50% Ni (fracción atómica), bajo ciertas condiciones de temperatura, tiene la capacidad de restaurar su forma original, por lo que se denomina aleación de titanio con memoria de forma.

  12, función superconductora

  Aleación NbTi, cuando la temperatura desciende hasta cerca del cero absoluto, el alambre hecho de aleación NbTi pierde resistencia y puede pasar corrientes arbitrariamente grandes. El cable no genera calor y no consume energía. Por lo tanto, la aleación NbTi se denomina material superconductor.

  13, función de absorción de hidrógeno

  Aleación Ti-50% Fe (fracción atómica), tiene la capacidad de absorber hidrógeno en gran cantidad. Con esta característica de la aleación Ti-Fe, el hidrógeno se puede almacenar de forma segura, es decir, los cilindros de gas de acero a alta presión no se utilizan necesariamente para almacenar hidrógeno. En determinadas condiciones, la aleación de Ti-Fe de almacenamiento de hidrógeno también puede liberar hidrógeno, por lo que se denomina material de almacenamiento de hidrógeno. 

Más sobre este texto original Se requiere el texto original para obtener información adicional sobre la traducción

Envíe sus comentarios

Paneles laterales