tubi in lega di titanio e altri materiali in titanio

1, piccola densità, forza specifica ad alta resistenza e alta

  La densità del titanio è 4,51 g / cm3, che è il 57% dell'acciaio, che è solo poco più della metà dell'acciaio, meno del doppio di quella dell'alluminio e tre volte più resistente dell'alluminio. La forza specifica della lega di titanio è la più grande tra le leghe industriali comunemente utilizzate. La forza specifica della lega di titanio è 3,5 volte quella dell'acciaio inossidabile, 1,3 volte quella della lega di alluminio e 1,7 volte quella della lega di magnesio. Pertanto, è un materiale strutturale indispensabile per l'industria aerospaziale.

  La densità e la resistenza specifica del titanio e di altri metalli sono confrontate nella Tabella 1-1.

   Tabella 1-1 Confronto di densità e resistenza specifica tra titanio e altri metalli

Metallo Titanio (lega) Ferro Alluminio (lega) Magnesio (lega) Acciaio ad alta resistenza

Densità / (g · cm-3) Forza specifica 4,5 (29) 7,87 - 2,7 (21) 1,74 (16) - 23

 

  2, eccellente resistenza alla corrosione

  La passivazione del titanio dipende dall'esistenza del film di ossido. La sua resistenza alla corrosione nei fluidi ossidanti è molto migliore di quella nei fluidi riducenti e la corrosione ad alta velocità può verificarsi nei fluidi riducenti. Il titanio non è corroso in alcuni mezzi corrosivi, come acqua di mare, cloro umido, soluzioni di clorito e ipoclorito, acido nitrico, acido cromico, cloruri metallici, solfuri e acidi organici. Tuttavia, nel mezzo che reagisce con il titanio per produrre idrogeno (come acido cloridrico e acido solforico), il titanio ha generalmente una maggiore velocità di corrosione. Tuttavia, se una piccola quantità di ossidante viene aggiunta all'acido, il titanio formerà una pellicola di passivazione. Pertanto, il titanio è resistente alla corrosione in una miscela di acido solforico-acido nitrico o acido cloridrico-acido nitrico, anche in acido cloridrico contenente cloro libero. La pellicola protettiva di ossido di titanio si forma spesso quando il metallo tocca l'acqua, anche in presenza di una piccola quantità di acqua o vapore acqueo. Se il titanio è esposto a un forte ambiente ossidante senza acqua, può ossidarsi rapidamente e produrre una reazione di combustione violenta, spesso spontanea. Questo tipo di comportamento si è verificato nella reazione del titanio con acido nitrico fumante contenente ossidi di azoto in eccesso e titanio con cloro gassoso secco. Tuttavia, per prevenire il verificarsi di reazioni in questo stato, è necessaria una certa quantità di acqua. reazione di combustione spesso spontanea. Questo tipo di comportamento si è verificato nella reazione del titanio con acido nitrico fumante contenente ossidi di azoto in eccesso e titanio con cloro gassoso secco. Tuttavia, per prevenire il verificarsi di reazioni in questo stato, è necessaria una certa quantità di acqua. reazione di combustione spesso spontanea. Questo tipo di comportamento si è verificato nella reazione del titanio con acido nitrico fumante contenente ossidi di azoto in eccesso e titanio con cloro gassoso secco. Tuttavia, per prevenire il verificarsi di reazioni in questo stato, è necessaria una certa quantità di acqua.

  3, buona resistenza al calore

   In generale, l'alluminio perde le sue proprietà meccaniche superiori originali a 150 ° C e l'acciaio inossidabile a 310 ° C, mentre le leghe di titanio mantengono ancora buone proprietà meccaniche a circa 500 ° C. Quando la velocità del velivolo raggiunge 2,7 volte la velocità del suono, la temperatura superficiale del meccanismo del velivolo raggiunge i 230 ° C. Le leghe di alluminio e magnesio non possono più essere utilizzate, mentre le leghe di titanio possono soddisfare i requisiti. Il titanio ha una buona resistenza al calore. È adatto per i dischi delle turbine e le pale dei compressori dei motori aeronautici e per la pelle della fusoliera posteriore degli aeroplani.

  4, buone prestazioni a bassa temperatura

  La resistenza di alcune leghe di titanio (come Ti-5Al-2.5SnELI) aumenta con la diminuzione della temperatura, ma la plasticità non si riduce di molto. Ha ancora una buona duttilità e tenacità alle basse temperature ed è adatto per l'uso a temperature ultra basse. Può essere utilizzato su motori a razzo a idrogeno liquido e ossigeno liquido, o come contenitori a temperatura ultra bassa e serbatoi di stoccaggio su veicoli spaziali con equipaggio.

  5, non magnetico

  Il titanio non è magnetico. Viene utilizzato nei proiettili sottomarini e non causerà esplosioni di mine.

  6, piccola conducibilità termica

  La conducibilità termica del titanio e di altri metalli viene confrontata nella tabella seguente:

Metallo Ti Al Fe Cu

Conduttività termica / W · (m · K) 17212 85255

 

  La conducibilità termica del titanio è piccola, solo 1/5 dell'acciaio, 1/13 dell'alluminio e 1/25 del rame. Una scarsa conduttività termica è un difetto del titanio, ma questa caratteristica del titanio può essere utilizzata in alcune situazioni.

  7, il modulo di elasticità è piccolo

Metal Ti Al Fe

Modulo elastico / GPa 108 72196

 

  Il modulo di elasticità del titanio è circa il 55% di quello del ferro. Quando viene utilizzato come materiale strutturale, il basso modulo di elasticità è uno svantaggio.

   8. La resistenza alla trazione è vicina alla resistenza allo snervamento

  La lega di titanio Ti-6Al-4V ha una resistenza alla trazione di 960 MPa e una resistenza allo snervamento di 892 MPa. La differenza tra i due è solo 58Mpa.

  Il confronto tra il carico di rottura e il limite di snervamento del titanio e di altri metalli è mostrato nella tabella seguente:

Forza Lega di titanio (Ti-6Al-4V) Lega di alluminio acciaio inossidabile 18-8

Resistenza alla trazione 960608 470

Limite di snervamento 892255294

 

   9. Il titanio è facilmente ossidabile ad alta temperatura

   Il titanio ha una forte forza di legame con l'idrogeno e l'ossigeno, quindi è necessario prestare attenzione per prevenire l'ossidazione e l'assorbimento di idrogeno. La saldatura del titanio deve essere eseguita sotto protezione con argon per prevenire la contaminazione. I tubi in titanio e le piastre sottili devono essere trattati termicamente sotto vuoto e i forgiati in titanio devono essere controllati con un'atmosfera micro-ossidante durante il trattamento termico.

  10, bassa resistenza allo smorzamento

Usa il titanio e altri materiali metallici (rame, acciaio) per creare orologi esattamente della stessa forma e dimensione. Se colpisci ogni orologio con la stessa forza, scoprirai che l'orologio in titanio oscilla e il suono dura a lungo. L'energia data alla campana percuotendo non scompare facilmente.

  Funzioni speciali dei materiali lavorati in titanio e leghe di titanio:

  11, funzione di memoria di forma

  Lega Ti-50% Ni (frazione atomica), in determinate condizioni di temperatura, ha la capacità di ripristinare la sua forma originale, quindi si chiama lega di titanio a memoria di forma.

  12, funzione superconduttrice

  Lega NbTi, quando la temperatura scende vicino allo zero assoluto, il filo in lega NbTi perde resistenza e può passare correnti arbitrariamente grandi. Il filo non genera calore e non consuma energia. Pertanto, la lega NbTi è chiamata materiale superconduttore.

  13, funzione di assorbimento dell'idrogeno

  La lega Ti-50% Fe (frazione atomica) ha la capacità di assorbire l'idrogeno in grande quantità. Utilizzando questa caratteristica della lega Ti-Fe, l'idrogeno può essere immagazzinato in modo sicuro, ovvero le bombole di gas ad alta pressione in acciaio non sono necessariamente utilizzate per immagazzinare l'idrogeno. In determinate condizioni, la lega Ti-Fe per lo stoccaggio dell'idrogeno può anche rilasciare idrogeno, quindi è chiamato materiale per l'immagazzinamento dell'idrogeno. 

Ulteriori informazioni su questo testo di origine Testo di origine richiesto per ulteriori informazioni sulla traduzione

Invia feedback

Pannelli laterali

Chat with us