tubos de liga de titânio e outros materiais de titânio

1, pequena densidade, alta resistência, alta resistência específica

  A densidade do titânio é 4,51g / cm3, que é 57% do aço, que é apenas um pouco mais da metade do aço, menos do que o dobro do alumínio e três vezes mais forte do que o alumínio. A resistência específica da liga de titânio é a maior entre as ligas industriais comumente usadas. A resistência específica da liga de titânio é 3,5 vezes a do aço inoxidável, 1,3 vezes a da liga de alumínio e 1,7 vezes a da liga de magnésio. Portanto, é um material estrutural indispensável para a indústria aeroespacial.

  A densidade e a resistência específica do titânio e outros metais são comparadas na Tabela 1-1.

   Tabela 1-1 Comparação de densidade e resistência específica entre titânio e outros metais

Metal Titânio (liga) Ferro Alumínio (liga) Magnésio (liga) Aço de alta resistência

Densidade / (g · cm-3) Força específica 4,5 (29) 7,87 - 2,7 (21) 1,74 (16) - 23

 

  2, excelente resistência à corrosão

  A passivação do titânio depende da existência de filme de óxido. Sua resistência à corrosão em meios oxidantes é muito melhor do que em meios redutores, e corrosão de alta taxa pode ocorrer em meios redutores. O titânio não é corroído em alguns meios corrosivos, como água do mar, cloro úmido, soluções de clorito e hipoclorito, ácido nítrico, ácido crômico, cloretos metálicos, sulfetos e ácidos orgânicos. No entanto, no meio que reage com o titânio para produzir hidrogênio (como o ácido clorídrico e o ácido sulfúrico), o titânio geralmente apresenta uma taxa de corrosão maior. No entanto, se uma pequena quantidade de oxidante for adicionada ao ácido, o titânio formará um filme de passivação. Portanto, o titânio é resistente à corrosão em uma mistura de ácido sulfúrico-ácido nítrico ou ácido clorídrico-ácido nítrico, mesmo em ácido clorídrico contendo cloro livre. A película protetora de óxido de titânio é freqüentemente formada quando o metal toca a água, mesmo na presença de uma pequena quantidade de água ou vapor d'água. Se o titânio for exposto a um ambiente de forte oxidação sem água, ele pode se oxidar rapidamente e produzir uma reação de combustão violenta, muitas vezes espontânea. Esse tipo de comportamento tem ocorrido na reação do titânio com ácido nítrico fumante contendo excesso de óxidos de nitrogênio e titânio com gás cloro seco. Porém, para evitar a ocorrência de reações neste estado, é necessária uma certa quantidade de água. freqüentemente reação de combustão espontânea. Esse tipo de comportamento tem ocorrido na reação do titânio com ácido nítrico fumante contendo excesso de óxidos de nitrogênio e titânio com gás cloro seco. Porém, para evitar a ocorrência de reações neste estado, é necessária uma certa quantidade de água. freqüentemente reação de combustão espontânea. Esse tipo de comportamento tem ocorrido na reação do titânio com ácido nítrico fumante contendo excesso de óxidos de nitrogênio e titânio com gás cloro seco. Porém, para evitar a ocorrência de reações neste estado, é necessária uma certa quantidade de água.

  3, boa resistência ao calor

   Geralmente, o alumínio perde suas propriedades mecânicas superiores originais a 150 ° C e o aço inoxidável a 310 ° C, enquanto as ligas de titânio ainda mantêm boas propriedades mecânicas a cerca de 500 ° C. Quando a velocidade da aeronave atinge 2,7 vezes a velocidade do som, a temperatura da superfície do mecanismo da aeronave atinge 230 ° C. As ligas de alumínio e magnésio não podem mais ser usadas, enquanto as ligas de titânio podem atender aos requisitos. O titânio tem boa resistência ao calor. É adequado para os discos e lâminas da turbina dos compressores dos motores aeronáuticos e para o revestimento da fuselagem traseira dos aviões.

  4, bom desempenho em baixa temperatura

  A resistência de algumas ligas de titânio (como Ti-5Al-2.5SnELI) aumenta com a diminuição da temperatura, mas a plasticidade não é muito reduzida. Ele ainda apresenta boa ductilidade e tenacidade em baixas temperaturas e é adequado para uso em temperaturas ultrabaixas. Ele pode ser usado em motores de foguete de hidrogênio líquido e oxigênio líquido, ou como contêineres de temperatura ultrabaixa e tanques de armazenamento em espaçonaves tripuladas.

  5, não magnético

  O titânio não é magnético. É usado em projéteis submarinos e não causará explosões em minas.

  6, pequena condutividade térmica

  A condutividade térmica do titânio e outros metais são comparados na seguinte tabela:

Metal Ti Al Fe Cu

Condutividade térmica / W · (m · K) 17 212 85 255

 

  A condutividade térmica do titânio é pequena, apenas 1/5 do aço, 1/13 do alumínio e 1/25 do cobre. A baixa condutividade térmica é uma deficiência do titânio, mas esse recurso do titânio pode ser usado em algumas situações.

  7, o módulo de elasticidade é pequeno

Metal Ti Al Fe

Módulo de elasticidade / GPa 108 72 196

 

  O módulo de elasticidade do titânio é cerca de 55% do do ferro. Quando usado como um material estrutural, o baixo módulo de elasticidade é uma desvantagem.

   8. A resistência à tração está perto da resistência ao escoamento

  A liga de titânio Ti-6Al-4V tem uma resistência à tração de 960 MPa e uma resistência ao escoamento de 892 MPa. A diferença entre os dois é de apenas 58Mpa.

  A comparação entre a resistência à tração e a resistência ao escoamento do titânio e outros metais é mostrada na tabela a seguir:

Liga de titânio de resistência (Ti-6Al-4V) 18-8 liga de alumínio de aço inoxidável

Resistência à tração 960 608 470

Força de escoamento 892 255 294

 

   9. O titânio é facilmente oxidado em alta temperatura

   O titânio tem uma forte força de ligação com o hidrogênio e o oxigênio, portanto, deve-se tomar cuidado para evitar a oxidação e a absorção de hidrogênio. A soldagem de titânio deve ser realizada sob proteção de argônio para evitar contaminação. Tubos de titânio e placas finas devem ser tratados termicamente sob vácuo e forjados de titânio devem ser controlados com uma atmosfera micro-oxidante durante o tratamento térmico.

  10, baixa resistência ao amortecimento

Use titânio e outros materiais metálicos (cobre, aço) para fazer relógios com exatamente o mesmo formato e tamanho. Se você bater cada relógio com a mesma força, verá que o relógio feito de titânio oscila e o som dura muito tempo. A energia dada ao sino ao tocar não desaparece facilmente.

  Funções especiais de titânio e materiais processados ​​de liga de titânio:

  11, função de memória de forma

  Liga Ti-50% Ni (fração atômica), sob certas condições de temperatura, tem a capacidade de restaurar sua forma original, por isso é chamada de liga de titânio com memória de forma.

  12, função supercondutora

  Liga NbTi, quando a temperatura cai para próximo do zero absoluto, o fio feito de liga NbTi perde resistência e pode passar correntes arbitrariamente grandes. O fio não gera calor e não consome energia. Portanto, a liga NbTi é chamada de material supercondutor.

  13 、 Função de absorção de hidrogênio

  Liga Ti-50% Fe (fração atômica), tem a capacidade de absorver hidrogênio em grande quantidade. Usando este recurso da liga de Ti-Fe, o hidrogênio pode ser armazenado com segurança, ou seja, cilindros de gás de alta pressão de aço não são necessariamente usados ​​para armazenar hidrogênio. Sob certas condições, a liga de Ti-Fe de armazenamento de hidrogênio também pode liberar hidrogênio, por isso é chamada de material de armazenamento de hidrogênio. 

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