Титан - це елемент з атомним номером 22 у періодичній системі, четвертий цикл елементів підгрупи, тобто група IV B, крім титану, є цирконій, гафній, і їх загальними характеристиками є висока температура плавлення, при кімнатній температурі на його поверхні утворюється стійка оксидна плівка.
Десять характеристик титану
1. мала щільність, висока міцність, велика питома міцність
Щільність титану становить 4,51 г/см3, що становить 57% сталі, титан менш ніж удвічі важчий за алюміній, а його міцність втричі перевищує міцність алюмінію. Питома міцність (співвідношення міцності/щільності) титанового сплаву є найбільшою серед звичайних промислових сплавів (див. таблицю 1), а питома міцність титанового сплаву в 3,5 рази більша, ніж у нержавіючої сталі, в 1,3 рази, ніж у алюмінієвого сплаву, і в 1,7 рази. що з магнієвого сплаву, тому це важливий конструкційний матеріал для аерокосмічної промисловості.
2. чудова стійкість до корозії
Пасивність титану залежить від наявності оксидної плівки, а його корозійна стійкість в окисних середовищах значно краща, ніж у відновних. У відновних середовищах відбувається висока швидкість корозії. Титан не піддається корозії в деяких корозійних середовищах, таких як морська вода, вологий хлор, розчини хлориту та гіпохлориту, азотна кислота, хромова кислота, хлориди металів, сульфіди та органічні кислоти. Однак у середовищі, яке реагує з титаном з утворенням водню (такому як соляна кислота та сірчана кислота), титан зазвичай має високу швидкість корозії. Однак, якщо до кислоти додати невелику кількість окислювача, на поверхні титану утворюється плівка пасивації. Тому в суміші сильна сірчана кислота - азотна кислота або соляна кислота - азотна кислота і навіть у соляній кислоті, що містить вільний хлор, титан стійкий до корозії. Захисна оксидна плівка титану часто утворюється, коли метал потрапляє на воду, навіть у невеликій кількості води або водяної пари. Якщо титан піддається впливу сильного окислювального середовища, в якому зовсім відсутня вода, відбуватиметься швидке окислення та виникнуть бурхливі реакції, і навіть часто буде відбуватися самозаймання. Такі явища відбувалися під час реакції титану з димлячою азотною кислотою, що містить надмірну кількість оксиду азоту, і титану з сухим газоподібним хлором. Отже, щоб запобігти такому типу реакції, має бути певний a
3. хороша термостійкість
Зазвичай алюміній при 150 °C, нержавіюча сталь при 310 °C, яка втратила початкові властивості, тоді як титановий сплав при приблизно 500 °C все ще зберігає хороші механічні властивості. Коли швидкість літака перевищує швидкість звуку в 2,7 рази, температура поверхні конструкції літака досягає 230 градусів, алюмінієвий і магнієвий сплав не можна використовувати, а титановий сплав може відповідати вимогам. Титан має хорошу термостійкість, і його використовують у дисках і лопатках компресора авіадвигуна та обшивці задньої частини фюзеляжу літака.
4.хороша продуктивність при низьких температурах
Міцність деяких титанових сплавів (таких як Ti-5AI-2.5SnELI) зростає зі зниженням температури, але пластичність не зменшується значно, і вони все ще мають хорошу пластичність і в’язкість за низьких температур , який підходить для використання при наднизьких температурах. Його можна використовувати в ракетних двигунах на сухому рідкому водні та рідкому кисні або в пілотованих космічних кораблях як наднизькотемпературні контейнери та резервуари для зберігання.
5. Відсутність магнітного поля
Титан немагнітний, використовується в корпусі підводного човна, не викличе вибуху міни.
6. мала теплопровідність
Теплопровідність титану невелика, всього 1/5 сталі, 1/13 алюмінію і 1/25 міді. Погана теплопровідність є недоліком титану, але в деяких випадках цю властивість титану можна використовувати.
7. Низький модуль пружності
Модуль пружності титану становить лише 55% від модуля пружності сталі, і низький модуль пружності є недоліком при використанні в якості конструкційного матеріалу
8. міцність на розрив і межа текучості дуже близькі
Міцність на розрив титанового сплаву Ti-6AI-4V становить 960 МПа, а межа текучості – 892 МПа, а різниця між ними лише 58 МПа.
9. Титан легко окислюється при високих температурах
Титан має сильну зв'язувальну силу з воднем і киснем, тому слід звернути увагу на запобігання окисленню та поглинанню водню. Зварювання титану слід проводити під захистом аргону, щоб уникнути забруднення. Титанові труби та листи повинні бути термічно оброблені під вакуумом, а мікроокислювальна атмосфера повинна контролюватися під час термічної обробки титанових поковок.
10. низька продуктивність амортизації
З титаном та іншими металевими матеріалами (мідь, сталь), виготовленими з такої ж форми та розміру годинника, з однаковою силою, щоб стукати в кожен дзвін, ви побачите, що годинник, виготовлений з титану, коливається звук, який триває довго, тобто енергія непросто зникнути, отримане від стуку годинника, тому ми говоримо, що амортизаційні характеристики титану низькі.
Три особливі функції титану
1
Функція пам'яті форми
Відноситься до сплаву Ti-50%Ni (атомарний), який за певних температурних умов може відновити свою первинну форму, що називається сплавом із пам’яттю форми.
2
Надпровідна функція
Відноситься до сплаву Nb-Ti, коли температура падає до абсолютного нуля, дріт, виготовлений зі сплаву Nb-Ti, втратить опір, будь-який великий струм через нього, дріт не нагрівається, немає споживання енергії, Nb-Ti називається надпровідним матеріалом.
3
Функція зберігання водню
Відноситься до сплаву Ti-50%Fe (атомарного), який має здатність поглинати велику кількість водню. Використовуючи цю властивість Ti-Fe, можна безпечно зберігати водень, тобто для зберігання водню не обов’язково використовувати сталеві балони високого тиску. За певних умов водень також може вивільнятися Ti-Fe, який називають матеріалом для зберігання енергії.