คุณรู้คุณสมบัติทั้ง 10 ประการของไทเทเนียมหรือไม่?

1 ความหนาแน่นต่ำ ความแข็งแรงสูง ความแข็งแรงเฉพาะ ความหนาแน่นของไทเทเนียมคือ 4.51g/cm3 เหล็ก 57% ไทเทเนียมมีน้ำหนักน้อยกว่าอะลูมิเนียมสองเท่า และแข็งแกร่งกว่าอะลูมิเนียมถึงสามเท่า ความแข็งแรงเฉพาะของโลหะผสมไทเทเนียม (อัตราส่วนความแข็งแรง / ความหนาแน่น) มักใช้ในโลหะผสมอุตสาหกรรมที่ใหญ่ที่สุด (ดูตารางที่ 1) ความแข็งแรงเฉพาะของโลหะผสมไทเทเนียมคือสแตนเลส 3.5 เท่า อลูมิเนียมอัลลอยด์ 1.3 เท่า โลหะผสมแมกนีเซียม 1.7 เท่า ดังนั้นจึงเป็นการบินและอวกาศ อุตสาหกรรมมีความสำคัญต่อโครงสร้างของวัสดุ ตารางที่ 1 การเปรียบเทียบความหนาแน่นและความแข็งแรงจำเพาะของไทเทเนียมและโลหะอื่น ๆ

2 ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม ความเฉื่อยของไทเทเนียมขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของฟิล์มออกไซด์ซึ่งดีกว่าในตัวกลางออกซิไดซ์มากกว่าตัวกลางรีดิวซ์ การกัดกร่อนที่มีอัตราสูงเกิดขึ้นในรีดิวซ์ตัวกลาง ไทเทเนียมไม่กัดกร่อนในตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนบางชนิด เช่น น้ำทะเล ก๊าซคลอรีนเปียก สารละลายคลอไรต์และไฮโปคลอไรต์ กรดไนตริก กรดโครมิก คลอไรด์ของโลหะ ซัลไฟด์ และกรดอินทรีย์ อย่างไรก็ตาม ในสื่อที่ทำปฏิกิริยากับไทเทเนียมเพื่อผลิตไฮโดรเจน (เช่น กรดไฮโดรคลอริกและกรดซัลฟิวริก) ไทเทเนียมมักจะมีอัตราการกัดกร่อนที่สูงกว่า อย่างไรก็ตาม หากเติมตัวออกซิไดซ์จำนวนเล็กน้อยลงในกรด จะเกิดฟิล์มทู่ขึ้นบนพื้นผิวของไททาเนียม ดังนั้น ไทเทเนียมจึงมีความทนทานต่อการกัดกร่อนในกรดซัลฟิวริกเข้มข้น-กรดไนตริกเข้มข้น หรือกรดไฮโดรคลอริก-กรดไนตริกผสมกัน และแม้แต่ในกรดไฮโดรคลอริกที่มีคลอรีนอิสระ ฟิล์มป้องกันออกไซด์ของไทเทเนียมมักเกิดขึ้นเมื่อโลหะสัมผัสกับน้ำ แม้จะมีน้ำหรือไอน้ำในปริมาณเล็กน้อยก็ตาม หากไททาเนียมสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีการออกซิไดซ์อย่างแรงโดยไม่มีน้ำโดยสิ้นเชิง จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นอย่างรวดเร็วและเกิดปฏิกิริยารุนแรง แม้กระทั่งการเผาไหม้ที่เกิดขึ้นเอง มักจะเกิดขึ้น ปรากฏการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้นเมื่อไทเทเนียมทำปฏิกิริยากับกรดไนตริกที่เป็นไอซึ่งมีไนโตรเจนออกไซด์มากเกินไป และเมื่อไทเทเนียมทำปฏิกิริยากับก๊าซคลอรีนแห้ง ดังนั้นเพื่อป้องกันปฏิกิริยาดังกล่าว จะต้องมีน้ำในปริมาณที่พอเหมาะ

3 ทนความร้อนได้ดี โดยปกติแล้วอลูมิเนียมที่ 150 องศา สแตนเลสที่ 310 องศา ซึ่งสูญเสียประสิทธิภาพเดิม และโลหะผสมไทเทเนียมที่ 500 องศาหรือประมาณนั้นยังคงรักษาคุณสมบัติทางกลที่ดี เมื่อความเร็วของเครื่องบินถึง 2.7 เท่าของความเร็วเสียง อุณหภูมิพื้นผิวของโครงสร้างเครื่องบินจะสูงถึง 230 องศา ไม่สามารถใช้โลหะผสมอลูมิเนียมและโลหะผสมแมกนีเซียมได้ ในขณะที่โลหะผสมไทเทเนียมสามารถตอบสนองความต้องการได้ ไทเทเนียมทนความร้อนได้ดี ใช้สำหรับจานคอมเพรสเซอร์และใบมีดของเครื่องยนต์อากาศยาน รวมถึงผิวลำตัวเครื่องบิน

4 ประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำที่ดี โลหะผสมไททาเนียมบางชนิด (เช่น Ti-5AI-2.5SnELI) มีความแข็งแรงเมื่ออุณหภูมิลดลงเพิ่มขึ้น แต่ความเป็นพลาสติกลดลงไม่มาก ยังคงมีความเหนียวและความเหนียวที่ดี ที่อุณหภูมิต่ำเหมาะสำหรับการใช้งานในอุณหภูมิต่ำมาก สามารถใช้ในเครื่องยนต์จรวดไฮโดรเจนเหลวและออกซิเจนเหลว หรือในยานอวกาศที่มีคนขับเพื่อใช้ภาชนะและถังเก็บอุณหภูมิต่ำพิเศษ

5. ไทเทเนียมที่ไม่ใช่แม่เหล็กไม่ใช่แม่เหล็ก ใช้สำหรับเปลือกใต้น้ำ จะไม่ทำให้เกิดการระเบิดของเหมือง

6 การนำความร้อนของไทเทเนียมขนาดเล็กและการเปรียบเทียบการนำความร้อนของโลหะอื่น ๆ แสดงในตารางที่ 2 ตารางที่ 2 การเปรียบเทียบของไทเทเนียมและการนำความร้อนของโลหะอื่น ๆ ค่าการนำความร้อนของไทเทเนียมมีขนาดเล็ก เฉพาะสำหรับเหล็กของ 1 / 5 อลูมิเนียมของ 1 / 13 ทองแดง 1/25 การนำความร้อน การนำความร้อนที่ไม่ดีถือเป็นข้อเสียของไทเทเนียม แต่ในบางโอกาส คุณสามารถใช้คุณสมบัติของไทเทเนียมนี้ได้

7 โมดูลัสความยืดหยุ่นต่ำ โมดูลัสความยืดหยุ่นของไทเทเนียมมีค่าเพียง 55% ของเหล็ก เนื่องจากเป็นวัสดุโครงสร้าง โมดูลัสความยืดหยุ่นต่ำจึงเป็นข้อเสีย

8 ความต้านทานแรงดึงและความแข็งแรงของผลผลิตใกล้เคียงกับความต้านทานแรงดึงของโลหะผสมไททาเนียม Ti-6AI-4 V ที่ 960MPa ความแข็งแรงของผลผลิตที่ 892MPa ความแตกต่างเพียง 58MPa ระหว่างทั้งสอง 9 ไทเทเนียมและโลหะอื่น ๆ เปรียบเทียบการนำความร้อน 58MPa

9. ไทเทเนียมสามารถออกซิไดซ์ได้ง่ายที่อุณหภูมิสูง ไทเทเนียมที่มีส่วนผสมของไฮโดรเจนและออกซิเจนอย่างเข้มข้น ควรใช้ความระมัดระวังเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันและการดูดซึมไฮโดรเจน การเชื่อมไทเทเนียมควรดำเนินการภายใต้การป้องกันอาร์กอนเพื่อป้องกันการปนเปื้อน ท่อและแผ่นไทเทเนียมต้องผ่านการอบชุบด้วยความร้อนในสุญญากาศ โดยไทเทเนียมจะหลอมการอบชุบด้วยความร้อนเพื่อควบคุมบรรยากาศแบบไมโครออกซิเดชัน

10. คุณสมบัติการหน่วงต่ำของไทเทเนียมและวัสดุโลหะอื่นๆ (ทองแดง เหล็ก) ที่ทำจากระฆังที่มีรูปทรงและขนาดเท่ากันทุกประการ ด้วยแรงที่เท่ากันกับระฆังแต่ละอัน จะพบว่านาฬิกาที่ทำจากไทเทเนียมจะแกว่งไปตามเสียงของนาฬิกา เสียงคงอยู่ได้ยาวนาน กล่าวคือ ผ่านพลังงานที่กระดิ่งมอบให้โดยการเคาะนั้นไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะหายไปจึงเรียกว่าไทเทเนียม ดังนั้นเราจึงว่าไทเทเนียมมีคุณสมบัติหน่วงต่ำ