คุณสมบัติและการวิเคราะห์ไทเทเนียม

คุณสมบัติทนความร้อนของไทเทเนียม

โดยปกติแล้วอลูมิเนียมจะอยู่ที่ 150 องศา สแตนเลสที่ 310 องศาซึ่งสูญเสียประสิทธิภาพเดิม ในขณะที่โลหะผสมไททาเนียมที่ 500 ~ 600 องศาหรือประมาณนั้นยังคงรักษาคุณสมบัติทางกลที่ดี เมื่อความเร็วของเครื่องบินถึง 2.7 มัค อุณหภูมิพื้นผิวของโครงสร้างเครื่องบินจะสูงถึง 230 องศา ไม่สามารถใช้โลหะผสมอลูมิเนียมและโลหะผสมแมกนีเซียมได้ ในขณะที่โลหะผสมไทเทเนียมสามารถตอบสนองความต้องการได้ ประสิทธิภาพการทนความร้อนของไทเทเนียมนั้นดี ใช้สำหรับจานคอมเพรสเซอร์และใบมีดของเครื่องยนต์เครื่องบิน และผิวหนังของลำตัวด้านหลังของเครื่องบิน

ประสิทธิภาพอุณหภูมิต่ำของไทเทเนียม

โลหะผสมไทเทเนียมบางชนิด (เช่น Ti-5Al-2.5SnELI) มีความแข็งแรงเมื่ออุณหภูมิลดลงและเพิ่มขึ้น แต่ความเป็นพลาสติกของการลดลงไม่มากนัก ที่อุณหภูมิต่ำยังคงมีความเหนียวและความเหนียวที่ดี เหมาะสำหรับใช้ในอุณหภูมิต่ำเป็นพิเศษ สามารถใช้กับไฮโดรเจนเหลว เครื่องยนต์จรวดออกซิเจนเหลว หรือในยานอวกาศที่มีคนขับสำหรับภาชนะและถังเก็บอุณหภูมิต่ำพิเศษ

แม่เหล็กไทเทเนียมและการใช้งาน

ไทเทเนียมนั้นไม่ใช่แม่เหล็ก โลหะผสมไทเทเนียมที่ไม่มีเหล็กก็ไม่ใช่แม่เหล็กเช่นกัน จึงสามารถหลีกเลี่ยงการรบกวนจากแม่เหล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพ ใช้ในตัวเรือดำน้ำจะไม่ทำให้เกิดการระเบิดของทุ่นระเบิด นอกจากจะใช้ในการผลิตการป้องกันประเทศ กองทัพอากาศ และอาวุธแล้ว ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในวิศวกรรมทางรถไฟ การสื่อสาร การบินและอวกาศ การบิน ห้องปฏิบัติการไฮเทค โรงพยาบาล (การสแกน การเอ็กซ์เรย์ การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก คลื่นไฟฟ้าหัวใจ ภาพรังสีแคโทด หลอด), ยา, อุตสาหกรรมนิวเคลียร์, เรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์, สเปกโตรมิเตอร์แม่เหล็ก, แม่เหล็กเทสลาสูง, งานกลางแจ้ง, การก่อสร้างท่าเรือ, การดำน้ำลึก, อุตสาหกรรมเคมี, การดับเพลิง, การแยกเกลือออกจากน้ำทะเล, การต่อเรือ, แท่นขุดเจาะน้ำมันและก๊าซนอกชายฝั่ง, อุตสาหกรรมเกลือ ฯลฯ

การนำความร้อนของไทเทเนียม

ศักยภาพของโลหะผสมไททาเนียมมีอัตราน้อย เช่น ร้อนเร็ว ถ่ายเทความร้อนช้า ค่าการนำความร้อนมีเพียง 1/5 ของเหล็ก อลูมิเนียม 1/13 ทองแดง 1/25 การนำความร้อนต่ำถือเป็นข้อเสียของไทเทเนียม แต่ในบางโอกาสคุณลักษณะนี้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ในไทเทเนียม

โมดูลัสความยืดหยุ่นของไทเทเนียม

โมดูลัสความยืดหยุ่นของไทเทเนียมมีค่าเพียงครึ่งหนึ่งของเหล็ก และโมดูลัสความยืดหยุ่นต่ำถือเป็นข้อเสียเมื่อใช้เป็นวัสดุโครงสร้าง ทำให้ง่ายต่อการงอ

ความต้านแรงดึงและความต้านแรงดึงของไทเทเนียม

โลหะผสมไทเทเนียม Ti-6Al-4V มีความต้านทานแรงดึง 960MPa และความแข็งแรงครากที่ 892MPa โดยมีความแตกต่างเพียง 58MPa คุณลักษณะนี้ส่งผลให้ไทเทเนียมมีการเด้งกลับในระหว่างการประมวลผล ซึ่งจำเป็นต้องแก้ไขให้ได้

ไทเทเนียมที่อุณหภูมิสูง

ไทเทเนียมที่มีไฮโดรเจน ออกซิเจน แรงยึดเกาะสูง เราต้องใส่ใจกับการป้องกันการเกิดออกซิเดชันและการดูดซับไฮโดรเจน การเชื่อมไทเทเนียมควรดำเนินการภายใต้การป้องกันอาร์กอนเพื่อป้องกันการปนเปื้อน ท่อและแผ่นไทเทเนียมควรได้รับการบำบัดความร้อนภายใต้สุญญากาศ ไทเทเนียมตีขึ้นรูปด้วยความร้อนเพื่อควบคุมบรรยากาศไมโครออกซิไดซ์

คุณสมบัติป้องกันการหน่วงของไทเทเนียมและการใช้งาน

ไทเทเนียมและวัสดุโลหะอื่นๆ (ทองแดง, เหล็ก) ที่ทำขึ้นจากรูปทรงและขนาดของระฆังเหมือนกันด้วยแรงที่เท่ากันในการตีระฆังที่แตกต่างกัน เราพบว่านาฬิกาที่ทำจากไทเทเนียมจะแกว่งตามเสียงนั้นคงอยู่เป็นเวลานาน นั่นคือการตีพลังงานที่มอบให้กับระฆังนั้นไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะหายไป ซึ่งหมายความว่าประสิทธิภาพการหน่วงของไทเทเนียมต่ำ การใช้ไทเทเนียมเพื่อสร้างเครื่องดนตรีที่หลากหลาย

ฟังก์ชั่นพิเศษสามประการของไทเทเนียมและโลหะผสมไทเทเนียม

ฟังก์ชันหน่วยความจำรูปร่างของไทเทเนียม ฟังก์ชันตัวนำยิ่งยวด และฟังก์ชันการดูดซับไฮโดรเจน เรียกว่าฟังก์ชันพิเศษสามประการของไทเทเนียมและโลหะผสมไทเทเนียม

ฟังก์ชั่นหน่วยความจำรูปร่างของไทเทเนียม

โลหะผสม Ti-Ni สัดส่วนหนึ่งสามารถคืนรูปร่างเดิมได้ที่อุณหภูมิหนึ่ง ซึ่งหมายความว่ามีฟังก์ชันหน่วยความจำรูปร่าง และวัสดุนี้เรียกว่าโลหะผสมหน่วยความจำรูปร่าง ปัจจุบันโลหะผสมหน่วยความจำรูปร่างถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการบินและอวกาศ เรือ อาวุธ การใช้งานทางการแพทย์และอุตสาหกรรม

ความเป็นตัวนำยิ่งยวดของไทเทเนียม

เมื่ออุณหภูมิลดลงจนใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ ลวดที่ทำจากโลหะผสม Nb-Ti จะสูญเสียความต้านทานและกลายเป็นตัวนำยิ่งยวด เมื่อกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ไหลผ่านสายไฟ จะไม่ร้อนขึ้น และไม่มีการใช้พลังงาน ดังนั้น Nb-Ti จึงเรียกว่าวัสดุตัวนำยิ่งยวด

ฟังก์ชั่นการดูดซับไฮโดรเจนของไทเทเนียม

สัดส่วนหนึ่งของโลหะผสม Ti-Fe มีความสามารถในการดูดซับไฮโดรเจนจำนวนมาก ด้วยการใช้คุณสมบัตินี้ ไฮโดรเจนจึงสามารถจัดเก็บได้อย่างปลอดภัย และภายใต้เงื่อนไขบางประการ โลหะผสม Ti-Fe ยังสามารถใช้เพื่อปล่อยไฮโดรเจนได้ ทำให้การใช้กระบอกเหล็กแรงดันสูงนอกเหนือจากการจัดเก็บไฮโดรเจนเป็นทางเลือกเพิ่มเติม คุณสมบัตินี้เรียกว่าฟังก์ชันดูดซับไฮโดรเจนของไทเทเนียม และวัสดุที่มีฟังก์ชันนี้เรียกว่าวัสดุกักเก็บพลังงาน