钛为什么能成为金属中的佼佼者?

发表时间:2024-07-02 18:22:57 作者: 铝制机箱

产品介绍

  钛金属自从在二十世纪初被发现以来,由于其相对密度小、耐热性和抵抗腐蚀能力好及结构强度高等特点,钛及其合金一直得到普遍的研究和应用。相较于纯金属,钛合金拥有更多更好的特性,因此被应用在各种场景中。并且伴随着科技的进步,钛合金已成为新技术、新设备及新工艺不可或缺的材料,其相关产业已进入一个全新的历史发展时期。

  钛是一种银白色金属,在金属分类中被归类为稀有轻金属。其熔点为1668℃,从体心立方晶格的β相到密排六方晶格的α相,或α相向β相的转变,相变点为882°C。与其他金属相比,钛在化学物质和机械性能方面具有自己的特性。

  金属钛的密度为4.51g/cm³,高于铝而低于钢、铜、镍,但比强度高于铝合金和高强合金钢。比强度高说明了金属材料轻和高强度,所以钛又是一种轻型高强度的金属结构材料。钛的比强度高,使其在航空、宇航、导弹、兵器等尖端技术发展中被大量采用。在普通工业中,如非常快速地旋转的发电机护环,蒸汽透平的大叶片、高档自行车、高尔夫球杆、跳高用的撑杆等都使用了钛及钛合金。

  钛的弹性模量在室温下为106.4GMPa,是钢的57%。这表明钛抵抗正应变的能力低于钢的能力,因此钛的使用受到限制,并且它不适用于刚性结构部件。但是,在钛长管束换热器中,采用挡板设计克服了刚度极差的缺点,即使在振动条件下使用效果也很好。

  从上表能够准确的看出:钛在环境和温度高于300℃条件下使用,弹性模量有较大幅度下降。所以,在较高温度下选用钛设备时,在设计上取环境和温度上限的E值为宜。

  金属钛的传热机制主要是电子导热,其次是晶格导热。实测的结果,钛的导热系数0.1507J,是低碳钢的五分之一,铜的二十五分之一,与不锈钢相近。钛的导热系数虽小,但可以在用来制作攀岩的岩钉,其钛质岩钉不仅质轻且不会摩擦导热,是登山运动员选择的理想材料。

  钛的屈强比(抗拉强度/屈服强度)高,导致金属钛材料在成形时塑性变形差。再加上钛的屈服极限比弹性模量的比值大,所以钛成型时的回弹能力较大。

  钛的这种特性,使我们找到了最佳的加工和成形条件——温成形,它避免了由钛的高回弹性和高屈服比引起的应力和应力开裂,并避免钛在氢脆中引起的氢气吸收高于400°C。这也是在普通工业中使用钛设备时指定环境和温度不超过315°C的原因之一。

  钛是无磁性金属,在很大的磁场中也不会被磁化,钛制心脏起搏器不受雷雨天气的影响,且与人体组织及血液有好的相溶性,所以被医疗界采用。

  金属钛受到机械振动、电振动后,与钢、铜金属相比,其自身振动衰减时间最长。利用钛的这一性能可作音叉、医学上的超声粉碎机振动元件和高级音响扬声器的振动薄膜等。

  新型钛合金可在600℃或更高的温度下经常使用。随着航空、宇航工业的发展,其发动的盘、叶片、后机身、导向器、进气机匝等部件使用了耐热钛合金。

  钛合金TA7(Ti-5Al-2.5Sn),TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等为代表的低温钛合金,其强度随温度的降低而提高,但塑性变化却不大。在-196-253℃低温下保持较好的延性及韧性,避免了金属冷脆性,是低温容器,贮箱等设备的理想材料。

  钛是一种化学性质非常活泼的金属,在高温下可与许多元素和化合物发生反应。钛吸气主要指高温下与碳、氢、氮、氧发生反应。

  钛是一种非常活泼的金属,其平衡电位很低,在介质中的热力学腐蚀倾向大。但实际上钛在许多介质中很稳定,如钛在氧化性、中性和弱还原性等介质中是耐腐蚀的。这是因为钛和氧有很大的亲和力,在空气中或含氧的介质中,钛表面生成一层致密的、附着力强、惰性大的氧化膜,保护了钛基体不被腐蚀。即使由于机械磨损也会很快自愈或重新再生,这表明了钛是具有着强烈钝化倾向的金属。

  目前钛已成为企业采用新工艺、新技术,和生产设备大型化、自动化、安全可靠、长时间运行的必不可少的金属材料之一。

  ii 阻止物体继续运动。当物体收到外部作用力作用而振动时,会产生一种使外力衰减的反力,称为阻尼力(或减震力)