Átfogó kutatási jelentés a titán és a titánötvözetekről: Alapvető jellemzők, kutatási haladás és jövőbeli kihívások

1 A titán- és titánötvözetek alapvető fizikai és kémiai tulajdonságai
A titán, mint stratégiai fényfém, pótolhatatlan pozíciót foglal el a magas - end ipari mezőben, kiváló specifikus szilárdságával (szilárdság/sűrűség arány) és az összes - környezeti korrózióállóság. A titán sűrűsége mindössze 4,51 g/cm3 (kb. 57% acél), de szilárdsága egyenértékű a magas - szilárdsági acélé, így a fém anyagok között a legnagyobb specifikus szilárdság. A titán kristályszerkezete hatszögletű bezárás - csomagolt (HCP, fázis) 882 fok alatt, és a test - központosított köbméter (BCC, fázis) 882 fok felett van. Ez a fázisváltási tulajdonság gazdag lehetőségeket kínál az ötvözet tervezéséhez.

 

1.1 Mechanikai és környezeti alkalmazkodóképesség magas és alacsony hőmérsékleti teljesítmény: A titánötvözetek továbbra is jó szilárdságot tartanak fenn a 450 - 600 fokos tartományban, például a Ti - 6AL-4V, amely 400 foknál több mint 500 MPa hozamszilárdságot tart fenn. Az alacsony hőmérsékleti teljesítmény még kiemelkedőbb. A TA7 ötvözet -253 fokos folyékony hidrogén hőmérsékleten történő meghosszabbodása meghaladja a 12%-ot, így ez a repülőgép -kriogén üzemanyag -tartályok előnyben részesített anyaga. Korrózióállósági mechanizmus: A sűrű tio₂ passzivációs film (vastagság 5-20 nm) képződik a titán felületén, így korróziós sebessége a tengervíz, a klór-licali és a savas közegben 0,001 mm/a. A pontozással és a stressz -korrózió -repedéssel szembeni ellenállása (SCC) szignifikánsan jobb, mint a rozsdamentes acélé, és "Ocean Metal" néven ismert. Biokompatibilitás: A tiszta titán önorrózióáramának sűrűsége a szimulált testfolyadékokban csak 2,24 × 10⁻⁸ A/cm², és a fémionok felszabadulásának hiánya alapvető anyagmá teszi a mesterséges ízületek és a fogászati ​​implantátumok számára.

 

1.2 A velejáró feldolgozási kihívások hővezetési hibái: A hővezető képesség csak 17 W/m · K (alumínium 1/14), és a vágási zóna hőmérséklete olyan magas, mint 1000 fok, ami felgyorsítja a szerszám kopását. Magas kémiai aktivitás: O, N és H -vel reagál magas hőmérsékleten, hogy 50 - 200 μm edzett réteget generáljon, amely a feldolgozáshoz inert légkör védelmét igényli. Alacsony elasztikus modulus: kb. 110 GPa (1/2 acél), ami súlyos feldolgozást eredményez, és nehézségeket okozhat a vékonyfalú alkatrészek kialakulásának ellenőrzésében.