Đặc điểm và ứng dụng của titan và hợp kim titan
Đặc điểm và ứng dụng của titan và hợp kim titan
Titan nguyên chất có độ bền thấp và điểm nóng chảy cao, nhưng có cường độ riêng cao, độ dẻo tốt và độ bền ở nhiệt độ thấp, khả năng chống ăn mòn tốt, dễ gia công và tạo hình. Titan nguyên chất có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời trong khí quyển và nước biển, ổn định trong axit sulfuric, axit clohydric, axit nitric và các môi trường khác. Khi độ tinh khiết của titan giảm, độ bền tăng lên và độ dẻo giảm đi rất nhiều.
Nó có hoạt tính hóa học cực cao và phản ứng mạnh với Cl, O, S, C, N, v.v. (ở nhiệt độ cao). Ở trạng thái lỏng, nó phản ứng với hầu hết các nồi nấu kim loại ngoại trừ ThO2. Nó chỉ có thể được nấu chảy trong lò hồ quang điện chân không.
Khả năng hàn tốt; hiệu suất dập tốt; nhưng khả năng chống mài mòn kém; mô đun đàn hồi thấp (120GPa), hàm lượng sắt khoảng 54%; độ dẫn nhiệt thấp và hệ số giãn nở tuyến tính. Độ dẫn nhiệt của nó thấp hơn nhiều lần so với sắt và dễ bị chênh lệch nhiệt độ và ứng suất nhiệt trong quá trình sử dụng.
Việc thêm các nguyên tố hợp kim vào titan nguyên chất sẽ cải thiện và tăng cường các đặc tính của nó để tạo thành hợp kim titan, có độ bền cao, khả năng chịu nhiệt và chống ăn mòn. Nó có đặc tính không từ tính, đặc tính giảm chấn của sóng âm và rung động thấp, khả năng tương thích sinh học tốt và tương thích với carbon. Vật liệu composite có khả năng tương thích tốt và có các đặc tính tuyệt vời như tính chất siêu dẫn, tính nhớ hình dạng và tính chất hấp thụ hydro. Tuy nhiên, chúng cũng có một số nhược điểm như xử lý nóng khó, hiệu suất gia công nguội kém, khả năng xử lý cắt kém và khả năng chống mài mòn kém.
Phân loại hợp kim titan: -Hợp kim titan có hiệu suất nhiệt độ cao tốt (<500℃), good structural stability, and good weldability. It is the main component of heat-resistant titanium alloy, but it cannot be strengthened by heat treatment, has low strength at room temperature, and low plasticity;
hợp kim titan: độ bền cao ở nhiệt độ phòng, có thể được tăng cường bằng cách xử lý nhiệt, nhưng cấu trúc không đủ ổn định; hiệu suất hàn kém;
β-titanium alloy and near-β titanium alloy: have good plastic processing properties (quick cooling to obtain β structure), high mechanical properties (strength can be improved through aging), and have the greatest potential for the development of high-strength (tensile strength >Hợp kim titan 1400-1500MPa). hợp kim, nhưng độ ổn định cấu trúc kém và nhiệt độ làm việc thấp hơn 200 độ
Hiện nay, chỉ có nhựa gia cố bằng sợi carbon có cường độ riêng cao hơn hợp kim titan và hợp kim titan là vật liệu kim loại có cường độ riêng cao nhất. Vì vậy, nó còn được gọi là "kim loại vũ trụ", đó là lý do chính khiến hợp kim titan được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không. Ví dụ, trong động cơ máy bay, hợp kim titan thường được sử dụng làm đĩa máy nén, cánh máy nén, vỏ động cơ, vỏ buồng đốt và ống phản lực.
Các lĩnh vực ứng dụng của titan và hợp kim titan
Hàng không vũ trụ: linh kiện động cơ phản lực, linh kiện thân máy bay, tên lửa, vệ tinh, tên lửa và các linh kiện khác
Máy nén và cánh quạt, đĩa, vỏ, cánh dẫn hướng, trục, thiết bị hạ cánh, cánh tà, cánh lướt gió, động cơ
Vỏ bọc, vách ngăn, xà dọc cánh, thùng nhiên liệu, tên lửa đẩy
Hóa học, hóa dầu và công nghiệp nói chung: máy điện phân, lò phản ứng, nồi hấp clo-kiềm, tro soda, nhựa, hóa dầu, luyện kim, làm muối và các ngành công nghiệp khác
Cột chưng cất, bộ tập trung, thiết bị phân tách, bộ trao đổi nhiệt, đường ống, điện cực, v.v.
Tàu: Thân tàu ngầm chịu áp, chân vịt, chân vịt phản lực nước, hệ thống trao đổi nhiệt nước biển, bơm tàu (van và đường ống)
Kỹ thuật hàng hải: đường ống khử mặn nước biển, máy bơm, van, phụ kiện đường ống để khoan dầu ngoài khơi, v.v.
Y sinh học: khớp nhân tạo, cấy ghép răng nhân tạo và chỉnh nha, máy tạo nhịp tim, stent tim mạch, dụng cụ phẫu thuật, v.v.
Dụng cụ thể thao: đầu golf, vợt tennis, vợt cầu lông, gậy bida, gậy leo núi, gậy trượt tuyết, giày trượt băng, v.v.
Các nhu yếu phẩm hàng ngày: gọng kính, đồng hồ, nạng, cần câu, dụng cụ nhà bếp, hộp đựng sản phẩm kỹ thuật số, đồ thủ công, đồ trang trí, v.v.
Xây dựng: Mái nhà, tường ngoài, đồ trang trí, bảng hiệu, lan can, đường ống, v.v. của các tòa nhà
Ô tô: Hệ thống ống xả và giảm thanh ô tô, lò xo chịu lực, thanh nối và bu lông,..
