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钛的十大特性

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浏览:- 发布日期:2016-10-25 13:50:18【

钛的十大特性

 

1、密度小比强度高钛合金的密度一般在4.5g/cm3左右,仅为钢的60%,纯钛的强度接近普通钢的强度,一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料,可制出单位强度高、刚性好、质轻的 零、部件。目前飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。

2、耐腐蚀性能: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合力,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。这表明了钛是具有强烈钝化倾向的金属。介质温度在315℃以下时钛的氧化膜始终保持这一特性,这是各国一般工业中使用钛材的基础保障。在强氧化性、强还原性、无水和无氧的有机酸等介质中,钛的氧化膜容易溶解,一旦破损也不能自愈和重新修复,失去保护作用。介质的温度越高,氧化膜的溶解破坏越厉害,钛腐蚀越快。这就是在某些化学介质中不能扩大使用钛的原因。如果在对钛有腐蚀的介质中加人无机缓蚀剂,如CU 2+、 Hg 2+、Pt2+等贵金属离子、Ti +、达到临界浓度的Fe3+,硝酸、重铬酸钾、高锰酸钾等无机化合物,都可有效防止或减缓钛的腐蚀。一些有机缓蚀剂,如硝酸苯、甲基红等对钛也有一定的缓蚀作用。

3、 耐热性能好:通常铝在150℃,不锈钢在130℃即失去了原有性能,而新型钛合金可在600℃或更高的温度下仍保持良好的机械性能。当飞机速度达到音速的2.7倍时,飞机结构表面温度达230℃,铝合金和镁合金已不能使用,要改为钛合金

钛的耐热性能好,它可以用于航空发动机、飞机后机身以及受发动机散热影响的部位。

4、 耐低温性能好: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

5、抗阻尼性能强 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制做音叉、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。这一性能也是在设计钛列管式换热器管束中间隔板的间距时,为了防止由于管束的振幅大引起的机械磨损或相互碰撞而破裂,要选择合理的依据之一。

6、无磁性、无毒 是无磁性金属,在很大的磁场中也不会被磁化。这一特性可使钛应用在磁控设备中,钛制舰艇外壳可以避免磁性雷的爆炸;由于钛制骨头、钛制心脏启博器不受雷雨天气的影响,又与人体组织及血液有良好的相容性,所以被医疗界采用。另外钛设备也是制药行业理想的设备。

7、抗拉强度与其屈服强度接近:钛的这一性能说明其屈服比(抗拉强度/屈服强度)高,表示了金属钛材在成型时塑性变形差,内部有较大的应力。由于钛的屈服极限与弹性模量比值大,使钛的回弹能力大,在冷成型时是不锈钢回弹能力的2~3倍。由于冷成型时钛的硬度和强度呈增加趋势,所以钛不适于冷态冲压加工,应该热成型。当钛厚度小于3mm时也可以冷成型,但往往需要热校形,以避免冷校形时引起应力开裂。可以看出钛的回弹力大和屈强比高对钛加工成型是重要的影响因素。为此,要重视钛的塑性与温度的关系。

8、换热性能好:金属钛的导热系数虽然比碳钢和铜低,但由于钛优异的耐腐蚀性能,所以壁厚可以大大减薄,而且表面与蒸汽的换热方式为滴状冷凝,减少了热组,太表面不结垢也可减少热阻,使钛的换热性能显著提高。

9、弹性模量低:钛的弹性模量在常温下为106.4GPa,是钢的57%,这说明钛抗正应变的能力低于钢。所以钛在承受外压力、压杆稳定和挠度变形等条件下使用受到限制,不宜做刚性结构件。但是,在钛长管束换热器上,采用折流板设计,克服了刚性差的缺点,即使在发生振动条件下也有良好的使用效果。

钛的弹性模量随着温度的升高而下降,600℃时下降为69.6 GPa。在环境温度高于300℃条件下使用时,钛的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,在设计上取环境温度上限的E值为宜。 

10、吸气性能:钛是一种化学性质非常活泼的金属,其在较高温度下可与许多元素和化合物发生反应。钛吸气主要是指与碳、氢、氮、氧发生反应,使钛的性能变坏。掌握钛的吸气性能对铁的加热、机械加工、加工成型、特别是焊接和使用,具有重要意义。

来源:网络

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