Tikriausiai susisieksite sutitanokasdien-su telefono rėmeliu, akinių rėmeliais, dantų implantais ir net dviračiu, kuriuo važiuojate. Tačiau jūs negalite suprasti, kad šis, atrodytų, „atšalus“ metalas turi dešimt stulbinančių fizinių ir mechaninių savybių. Nuo vandenyno gelmių iki Mėnulio paviršiaus, nuo orlaivių variklių iki žmogaus skeleto-kodėl titanas yra toks visur paplitęs? Šiandien mes viską išsamiai paaiškinsime.
I. Mažas tankis, didelis specifinis stiprumas: lengvas, bet tvirtas.
Titano tankis yra 4,51 g/cm³, o tai yra tik 57 % plieno, -šiek tiek daugiau nei pusė-ir mažiau nei dvigubai didesnis nei aliuminio. Tačiau jo stiprumas tris kartus didesnis nei aliuminio. Ką tai reiškia? Titano lydinių savitasis stipris (stiprumas padalytas iš tankio) yra didžiausias tarp dažniausiai naudojamų pramoninių lydinių: 3,5 karto didesnis nei nerūdijančio plieno, 1,3 karto didesnis nei aliuminio lydinių ir 1,7 karto didesnis už magnio lydinių. Kitaip tariant, esant tokiam pačiam svoriui, titano lydiniai gali atlaikyti apkrovas, gerokai viršijančias kitų metalų apkrovas. Ši savybė yra „absoliuti būtinybė“ aviacijos ir kosmoso sektoriuje. Titano lydiniai dabar sudaro 9,3 % didelio keleivinio orlaivio C919 konstrukcinio svorio, o kiekvienas orlaivis naudoja maždaug 7 metrines tonas titano. Titano randama visur, nuo fiuzeliažo odos iki variklio pilono tvirtinimo detalių. Remiantis pramonės duomenimis, prognozuojama, kad Kinijos aukščiausios klasės titano medžiagų rinka aviacijos ir kosmoso sektoriuje iki 2025 m. sieks 24 mlrd. juanių, ty 9,1 proc. -palyginti su{21}}per metus, o C919 masinės gamybos pagrindinis veiksnys yra{23}}augimas. Variklių sektoriuje titano lydinių panaudojimas vietinės gamybos „Taihang“ variklyje pasiekė 25 procentus, palyginus su JAV F100 varikliu.
II. Puikus atsparumas korozijai:
Titanas, „nemirtingas“ metalas jūros vandenyje, atsparus korozijai yra dėl nematomo „šarvu“ -tankios oksido plėvelės (TiO₂) ant jo paviršiaus. Ši plėvelė ypač stabili oksiduojančiose terpėse; aplinka, pvz., jūros vanduo, drėgnos chloro dujos, chloritas, azoto rūgštis, chromo rūgštis ir organinės rūgštys, -dėl kurių paprastas plienas greitai rūdija-, titanas praktiškai nepažeidžiamas.
III. Puikus atsparumas karščiui:
Vis dar veikia 500 laipsnių kampu Aliuminio lydiniai pradeda „kovoti“ 150 laipsnių kampu, o nerūdijantis plienas iš esmės „išsiduoda“ 310 laipsnių kampu, o titano lydiniai vis tiek gali išlaikyti geras mechanines savybes maždaug 500 laipsnių kampu. Kai orlaivis pasiekia 2,7 karto didesnį garso greitį, korpuso paviršiaus temperatūra gali siekti 230 laipsnių. Aliuminio-magnio lydiniai šioje temperatūroje nebegyvi, bet titano lydiniai gali lengvai susidoroti. Dėl to jie idealiai tinka orlaivių variklio kompresorių diskams, mentėms ir galinio fiuzeliažo dangai. Namuose sukurto Ti65 aukštos temperatūros titano lydinio ilgalaikė eksploatavimo temperatūra yra iki 650 laipsnių, todėl tai yra aukščiausia -temperatūrai{16}}atspari klasė tarp dabartinių kaltų titano lydinių. GR5 (Ti-6Al-4V), plačiausiai naudojamas titano lydinys, išlaiko daugiau nei 80% savo stiprumo žemiau 400 laipsnių ir sudaro daugiau nei 90% svarbiausių komponentų aviacijos ir kosmoso pramonėje.
IV. Puikus našumas žemoje{1}}temperatūroje:
Esant skysto vandenilio temperatūrai, jis jūsų nenuvilia. Nors kriogeninėje aplinkoje dauguma metalų tampa trapūs kaip stiklas, kai kurie titano lydiniai nepaiso šios tendencijos{1}}jų stiprumas didėja, kai temperatūra krenta, o jų plastiškumas sumažėja tik šiek tiek, todėl jie gali išlaikyti gerą plastiškumą ir kietumą net esant žemai temperatūrai.
V. Ne-magnetinis: povandeninio laivo „Nematomumo apsiaustas“ titanas yra paramagnetinė medžiaga, kurios magnetinis pralaidumas yra tik 1,00005, todėl jis beveik „nematomas“ magnetiniame lauke. Dėl šios savybės titano lydiniai yra ideali medžiaga povandeninių laivų korpusams,-jie nesukelia magnetinių minų ir netrukdo tiksliajai laivo navigacijos įrangai.
VI. Žemas šilumos laidumas: trūkumą paverskite pranašumu. Titano šilumos laidumas yra tik apie 17 W/(m·K)-vienas-penktadalis plieno, vienas-tryliktadalis aliuminio ir vienas-dvidešimt penktadalis vario. Prastas šilumos laidumas yra apdirbimo problema,{9}}kai šiluma lengvai kaupiasi ant pjovimo įrankio ir pagreitina įrankio susidėvėjimą. Tačiau tam tikrais atvejais tai iš tikrųjų yra pranašumas. Dėl mažo titano šilumos laidumo jis puikiai tinka tais atvejais, kai reikalinga šilumos izoliacija arba mažesni šilumos nuostoliai, pvz., šilumos izoliacijos komponentai tam tikroje cheminio apdorojimo įrangoje. Tuo pačiu metu, nors titano lydinio šilumokaičių šilumos laidumas yra mažesnis nei vario, jų šilumos perdavimo koeficientas gali siekti 800–1 200 W/(m²· laipsnis) dėl spiralinių -žaidų struktūrų ir mikro{17}} bei nano-paviršių apdorojimo. Kartu su puikiu atsparumu korozijai, jie siūlo daug geresnį bendrą sąnaudų{20}}našumo santykį nei tradicinė įranga labai korozinėje aplinkoje, pvz., chloro-šarmų gamyba ir jūros vandens gėlinimas.
VII. Žemas elastingumo modulis: pusė standumo, unikali vertė-Titano tamprumo modulis yra maždaug 108 GPa, o tai tik 55 % geležies ir maždaug pusė plieno. Kaip konstrukcinė medžiaga, mažas elastingumo modulis reiškia mažesnį standumą ir didesnį jautrumą deformacijai, todėl gaminant plonus strypus ir plonasienius komponentus reikia skirti ypatingą dėmesį.
VIII. Tempimo stiprumas ir našumo stiprumas yra artimi: praktiškai „jokio kompromiso“. Pavyzdžiui, GR5 (Ti-6Al-4V), jo tempiamasis stipris atkaitintoje būsenoje yra maždaug 960 MPa, o takumo riba yra maždaug 892 MPa – skirtumas tik 68 MPa. Priešingai, 18-8 nerūdijančio plieno tempiamasis stipris yra 608 MPa, o takumo riba yra tik 294 MPa, skirtumas viršija 300 MPa.
Kuo takumo riba arčiau tempimo stiprio, tuo mažesnė yra „buferinė zona“ tarp plastinės deformacijos pradžios ir lūžio-inžineriniame projekte. Tai leidžia geriau išnaudoti titano lydinio komponentų laikomąją galią, išvengiant nepatogios situacijos, kai deformacija prasideda medžiagai nepasiekus ribos. Priedų gamybos technologija dar labiau sustiprina šį pranašumą: GR5 bandiniai, pagaminti lydant elektronų pluoštą (EBM), gali pasiekti iki 1120 MPa takumo ribą ir 1209 MPa tempimo stiprumą, išlaikant 11,1 % pailgėjimą.
IX. Polinkis į oksidaciją aukštoje temperatūroje: reikia atsargiai elgtis Esant aukštai temperatūrai, titanas greitai sugeria šiuos dujinius elementus, todėl susidaro paviršiaus kietėjimo sluoksnis ("sluoksnis") ir sumažėja plastiškumas. Todėl titano suvirinimas turi būti atliekamas naudojant argono ekranavimą; titano vamzdžiai ir ploni lakštai turi būti termiškai apdoroti vakuume; o termiškai apdorojant titano kaltinius reikia griežtai kontroliuoti silpnai oksiduojančią atmosferą. Vandenilis yra titano „priešas numeris vienas“-, kai titanas sugeria vandenilį, susidaro vandenilio trapumas, dėl kurio vėluoja lūžimas. Pramoniniu požiūriu tai sprendžiama pašalinant vandenilio kiekį vakuuminio atkaitinimo būdu (maždaug 700 laipsnių). Gilioje-jūroje aukšto{10}slėgio aplinkoje atsparumas vandenilio trapumui yra esminis medžiagų pasirinkimo kriterijus; titano lydiniai, specialiai sukurti laivybos reikmėms, pvz., Ti80 ir Ti180, neturi turėti vandenilio sukeltų įtrūkimų esant 30 MPa slėgiui giluminėje{14}}jūroje.
10. Žemas slopinimas: ilgalaikio rezonanso paslaptis-Kai lygiai tokios pat formos ir dydžio variniai, plieniniai ir titano varpai mušami vienoda jėga, titano varpas skleidžia ilgiausią-tvarų garsą. Taip yra todėl, kad titanas turi mažus vidinius nuostolius ir mažą slopinimą-smūgio skleidžiama energija nėra lengvai išsklaidoma per mikroskopinius medžiagoje esančius mechanizmus.
El-paštas:garychen3215@hotmail.com
Adresas: Nr.35, Baoti g., Baoji miestas, Shaanxi provincija, Kinija
Susisiekite: p. Gary Chen
Telefonas: +86-917-8883215
Mobilusis / WhatsApp: +86 13092900605
