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一、钛及合金钛的特性
1.密度小、强度高、比强度大
钛的密度为4.51g/cm³,为钢的57%,不到铝的两倍,强度比铝大三倍,这一特性使得钛在航空航天上应用比较广泛因此属于宇航材料,钛合金的比强度是常用工业合金中最大的
2.耐蚀性能优异
钛在一些腐蚀性介质中不被腐蚀,如,海水、湿氯气、亚氯酸盐及次氯酸盐溶液、硝酸、铬酸、金属氯化物、硫化物以及有机酸等。但,钛不耐草酸以及一些弱酸类的溶液,这一特性使得钛应用于一些腐蚀性比较强的行业,如,石油化工行业、制药机械、海洋工程等
3.耐热性能好
通常铝在150℃,不锈钢在310℃即失去了原有较高的力学性能,而钛合金在500℃左右仍保持良好的力学性能。当飞机速度达到音速的2.7倍时,飞机结构表面温度达到230℃,铝合金和镁合金已不能使用,而钛合金则能满足要求。钛的耐热性能好,他适用于航空发动机压气机的涡轮盘和叶片以及飞机后机身的蒙皮。
4.低温性能好
某些钛合金(如:TI—5AL——2.5SnEL1)的强度随温度的降低而提高,但塑性降低的不多,在低温下仍有较好的延性和韧性,适宜在超低温下使用。
可用于液氢、液氧火箭发动机上或在载人飞船上做超低温容器和贮箱等
5.无磁
用于潜艇壳体,不会引起水雷的爆炸
6.导热系数小
导热性不好是钛的一个缺点,但是在某些场合下可以利用钛的这一特征
7.弹性模量小
钛的弹性模量约为贴的55%,作为结构材料使用时,弹性模量低是个缺点
8.抗拉强度与屈服强度接近
TI-6AL-4V钛合金抗拉强度为960MPA,屈服强度为892MPA,两者之间差只有58MPA
9.钛在高温下容易氧化
钛同氢氧的结合力强,要注意防止氧化和吸氢。钛材焊接要在氩气保护下进行,防止污染。钛管与薄板要在真空下热处理,钛锻件在热处理是要控制微氧化性气氛。
10.抗阻尼性能低
用钛及其他金属材料(铜、钢)制成形状和大小完全一样的钟,用同等的力把每个钟敲一下就会发现,用钛做的钟振荡起来声音持续的时间长,即通过敲击给予中的能量不容易消失
二.钛及钛合金的三种特殊功能
- 形状记忆功能
TI-50%NI(元子分数)合金,在一定的温度条件下,它有能够恢复他原来形状的本领,故称钛形记忆合金
- 超导功能
NbTi合金,当温度下降到接近绝对零度时,NbTi合金制成的导线会失去电阻,可以使任意大的电流通过,导线不会发热,没有耗能,故NbTi合金被称为超导材料
3.吸氢功能
TI-50%NI(元子分数)合金,具有大量吸收氢气的本领,利用TI-Fe
合金的这一特性,可把氢安全的贮存起来。及贮存氢不一定使用钢制高压瓶。在一定条件下还可以让贮氢TI-Fe合金吧氢放出来,故他被称为贮氢材料。
NbTi超导材料已成为超导技术发展的先锋,在医疗此共振、磁共振分析谱仪、磁悬浮、磁分选高能物理、单晶硅生长,超导储能等各个领域得到了广泛的应用。