Titanyum ve titanyum alaşımları hakkında kapsamlı araştırma raporu: Temel özellikler, araştırma ilerlemesi ve gelecekteki zorluklar

Titanyum ve titanyum alaşımlarının temel fiziksel ve kimyasal özellikleri
Titanyum, stratejik bir ışık metali olarak, mükemmel spesifik mukavemeti (mukavemet/yoğunluk oranı) ve tüm - ortam korozyon direnci ile yüksek - uç endüstriyel alanında yeri doldurulamaz bir konuma sahiptir. Titanyum yoğunluğu sadece 4.51 g/cm³'dir (çeliğin yaklaşık% 57'si), ancak mukavemeti yüksek - mukavemet çeliğine eşdeğerdir, bu da metal malzemeler arasında en yüksek spesifik mukavemettir. Titanyumun kristal yapısı, 882 derecesinin altında paketlenmiş ({7}} paketlenmiş (HCP, faz) ve vücut - merkezli kübik (BCC, faz) 882 derecenin üzerindedir. Bu faz değişim özelliği, alaşım tasarımı için zengin olasılıklar sağlar.

 

1.1 Mekanik ve Çevresel Adaptasyon Yüksek ve Düşük Sıcaklık Performansı: Titanyum alaşımları hala 450 - 600 derece aralığında, 400 derecede 500 MPa'dan fazla akma mukavemeti koruyan Ti - 6Al-4V gibi iyi bir mukavemet sağlar. Düşük sıcaklık performansı daha da olağanüstü. TA7 alaşımının -253 derece sıvı hidrojen sıcaklığında uzaması%12'den büyüktür, bu da onu havacılık kriyojenik yakıt kapları için tercih edilen malzeme haline getirir. Korozyon direnç mekanizması: Titanyum yüzeyinde anında yoğun bir tio₂ pasivasyon filmi (5-20 nm kalınlığı) oluşur, bu da deniz suyu, klor-alkali ve asidik ortamda korozyon oranını 0.001 mm/a'dan düşük hale getirir. Çukur ve stres korozyonu çatlamasına (SCC) direnci, paslanmaz çelikten önemli ölçüde daha iyidir ve "okyanus metali" olarak bilinir. Biyouyumluluk: Simüle edilmiş vücut sıvılarındaki saf titanyumun kendi kendine çarpın akım yoğunluğu 2.24 × 10⁻⁸ a/cm² kadar düşüktür ve metal iyon salınımı eksikliği onu yapay eklemler ve diş implantları için çekirdek bir malzeme haline getirir.

 

1.2 Doğal İşleme Zorlukları Termal İletkenlik Kusurları: Termal iletkenlik sadece 17 w/m · k (alüminyumun 1/14'ü) ve kesme bölgesindeki sıcaklık 1000'den fazla derecedir ve bu da takım aşınmasını hızlandırır. Yüksek kimyasal aktivite: 50 - 200 μm sertleştirilmiş bir tabaka üretmek için yüksek sıcaklıklarda O, N ve H ile reaksiyona girer, bu da işleme için inert atmosfer koruması gerektirir. Düşük Elastik Modül: Yaklaşık 110 GPa (1/2 çelik), bu da şiddetli işleme patlama ve ince duvarlı parçaların şekillendirme doğruluğunu kontrol etmede zorluklarla sonuçlanır.