Põhjalik uuringuaruanne titaani ja titaansulamite kohta: põhiomadused, uurimistöö areng ja tulevased väljakutsed

1 Titaani ja titaani sulamite põhilised füüsikalised ja keemilised omadused
Titaanina on strateegilise helemetallina asendamatu positsioon kõrgel - lõppväljal, millel on suurepärane spetsiifiline tugevus (tugevuse/tiheduse suhe) ja kogu - keskkonna korrosioonikindlus. Titaani tihedus on ainult 4,51 g/cm³ (umbes 57% terasest), kuid selle tugevus on samaväärne kõrge - tugevusega terasega, muutes selle metallmaterjalide seas kõrgeima spetsiifilise tugevusega. Titaani kristallstruktuur on kuusnurkne - pakitud (HCP, faas) alla 882 kraadi ja keha - tsentreeritud kuubikujuline (bcc, faas) üle 882 kraadi. See faasimuutuse karastus pakub rikkalikke võimalusi sulami kujundamiseks.

 

1.1 Mehaaniline ja keskkonnaga kohanemisvõime kõrge ja madala temperatuuriga jõudlus: titaansulamid säilitavad endiselt head tugevust vahemikus 450 - 600 kraadi, näiteks Ti - 6Al-4V, mis hoiab saagikuse tugevust üle 500 MPA 400 kraadi juures. Madala temperatuuri jõudlus on veelgi silmapaistvam. TA7 sulami pikenemine -253 kraadi vedela vesiniku temperatuuril on suurem kui 12%, muutes selle kosmose krüogeensete kütusemahutite eelistatavaks materjaliks. Korrosioonikindluse mehhanism: Tio₂ passiivse kile (paksus 5-20 nm) moodustub koheselt titaani pinnale, muutes selle korrosioonikiiruse merevees, kloor-alkalis ja happelises söötmes alla 0,001 mm/a. Selle vastupidavus pritsimisele ja stressi korrosiooni pragunemisele (SCC) on oluliselt parem kui roostevabast terasest ja seda nimetatakse "ookeanimetalliks". Biosobivus: puhta titaani enesekorrosioonivool tihedus simuleeritud kehavedelikes on nii madal kui 2,24 × 10⁻⁸ a/cm² ja metalliioonide vabanemise puudumine muudab selle kunstlike vuukide ja hambaimplantaatide tuumamaterjaliks.

 

1.2 Omapärased töötlemise väljakutsed soojusjuhtivuse puudused: Soojusjuhtivus on ainult 17 W/m · K (1/14 alumiiniumi) ja temperatuur lõiketsoonis on nii kõrge kui üle 1000 kraadi, mis kiirendab tööriista kulumist. Kõrge keemiline aktiivsus: see reageerib O, N ja H -ga kõrgetel temperatuuridel, et genereerida 50 - 200 μm karastatud kiht, mis nõuab töötlemiseks inertset atmosfääri kaitset. Madal elastsusmoodul: umbes 110 GPa (1/2 terast), mille tulemuseks on tõsine töötlemine vedru tagasi ja raskused õhukese seinaga osade moodustumise täpsuse kontrollimisel.