鈦的特性介紹
屬性：鈦知識(shí) 作者：網(wǎng)站管理員 來(lái)源：本站原創(chuàng) 訪問(wèn)量：2857 日期：2022/9/14 10:05:57
鈦是一種銀白色的金屬，在金屬分類(lèi)中被劃歸稀有輕金屬，其熔點(diǎn)1660±10℃，由體心立方晶格β相轉(zhuǎn)變了密排六方晶格的α相或α相轉(zhuǎn)變了β相時(shí)，其相變點(diǎn)為890～925℃。與其它金屬相比，鈦在化學(xué)、物理和機(jī)械性能方面有其自己的特點(diǎn)，主要可概括為十大性能和三大功能。
1．鈦的十大性能
工業(yè)設(shè)備大量采用的純鈦牌號(hào)為T(mén)A2、鈦合金牌號(hào)為T(mén)A10（Ti-0.3Mo-0.8Ni），特殊要求設(shè)備采用了TC4(Ti-6Al-4V)，它們的比強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度/密度)分別為117.5(TA2中值)、107.5（TA10最低值），198.4（TC4最低值），分別是低碳鋼的2.3倍、2.1倍和3.8倍，是不銹鋼的1.8倍、1.6倍和3倍。是一種輕型高強(qiáng)度的金屬結(jié)構(gòu)材料。正因?yàn)槿绱瞬旁诤娇?、航天、兵器等尖端技術(shù)發(fā)展中大量應(yīng)用。
1.3 導(dǎo)熱系數(shù)小
金屬鈦的傳熱機(jī)制主要是電子導(dǎo)熱，其次是晶格導(dǎo)熱。實(shí)際測(cè)試的結(jié)果：鈦的導(dǎo)熱系數(shù)為15.07W/(m.k)，是低碳鋼的1.5倍，銅的1.25倍，與不銹鋼接近。鈦的導(dǎo)熱性差，可以在不需要導(dǎo)熱好的條件下使用，制造的鈦制列管式換熱器、板式換熱器、盤(pán)管換熱器，蛇管換熱器，替代導(dǎo)熱性好的銅設(shè)備、鋼設(shè)備，顯示出更優(yōu)的換熱效果。
1）鈦在許多化學(xué)介質(zhì)具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，使用鈦設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)并強(qiáng)化了生產(chǎn)，這補(bǔ)償了其導(dǎo)熱性差的缺點(diǎn)；
2）鈦的屈強(qiáng)比高于銅和鋼，設(shè)計(jì)上可把鈦材、鈦管減薄，有利于熱傳導(dǎo)；
3）鈦設(shè)備在較高溫度下使用時(shí)，由于鈦的導(dǎo)熱性差，在殼壁中易形成高的溫度梯度，導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力或熱疲勞力，但是鈦的線膨脹系數(shù)僅為低碳的2/3，不是不銹鋼的50%，這樣低的線膨脹系數(shù)對(duì)上述缺點(diǎn)有所補(bǔ)償；
4)鈦在化學(xué)介質(zhì)中抗污染性強(qiáng)，其表面不易結(jié)垢或垢層較薄，這就使鈦表面很難形成絕緣傳熱膜層,獲得較好的傳熱效果；
5）鈦表面屬膜狀冷凝范圍，和鋼、銅比較，有利促滴狀凝結(jié)的傾向，這對(duì)熱傳導(dǎo)有利。
6）介質(zhì)在鈦管中允許有較高的流速，可強(qiáng)化換熱效率。
綜合以上分析，盡管鈦的導(dǎo)熱性差，但鈦換熱效果高于鋼和銅設(shè)備。
1.4抗拉強(qiáng)度與其屈服強(qiáng)度相近
鈦的這一性能，表示鈦材在成型時(shí)塑性變形差，內(nèi)部有較大的應(yīng)力，由于鈦的屈服極限與彈性模量比值大，使鈦的回彈能力大，在冷成型時(shí)是不銹鋼的回彈能力的2～3倍，由于冷成型時(shí)鈦的硬度和強(qiáng)度呈增加趨勢(shì)，所以鈦不適于冷態(tài)沖壓加工，應(yīng)該熱成型，當(dāng)鈦厚度小于3mm時(shí)也可以冷成型，但往往需要熱校形，以避免冷校形時(shí)引起應(yīng)力開(kāi)裂。
1.5無(wú)磁性、無(wú)毒
鈦是無(wú)磁性金屬，在很大的磁場(chǎng)中也不會(huì)磁化，這一特性可使鈦應(yīng)用在磁控設(shè)備中，鈦制艦艇外殼可以避免磁性雷的爆炸，由于鈦制骨頭、鈦制心臟啟博器不受雷雨天氣的影響,又與人體組織以及血液有良好的相容性被醫(yī)療界采用。
1.6抗阻尼性能
鈦受到機(jī)械振動(dòng)、電振動(dòng)后，與鋼、銅金屬相比，其自身振動(dòng)衰減的時(shí)間最長(zhǎng)，利用這一性能可做音叉，在醫(yī)學(xué)上用于超聲粉碎機(jī)振動(dòng)元件和高級(jí)音響揚(yáng)聲器的振動(dòng)薄膜等。
1.7 耐熱性能
為了滿足航空、宇航工業(yè)的需求，采用固溶強(qiáng)化的α或近α型合金，以金屬間化合物為基礎(chǔ)合金和β穩(wěn)定型合金，研制開(kāi)發(fā)質(zhì)輕、熱強(qiáng)性高的鈦合金，可在500℃以下長(zhǎng)期使用，其物理機(jī)械性能和工藝性能穩(wěn)定，所以飛機(jī)的飛行速度馬赫數(shù)高于2.7以上，其發(fā)動(dòng)機(jī)的盤(pán)、葉片、后機(jī)身、機(jī)匣等部件都采用了耐熱鈦合金。
1.8 耐低溫性能
TA7（Ti-5Al-2.5Sn）、TC4（Ti-6Al-4V）等代表的低溫鈦合金，其強(qiáng)度隨溫度的降低而提高，但塑性變化卻不大，可在-196～-253℃低溫下保持較好的延性及韌性，避免了冷脆，是低溫容器、貯箱與設(shè)備的理想材料。
1.9 吸氣性能
鈦是一種化學(xué)性質(zhì)非常活潑的金屬，其在較高溫度下可與許多元素和化合物發(fā)生反應(yīng)，鈦吸氣主要是指與C、H、N、O發(fā)生反應(yīng)，使鈦性能變壞，掌握鈦的吸氣性能對(duì)鈦的機(jī)械加工、熱成型、焊接與使用具有重要意義。
1）與氧的親合力強(qiáng)
2）鈦在400℃以上大量吸氫，會(huì)引起氫脆。
3）鈦在純氧中，500～550℃時(shí)會(huì)有激烈反應(yīng)而燃燒或爆炸。
4）鈦在溴中可自燃。
5）在氯氣中，會(huì)發(fā)生激烈的放熱反應(yīng)，會(huì)著火或爆炸。
2．鈦的三大功能
鈦-鎳合金在一定環(huán)境溫度下具有單向、雙向、全方位的記憶效應(yīng)，被公認(rèn)為最優(yōu)記憶合金。在工程上做管接頭用于美國(guó)F-4戰(zhàn)斗機(jī)的油壓系統(tǒng)；石油聯(lián)合企業(yè)的輸油管路系統(tǒng)；直徑0.5mm絲做成的直徑500mm拋物面網(wǎng)狀天線用于宇航飛行器上；在醫(yī)學(xué)工程上用做螺釘做骨折愈合等。
鈮-鈦合金在溫度低于臨界溫度時(shí)，呈現(xiàn)出零電阻和完全抗磁性，制成的導(dǎo)線，可通過(guò)任意大的電流而不會(huì)發(fā)熱，沒(méi)有能耗，是輸送能量最佳材料。
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