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鈦及鈦合金的特性

作者:admin 人氣:43發表時間:2020-04-26 17:51:15

純鈦是銀白色的金屬,它具有許多優良性能。

  1   鈦 的 十 大 性 能

  1.1 密度小,比強度高

  金屬鈦的密度為4.51g/cm3,高于鋁而低于鋼、銅、鎳,但比強度高于鋁合金和高強合金鋼。鈦合金制成飛機比其它金屬制成同樣重的飛機多載旅客100多人。制成的潛艇,既能抗海水腐蝕,又能抗深層壓力,其下潛深度比不銹鋼潛艇增加80% 。同時,鈦無磁性,不會被水雷發現,具有很好的反監護作用。

  1.2 彈性模量低  

  鈦的彈性模量在常溫時為106.4GMPa,為鋼的57%。   

  1.3 導熱系數小  

  金屬鈦的導熱系數小,是低碳鋼的五分之一,銅的二十五分之一。

  1.4 抗拉強度與其屈服強度接近  

  鈦的這一性能說明了其屈強比(抗拉強度/屈服強度)高,表示了金屬鈦材料在成形時塑性變形差。由于鈦的屈服極限與彈性模量的比值大,使鈦成型時的回彈能力大。   

  1.5 無磁性、無毒  

  鈦是無磁性金屬,在很大的磁場中也不會被磁化,無毒且與人體組織及血液有好的相溶性,所以被醫療界采用。在人體內,能抵抗分泌物的腐蝕且無毒,對任何殺菌方法都適應。因此被廣泛用于制醫療器械,制人造髖關節、膝關節、肩關節、脅關節、頭蓋骨,主動心瓣、骨骼固定夾。當新的肌肉纖維環包在這些“鈦骨”上時,這些鈦骨就開始維系著人體的正?;顒?。鈦在人體中分布廣泛,正常人體中的含量為每70kg.體重不超過15mg,其作用尚不清楚。但鈦能刺激吞噬細胞,使免疫力增強這一作用已被證實。  

  1.6 抗阻尼性能強  

  金屬鈦受到機械振動、電振動后,與鋼、銅金屬相比,其自身振動衰減時間最長。利用鈦的這一性能可作音叉、醫學上的超聲粉碎機振動元件和高級音響揚聲器的振動薄膜等。  

  1.7 耐熱性能好  

  新型鈦合金可在600℃或更高的溫度下長期使用。 

  1.8 耐低溫性能好  

  鈦合金TA7(Ti-5Al-2.5Sn),TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等為代表的低溫鈦合金,其強度隨溫度的降低而提高,但塑性變化卻不大。在-196-253℃低溫下保持較好的延性及韌性,避免了金屬冷脆性,是低溫容器,貯箱等設備的理想材料。  

  1.9 吸氣性能  

  鈦是一種化學性質非?;顫姷慕饘?在高溫下可與許多元素和化合物發生反應。鈦吸氣主要指高溫下與碳、氫、氮、氧發生反應。  

  1.10耐腐蝕性能  

  鈦是一種非?;顫姷慕饘?,其平衡電位很低,在介質中的熱力學腐蝕傾向大。但實際上鈦在許多介質中很穩定,如鈦在氧化性、中性和弱還原性等介質中是耐腐蝕的。這是因為鈦和氧有很大的親和力,在空氣中或含氧的介質中,鈦表面生成一層致密的、附著力強、惰性大的氧化膜,保護了鈦基體不被腐蝕。即使由于機械磨損也會很快自愈或重新再生。這表明了鈦是具有強烈鈍化傾向的金屬。介質溫度在315℃以下鈦的氧化膜始終保持這一特性。    

  2   鈦 的 三 大 功 能  

  功能材料是以物理性能為主的工程材料,即在電、磁、聲、光、熱等方面具有的特殊性質,或在其作用下表現出特殊功能的材料。對鈦和鈦合金的研究已發現其有三種特殊功能有應用前途。

  1、記憶功能  鈦-鎳合金在一定環境溫度下具有單向、雙向和全方位的記憶效應,被公認是最佳記憶合金。在工程上做管接頭用于戰斗機的油壓系統;石油聯合企業的輸油管路系統; 直徑0.5mm絲做成的直徑500mm拋物網狀天線用于宇航飛行器上;在醫學工程上用于制作鼾癥治療;制成螺釘用于骨折愈合等。上述應用均獲得了明顯效果。

  2 、超導功能  鈮-鈦合金在溫度低于臨界溫度時,呈現出零電阻的超導功能。

  3、貯氫功能  鈦-鐵合金具有吸氫的特性,把大量的氫安全的貯存起來,在一定的環境中又把氫釋放出來。這在氫氣分離、氫氣凈化、氫氣貯存及運輸、制造以氫為能源的熱泵和蓄電池等方面應用很有前途。

  因此,鈦被譽為僅次于鐵、鋁的正在崛起的“第三金屬”、“現代金屬”、“戰略金屬”,是當代高新技術新材料領域中具有重大國防意義和顯著經濟效益的全新金屬。她被廣泛應用于航空、航天、核能、艦船、兵器等國防工業以及化工、石油、冶金、電力、交通、海洋、醫療、環保、建筑、體育及旅游休閑等民用工業。鈦及鈦合金加工材產業是世界各發達國家高度重視和重點發展的高科技新材料產業,實踐證明,先進的鈦工業是國家綜合國力強盛的重要標志之一。


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