คุณสมบัติและหน้าที่ของโลหะไทเทเนียม

โลหะผสมไททาเนียมเป็นวัสดุน้ำหนักเบา ทนต่อการกัดกร่อน และมีความแข็งแรงสูง และผลลัพธ์ที่ได้คือการใช้งานสมาร์ทโฟนสามารถปรับปรุงความแข็งแรงโดยรวม ความต้านทานการตกหล่น และความต้านทานการขีดข่วนของโทรศัพท์ได้ อย่างไรก็ตาม โลหะผสมไททาเนียมเป็นวัสดุที่แปรรูปได้ยาก และการนำกรอบโลหะผสมไททาเนียมมาใช้ถือเป็นความท้าทายในเทคโนโลยี CNC เหตุใดเราจึงคิดว่าโลหะผสมไทเทเนียมเป็นวัสดุที่ตัดเฉือนได้ยาก มารู้จักคุณสมบัติของมันกัน
ไทเทเนียม เป็นธาตุที่มีเลขอะตอม 22 ในตารางธาตุ ซึ่งเป็นธาตุกลุ่มย่อยของรอบที่ 4 คือ หมู่ IVB ซึ่งเป็นกลุ่มของธาตุอื่นที่ไม่ใช่ไทเทเนียม เซอร์โคเนียม และแฮฟเนียม ซึ่งมีลักษณะทั่วไปคือมีจุดหลอมเหลวสูงและมีความ การก่อตัวของฟิล์มออกไซด์ที่เสถียรบนพื้นผิวที่อุณหภูมิห้อง
1 ความหนาแน่นต่ำ ความแข็งแรงสูง ความแข็งแรงจำเพาะ
ความหนาแน่นของไทเทเนียมคือ 4.51g/cm3 ของเหล็ก 57% ไทเทเนียมหนักกว่าอะลูมิเนียมน้อยกว่า 2 เท่า แข็งแรงกว่าอะลูมิเนียม 3 เท่า ความแข็งแรงเฉพาะของโลหะผสมไทเทเนียม (อัตราส่วนความแข็งแรง / ความหนาแน่น) เป็นโลหะผสมที่ใหญ่ที่สุดในอุตสาหกรรมที่ใช้กันทั่วไป (ดูตารางที่ 1) ความแข็งแรงเฉพาะของโลหะผสมไทเทเนียมคือ 3.5 เท่าของสแตนเลส อลูมิเนียมอัลลอยด์ 1.3 เท่าของโลหะผสมแมกนีเซียม 1.7 เท่า ดังนั้น เป็นวัสดุโครงสร้างที่จำเป็นสำหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ
2 ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม
ความเฉื่อยของไทเทเนียมขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของฟิล์มออกไซด์ซึ่งมีความต้านทานการกัดกร่อนในตัวกลางออกซิไดซ์ได้ดีกว่าในตัวกลางรีดิวซ์มาก การกัดกร่อนที่มีอัตราสูงเกิดขึ้นในรีดิวซ์ตัวกลาง ไทเทเนียมไม่กัดกร่อนในตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนบางชนิด เช่น น้ำทะเล ก๊าซคลอรีนเปียก สารละลายคลอไรต์และไฮโปคลอไรต์ กรดไนตริก กรดโครมิก คลอไรด์ของโลหะ ซัลไฟด์ และกรดอินทรีย์ อย่างไรก็ตาม ในสื่อที่ทำปฏิกิริยากับไทเทเนียมเพื่อผลิตไฮโดรเจน (เช่น กรดไฮโดรคลอริกและกรดซัลฟิวริก) ไทเทเนียมมักจะมีอัตราการกัดกร่อนสูง อย่างไรก็ตาม หากเติมตัวออกซิไดซ์จำนวนเล็กน้อยลงในกรด จะเกิดฟิล์มทู่ขึ้นบนพื้นผิวของไททาเนียม ดังนั้น ไทเทเนียมจึงมีความทนทานต่อการกัดกร่อนในกรดซัลฟิวริกเข้มข้น-กรดไนตริกเข้มข้น หรือกรดไฮโดรคลอริก-กรดไนตริกผสมกัน และแม้แต่ในกรดไฮโดรคลอริกที่มีคลอรีนอิสระ ฟิล์มป้องกันออกไซด์ของไทเทเนียมมักเกิดขึ้นเมื่อโลหะสัมผัสกับน้ำ แม้จะมีน้ำหรือไอน้ำในปริมาณเล็กน้อยก็ตาม หากไททาเนียมสัมผัสกับสภาพแวดล้อมออกซิไดซ์อย่างแรงโดยไม่มีน้ำโดยสิ้นเชิง จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นอย่างรวดเร็วและเกิดปฏิกิริยารุนแรงและแม้แต่การเผาไหม้ที่เกิดขึ้นเอง ปรากฏการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้นเมื่อไทเทเนียมทำปฏิกิริยากับกรดไนตริกที่เป็นไอซึ่งมีไนโตรเจนออกไซด์มากเกินไป และเมื่อไทเทเนียมทำปฏิกิริยากับก๊าซคลอรีนแห้ง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้น้ำในปริมาณหนึ่งเพื่อป้องกันปฏิกิริยาดังกล่าว
3 ทนความร้อนได้ดี
โดยปกติแล้วอลูมิเนียมที่ 150 องศา สแตนเลสที่ 310 องศาซึ่งสูญเสียประสิทธิภาพเดิม และโลหะผสมไทเทเนียมที่ 500 องศาหรือประมาณนั้นยังคงรักษาคุณสมบัติทางกลที่ดี เมื่อความเร็วของเครื่องบินถึง 2.7 เท่าของความเร็วเสียง อุณหภูมิพื้นผิวของโครงสร้างเครื่องบินจะสูงถึง 230 องศา ไม่สามารถใช้โลหะผสมอลูมิเนียมและโลหะผสมแมกนีเซียมได้ ในขณะที่โลหะผสมไทเทเนียมสามารถตอบสนองความต้องการได้ ไทเทเนียมทนความร้อนได้ดี ใช้สำหรับดิสก์และใบมีดคอมเพรสเซอร์ของเครื่องยนต์อากาศยาน และผิวลำตัวด้านหลังของเครื่องบิน
4 ประสิทธิภาพอุณหภูมิต่ำที่ดี
โลหะผสมไทเทเนียมบางชนิด (เช่น Ti-5AI-2.5SnELI) มีความแข็งแรงด้วยอุณหภูมิที่ลดลงและเพิ่มขึ้น แต่ความเป็นพลาสติกไม่ได้ลดลงมากนัก ยังคงมีความเหนียวและความเหนียวที่ดีที่อุณหภูมิต่ำ เหมาะสำหรับ ใช้ในอุณหภูมิต่ำมาก สามารถใช้ในเครื่องยนต์จรวดไฮโดรเจนเหลวและออกซิเจนเหลว หรือในยานอวกาศที่มีคนขับสำหรับภาชนะและกล่องเก็บของที่มีอุณหภูมิต่ำเป็นพิเศษ
5 ไม่ใช่แม่เหล็ก
ไทเทเนียมไม่ใช่แม่เหล็ก ใช้ในเปลือกใต้น้ำ จะไม่ทำให้เกิดการระเบิดในเหมือง
6 การนำความร้อนขนาดเล็ก
ค่าการนำความร้อนของไทเทเนียมมีขนาดเล็กเพียง 1/5 ของเหล็ก อลูมิเนียม 1/13 ทองแดง 1/25 การนำความร้อนต่ำถือเป็นข้อเสียของไทเทเนียม แต่ในบางโอกาสคุณสามารถใช้คุณสมบัติของไทเทเนียมนี้ได้
7 โมดูลัสความยืดหยุ่นต่ำ
โมดูลัสความยืดหยุ่นของไทเทเนียมมีเพียง 55% ของเหล็ก เนื่องจากเป็นวัสดุโครงสร้าง โมดูลัสความยืดหยุ่นต่ำจึงเป็นข้อเสีย
8 ความต้านทานแรงดึงและความแข็งแรงของผลผลิตอยู่ใกล้มาก
ความต้านทานแรงดึงของโลหะผสมไทเทเนียม Ti-6AI-4V อยู่ที่ 960MPa ความแข็งแรงของผลผลิตที่ 892MPa ความแตกต่างระหว่างทั้งสองมีเพียง 58MPa
9 ไทเทเนียมสามารถออกซิไดซ์ได้ง่ายที่อุณหภูมิสูง
ไทเทเนียมที่มีส่วนผสมของไฮโดรเจนและออกซิเจนเข้มข้น เราต้องใส่ใจเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันและการดูดซึมไฮโดรเจน การเชื่อมไทเทเนียมควรดำเนินการภายใต้การป้องกันอาร์กอนเพื่อป้องกันการปนเปื้อน ท่อและแผ่นไทเทเนียมควรได้รับการบำบัดความร้อนภายใต้สุญญากาศ ไทเทเนียมตีขึ้นรูปด้วยความร้อนเพื่อควบคุมบรรยากาศไมโครออกซิไดซ์
10 ความต้านทานการทำให้หมาด ๆ ต่ำ
ไทเทเนียมและวัสดุโลหะอื่นๆ (ทองแดง เหล็ก) ที่ทำมาจากรูปทรงและขนาดของนาฬิกาเหมือนกันโดยใช้แรงเคาะนาฬิกาแต่ละเรือนเท่ากันจะพบว่านาฬิกาที่ทำจากไทเทเนียมจะแกว่งไปตามเสียงที่ดังเป็นเวลานาน กล่าวคือ ผ่าน พลังงานที่จ่ายให้กับนาฬิกานั้นไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะหายไป ดังนั้นเราจึงบอกว่าประสิทธิภาพการหน่วงของไทเทเนียมนั้นต่ำ