สิบคุณสมบัติของไทเทเนียม

ไทเทเนียมเป็นธาตุที่มีเลขอะตอม 22 ในตารางธาตุ ซึ่งเป็นองค์ประกอบกลุ่มย่อยของรอบที่ 4 กล่าวคือ หมู่ IVB นอกจากไทเทเนียมแล้ว องค์ประกอบของกลุ่มนี้ยังรวมถึงเซอร์โคเนียมและแฮฟเนียม ซึ่งมีจุดหลอมเหลวสูงและการก่อตัวของฟิล์มออกไซด์ที่เสถียรบนพื้นผิวที่อุณหภูมิห้อง

1 ความหนาแน่นต่ำ ความแข็งแรงสูง ความแข็งแรงจำเพาะสูง

ความหนาแน่นของไทเทเนียมคือ 4.51g/cm3 ซึ่งเป็นเหล็ก 57% ไทเทเนียมมีน้ำหนักน้อยกว่าอะลูมิเนียมสองเท่า และแข็งแรงกว่าอะลูมิเนียมถึงสามเท่า ความแข็งแรงเฉพาะของโลหะผสมไทเทเนียม (อัตราส่วนความแข็งแรง / ความหนาแน่น) มักใช้ในโลหะผสมอุตสาหกรรมที่ใหญ่ที่สุด (ดูตารางที่ 1) ความแข็งแรงเฉพาะของโลหะผสมไทเทเนียมคือ 3.5 เท่าของสแตนเลส อลูมิเนียมอัลลอยด์ 1.3 เท่า โลหะผสมแมกนีเซียม 1.7 เท่า ดังนั้นจึงเป็น อุตสาหกรรมการบินและอวกาศมีความสำคัญต่อโครงสร้างของวัสดุ

2 ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม

ความเฉื่อยของไทเทเนียมขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของฟิล์มออกไซด์ซึ่งมีความต้านทานการกัดกร่อนในตัวกลางออกซิไดซ์ได้ดีกว่าในตัวกลางรีดิวซ์มาก การกัดกร่อนที่มีอัตราสูงเกิดขึ้นในรีดิวซ์ตัวกลาง ไทเทเนียมไม่กัดกร่อนในตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนบางชนิด เช่น น้ำทะเล ก๊าซคลอรีนเปียก สารละลายคลอไรต์และไฮโปคลอไรต์ กรดไนตริก กรดโครมิก คลอไรด์ของโลหะ ซัลไฟด์ และกรดอินทรีย์ อย่างไรก็ตาม ในสื่อที่ทำปฏิกิริยากับไทเทเนียมเพื่อผลิตไฮโดรเจน (เช่น กรดไฮโดรคลอริกและกรดซัลฟิวริก) ไทเทเนียมมักจะมีอัตราการกัดกร่อนที่สูงกว่า อย่างไรก็ตาม หากเติมตัวออกซิไดซ์จำนวนเล็กน้อยลงในกรด จะเกิดฟิล์มทู่ขึ้นบนพื้นผิวของไททาเนียม ดังนั้น ไทเทเนียมจึงมีความทนทานต่อการกัดกร่อนในกรดซัลฟิวริกเข้มข้น-กรดไนตริกเข้มข้น หรือกรดไฮโดรคลอริก-กรดไนตริกผสมกัน และแม้แต่ในกรดไฮโดรคลอริกที่มีคลอรีนอิสระ ฟิล์มป้องกันออกไซด์ของไทเทเนียมมักเกิดขึ้นเมื่อโลหะสัมผัสกับน้ำ แม้จะมีน้ำหรือไอน้ำในปริมาณเล็กน้อยก็ตาม หากไททาเนียมสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีการออกซิไดซ์อย่างแรงโดยไม่มีน้ำโดยสิ้นเชิง จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นอย่างรวดเร็วและเกิดปฏิกิริยารุนแรง แม้กระทั่งการเผาไหม้ที่เกิดขึ้นเอง มักจะเกิดขึ้น ปรากฏการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้นเมื่อไทเทเนียมทำปฏิกิริยากับกรดไนตริกที่เป็นไอซึ่งมีไนโตรเจนออกไซด์มากเกินไป และเมื่อไทเทเนียมทำปฏิกิริยากับก๊าซคลอรีนแห้ง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีความชื้นจำนวนหนึ่งเพื่อป้องกันปฏิกิริยาดังกล่าว

3 ทนความร้อนได้ดี

โดยปกติแล้วอลูมิเนียมที่ 150 องศา สแตนเลสที่ 310 องศาซึ่งสูญเสียประสิทธิภาพการทำงานเดิม และโลหะผสมไทเทเนียมที่ 500 องศาหรือประมาณนั้นยังคงรักษาคุณสมบัติทางกลที่ดี เมื่อความเร็วของเครื่องบินถึง 2.7 เท่าของความเร็วเสียง อุณหภูมิพื้นผิวของโครงสร้างเครื่องบินจะสูงถึง 230 องศา ไม่สามารถใช้โลหะผสมอลูมิเนียมและโลหะผสมแมกนีเซียมได้ ในขณะที่โลหะผสมไทเทเนียมสามารถตอบสนองความต้องการได้ ไทเทเนียมทนความร้อนได้ดี ใช้สำหรับจานคอมเพรสเซอร์และใบพัดของเครื่องยนต์อากาศยาน และผิวลำตัวด้านหลังของเครื่องบิน

4 ประสิทธิภาพอุณหภูมิต่ำดี

โลหะผสมไทเทเนียมบางชนิด (เช่น Ti-5AI-2.5SnELI) มีความแข็งแรงด้วยอุณหภูมิที่ลดลงและเพิ่มขึ้น แต่ความเป็นพลาสติกไม่ได้ลดลงมากนัก ยังคงมีความเหนียวและความเหนียวที่ดีที่อุณหภูมิต่ำ เหมาะสม เพื่อใช้ในอุณหภูมิต่ำมาก สามารถใช้ในเครื่องยนต์จรวดไฮโดรเจนเหลวและออกซิเจนเหลว หรือในยานอวกาศที่มีคนขับเพื่อใช้ภาชนะและถังเก็บอุณหภูมิต่ำพิเศษ

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 ความต้านทานแรงดึงและความแข็งแรงของผลผลิต

อยู่ใกล้มากกับความต้านทานแรงดึงของโลหะผสมไทเทเนียม Ti-6AI-4V อยู่ที่ 960MPa ความแข็งแรงของผลผลิตที่ 892MPa ความแตกต่างระหว่างทั้งสองมีเพียง 58MPa

9 ไทเทเนียมสามารถออกซิไดซ์ได้ง่ายที่อุณหภูมิสูง

แรงยึดเกาะของไทเทเนียมและไฮโดรเจน-ออกซิเจนมีความแข็งแรง เราควรใส่ใจเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันและการดูดซึมไฮโดรเจน การเชื่อมไทเทเนียมควรดำเนินการภายใต้การป้องกันอาร์กอนเพื่อป้องกันการปนเปื้อน ท่อและแผ่นไทเทเนียมควรได้รับการบำบัดความร้อนภายใต้สุญญากาศ ไทเทเนียมตีขึ้นรูปด้วยความร้อนเพื่อควบคุมบรรยากาศไมโครออกซิไดซ์

10 ความต้านทานการทำให้หมาด ๆ ต่ำ

ไทเทเนียมและวัสดุโลหะอื่นๆ (ทองแดง เหล็ก) ที่ทำมาจากรูปทรงและขนาดของนาฬิกาเหมือนกันโดยใช้แรงเคาะนาฬิกาแต่ละเรือนเท่ากันจะพบว่านาฬิกาที่ทำจากไทเทเนียมจะแกว่งไปตามเสียงที่ดังเป็นเวลานาน กล่าวคือ ผ่าน พลังงานที่จ่ายให้กับนาฬิกานั้นไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะหายไป ดังนั้นเราจึงบอกว่าประสิทธิภาพการหน่วงของไทเทเนียมนั้นต่ำ