Obsežno raziskovalno poročilo o zlitinah titanov in titanov: osnovne značilnosti, napredek raziskav in prihodnji izzivi

1 osnovne fizikalne in kemijske lastnosti titanov in titanovih zlitin
Titanium kot strateška svetlobna kovina zavzema nenadomestljiv položaj v visokem - končnem industrijskem polju z njegovo odlično specifično močjo (razmerje jakosti/gostote) in vse - korozijsko odpornost. Gostota titana je le 4,51 g/cm³ (približno 57% jekla), vendar je njegova trdnost enakovredna trdnosti z visoko - trdnim jeklom, zaradi česar je najvišja trdnost med kovinskimi materiali. Kristalna struktura titana je šesterokotna blizu - pakirana (hcp, faza) pod 882 stopinj in telo - osredotočena kubic (BCC, faza) nad 882 stopinj. Ta značilnost faznih sprememb zagotavlja bogate možnosti za oblikovanje zlitin.

 

1.1 Mehanska in okoljska prilagodljivost Visoka in nizka temperaturna učinkovitost: Titanove zlitine še vedno ohranjajo dobro moč v območju 450 - 600 stopinj, kot je Ti - 6AL-4V, ki ohranja moč več kot 500 MPa pri 400 stopinjah. Zmogljivost nizke temperature je še bolj izjemna. Podaljšanje zlitine TA7 pri -253 stopinjski tekoči vodik je večje od 12%, zaradi česar je najprimernejši material za vesoljske kriogene posode za gorivo. Mehanizem odpornosti proti koroziji: Gost tio₂ pasivacijski film (debelina 5-20 nm) se takoj oblikuje na površini titana, zaradi česar je njegova korozijska hitrost v morski vodi, klori-alkali in kislemu mediju nižja od 0,001 mm/a. Njegova odpornost proti korozijskemu koroziji (SCC) je bistveno boljša od odpornosti iz nerjavečega jekla in je znana kot "oceanska kovina". Biokompatibilnost: Gostota samokorozije čistega titana v simuliranih telesnih tekočinah je nizka kot 2,24 × 10⁻⁸ A/cm², pomanjkanje sproščanja kovinskih ionov pa je temeljni material za umetne sklepe in zobne vsadke.

 

1.2 Inherentna obdelava izzive toplotne prevodnosti okvare: toplotna prevodnost je le 17 w/m · K (1/1/14 aluminija), temperatura v območju rezanja pa je višja od več kot 1000 stopinj, kar pospešuje obrabo orodja. Visoka kemična aktivnost: pri visokih temperaturah reagira z O, N in H, da ustvari utrjeno plast 50 - 200 μm, kar zahteva zaščito pred inertno atmosfero za obdelavo. Nizek elastični modul: približno 110 GPa (1/2 jekla), kar ima za posledico hudo predelavo in težave pri nadzoru oblikovanja natančnosti tankostenskih delov.