Kompleksowe raport z badań na temat stopów tytanu i tytanu: podstawowe cechy, postęp badań i przyszłe wyzwania

1 Podstawowe właściwości fizyczne i chemiczne stopów tytanu i tytanu
Titanium, jako strategiczny lekki metal, zajmuje niezastąpioną pozycję w polu przemysłowym High - o doskonałej wytrzymałości specyficznej (stosunek wytrzymałości/gęstości) i wszystkie - odporność na korozję środowiska. Gęstość tytanu wynosi tylko 4,51 g/cm³ (około 57% stali), ale jego wytrzymałość jest równoważna stali wytrzymałościowej wysokiej -, co czyni ją najwyższą wytrzymałością specyficzną wśród materiałów metalowych. Struktura krystaliczna tytanu jest sześciokątna zamknięta - zapakowana (HCP, faza) poniżej 882 stopnia i nadwozia - wyśrodkowana sześcienna (BCC, faza) powyżej 882 stopnia. Ta charakterystyka zmiany fazy zapewnia bogate możliwości projektowania stopu.

 

1.1 Wysoka i niska temperatura zdolność do adaptacji mechanicznej i środowiskowej: stopy tytanowe nadal utrzymują dobrą wytrzymałość w zakresie 450 - stopnia, takie jak Ti - 6al-4 V, co utrzymuje wytrzymałość na wydajność ponad 500 MPa w 400 stopnia. Wydajność w niskiej temperaturze jest jeszcze bardziej wybitna. Wydłużenie stopu TA7 w temperaturze ciekłego wodoru -253 stopni jest większe niż 12%, co czyni go preferowanym materiałem do kruszywych paliw w powietrzu lotniczym. Mechanizm odporności na korozję: gęsta folia pasywacyjna TiO₂ (grubość 5-20 nm) jest natychmiast utworzona na powierzchni tytanu, dzięki czemu jego szybkość korozji w wodzie morskiej, chlor-alkali i kwaśne pożywce niższe niż 0,001 mm/a. Jego odporność na pękanie korozji i korozji naprężeń (SCC) jest znacznie lepsza niż stal nierdzewna i jest znana jako „metal oceaniczny”. Biokompatybilność: Gęstość prądu samokorozji czystego tytanu w symulowanych płynach ustrojowych jest tak niska, jak 2,24 × 10⁻⁸ A/cm², a brak uwalniania jonów metali czyni go podstawowym materiałem dla sztucznych stawów i implantów dentystycznych.

 

1.2 Niewodeksne wyzwania związane z przetwarzaniem wady przewodności cieplnej: Przewodność cieplna wynosi tylko 17 W/M · K (1/14 aluminium), a temperatura w strefie cięcia jest tak wysoka, jak ponad 1000 stopni, co przyspiesza zużycie narzędzia. Wysoka aktywność chemiczna: reaguje z O, N i H w wysokich temperaturach, aby wygenerować warstwę utwardzoną 50 - 200 μm, która wymaga obojętnej ochrony atmosfery do przetwarzania. Niski moduł sprężysty: około 110 GPa (1/2 stali), co powoduje poważne przetwarzanie sprężyny i trudności w kontrolowaniu dokładności tworzenia części cienkościennych.