مقدمة لخصائص سبائك التيتانيوم
سبائك التيتانيوم هي فئة من المعادن، تتميز بأدائها الذي يتأثر بوجود الشوائب مثل الكربون، والنيتروجين، والهيدروجين، والأكسجين. أنقى أشكال التيتانيوم يحتوي على نسبة شوائب أقل من 0.1%، مما يؤدي إلى مرونة عالية ولكن قوة منخفضة. يُظهر التيتانيوم النقي الصناعي، بدرجة نقاء 99.5%، الخصائص التالية: كثافة (ρ) تبلغ 4.5 جم/سم3، ونقطة انصهار تبلغ 1725 درجة، والتوصيل الحراري (α) يبلغ 15.24 واط/(م·ك)، وقوة الشد ( σb) 539 ميجا باسكال، الاستطالة (δ) 25%، انكماش المقطع (ψ) 25%، معامل المرونة (E) 1.078×105 ميجا باسكال، والصلابة (HB) 195.
1. كثافة منخفضة وقوة عالية: عادةً ما تبلغ كثافة سبائك التيتانيوم عالية القوة حوالي 4.5 جم / سم 3، وهي 60٪ فقط من كثافة الفولاذ. يظهر التيتانيوم النقي قوة مماثلة للفولاذ العادي، في حين أن بعض سبائك التيتانيوم عالية القوة تتجاوز قوة العديد من سبائك الفولاذ الهيكلي. ونتيجة لذلك، تمتلك سبائك التيتانيوم قوة محددة أعلى بكثير (نسبة القوة / الكثافة) من المواد الهيكلية المعدنية الأخرى. تسمح هذه الخاصية بإنتاج أجزاء ومكونات خفيفة الوزن ذات قوة وحدة عالية وصلابة ومتانة. تجد سبائك التيتانيوم تطبيقات في مكونات المحرك، والهياكل العظمية، والجلود، والمثبتات، ومعدات الهبوط.
2. القوة الحرارية العالية: يمكن لسبائك التيتانيوم الحفاظ على قوتها المطلوبة في درجات حرارة مرتفعة، متجاوزة قدرات سبائك الألومنيوم بعدة مئات من الدرجات المئوية. بين 150 درجة و500 درجة، فإنها تحافظ على قوتها النوعية العالية، بينما تشهد سبائك الألومنيوم انخفاضًا ملحوظًا في القوة النوعية عند 150 درجة. سبائك التيتانيوم يمكن أن تعمل في درجات حرارة تصل إلى 500 درجة، في حين أن سبائك الألومنيوم تقتصر على درجات حرارة أقل من 200 درجة.
3. مقاومة ممتازة للتآكل: تتميز سبائك التيتانيوم بمقاومة فائقة للتآكل مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ في الأجواء الرطبة وبيئات مياه البحر. إنها تتفوق بشكل خاص في مقاومة التآكل الناتج عن الحفر، والتآكل الحمضي، والتآكل الناتج عن الإجهاد. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع سبائك التيتانيوم بمقاومة ملحوظة لحمض الكبريتيك وحمض النيتريك والكلوريدات والمركبات العضوية المكلورة. ومع ذلك، في ظروف انخفاض الأكسجين وأملاح الكروم، يتمتع التيتانيوم بمقاومة منخفضة للتآكل.
4. أداء جيد في درجات الحرارة المنخفضة: تحتفظ سبائك التيتانيوم بخصائصها الميكانيكية عند درجات حرارة منخفضة ومنخفضة للغاية. تؤدي بعض سبائك التيتانيوم، مثل TA7، أداءً جيدًا بشكل استثنائي في درجات الحرارة المنخفضة وتحافظ على بعض من مرونتها حتى عند درجة -253 . ومن ثم، تعتبر سبائك التيتانيوم مواد هيكلية مهمة لتطبيقات درجات الحرارة المنخفضة.
5. التفاعل الكيميائي: يُظهر التيتانيوم نشاطًا كيميائيًا كبيرًا، حيث يتفاعل بسهولة مع الأكسجين والنيتروجين والهيدروجين وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون وبخار الماء وغاز الأمونيا الموجود في الغلاف الجوي. يتشكل TiC الصلب في سبائك التيتانيوم بمحتويات كربون أعلى (أكثر من 0.2%). عندما يتفاعل TiN مع النيتروجين عند درجات حرارة عالية، يتم تشكيل طبقة سطحية صلبة. يمتص التيتانيوم الأكسجين بدرجة أعلى من 600 درجة، مما يؤدي إلى تكوين طبقة صلبة ذات صلابة عالية. تؤدي زيادة محتوى الهيدروجين إلى تكوين طبقة التقصف. يمكن أن يصل عمق السطح المتصلب والهش الناتج عن امتصاص الغاز إلى 0.1-0.15 ملم، مع درجة تصلب تبلغ 20%-30%. يُظهر التيتانيوم أيضًا تقاربًا كيميائيًا كبيرًا، مما يسهل الالتصاق بأسطح الاحتكاك.
6. الموصلية الحرارية ومعامل المرونة: يمتلك التيتانيوم موصلية حرارية منخفضة، حوالي ربع موصلية النيكل، وخمس موصلية الحديد، وربع موصلية الألومنيوم. الموصلية الحرارية لسبائك التيتانيوم المختلفة أقل بنسبة 50٪ تقريبًا مقارنة بالتيتانيوم النقي. نظرًا لأن سبائك التيتانيوم لها معامل مرونة يبلغ حوالي نصف معامل المرونة للفولاذ، فهي أقل صلابة وأكثر عرضة للتشوه. ونتيجة لذلك، يجب تجنب القضبان الرفيعة والمكونات ذات الجدران الرقيقة نظرًا لأن أسطح القطع والمعالجة تحتوي على كمية كبيرة من حجم الارتداد - ما يقرب من ضعفي إلى ثلاثة أضعاف حجم الفولاذ المقاوم للصدأ. يمكن أن يسبب هذا الارتداد احتكاكًا شديدًا والتصاقًا وتآكلًا على سطح الأداة.
تتكون سبائك التيتانيوم من التيتانيوم كمعدن أساسي، مكمل بعناصر أخرى. يوجد نوعان من هياكل بلورات التيتانيوم - التيتانيوم، الذي يُظهر هيكلًا سداسيًا متماسكًا أقل من 882 درجة، والتيتانيوم، الذي يمتلك هيكلًا مكعبًا مركزه الجسم فوق 882 درجة.
اتصال:
إذا كان لديك أي أسئلة، فلا تتردد في الاتصال بنا. ساعات العمل: من 8:30 صباحاً إلى 17:30 مساءً
بريد إلكتروني:zhangjixia@bjygti.com
