Kuo ypatingas titanas?

Titanas yra ypatingas dėl unikalaus didelio stiprumo -svorio santykio-svorio, puikaus atsparumo korozijai, biologinio suderinamumo ir atsparumo aukštai{2}} temperatūrai derinio. Jis tvirtas kaip plienas, bet žymiai lengvesnis, suformuoja itin stabilų apsauginį pasyvų oksido sluoksnį, nereaguoja su žmogaus kūnu medicinos reikmėms, išlaiko tvirtumą aukštoje temperatūroje. Dėl šių savybių jis yra neįkainojamas tokiose pramonės šakose kaip aviacija, medicininiai implantai ir sporto įranga.

 

Šis straipsnis padės suprasti, kodėl titanas taip skiriasi daugeliu aspektų, visų pirma, pakalbėkime apie jo savybių skirtumus:

Didelis stiprumo{0}}ir-svorio santykis: 

Titanas yra ypač tvirtas dėl mažo tankio, todėl idealiai tinka naudoti, kai svoris yra kritinis veiksnys, pvz., orlaiviuose ir didelio našumo{0}}transporto priemonėse.

Puikus atsparumas korozijai: 

Sudaro ploną, stabilų oksido sluoksnį (titano dioksidas), kuris iš karto apsaugo apatinį metalą nuo vandens, druskos ir daugelio rūgščių, o pažeistas sluoksnis atsinaujina.

Biologinis suderinamumas: 

Titanas yra netoksiškas- ir nesukelia nepageidaujamų reakcijų žmogaus organizme, todėl jis plačiai naudojamas medicininiams implantams, dantų įtaisams ir kitiems vidaus prietaisams gaminti.

Aukštos{0}}temperatūros našumas: 

Skirtingai nuo kai kurių kitų metalų, jis išlaiko savo stiprumą aukštoje temperatūroje, nors pradeda prarasti stiprumą, kai įkaista virš 430 laipsnių (806 laipsnių F).

Patvarumas: 

Jis yra labai patvarus ir atsparus nuovargiui, todėl be gedimų gali atlaikyti pasikartojančius streso ciklus, o tai prisideda prie ilgo eksploatavimo sudėtingose ​​aplinkose.

Kodėl šios savybės svarbios

Oro erdvė: 

Lengvas titano svoris ir stiprumas yra labai svarbūs gaminant degalus{0}}taupius orlaivius ir erdvėlaivius.

Medicinos pramonė:

Jo biologinis suderinamumas ir atsparumas korozijai yra būtini chirurginiams implantams, tokiems kaip kaulų varžtai ir klubo sąnario protezai.

Chemijos pramonė: 

Dėl išskirtinio atsparumo agresyvioms cheminėms medžiagoms jis idealiai tinka apdorojimo įrangai ir jūrinėms reikmėms.

Sporto prekės: 

Dėl stiprumo, lengvumo ir ilgaamžiškumo derinys yra tinkama medžiaga{0}} didelio našumo įrangai, tokiai kaip dviračiai ir golfo lazdos.

Priežastys, kodėl titanas yra brangus?
1. Titano rūdos trūkumas ir sudėtingas gavybos procesas
Norstitanoyra vienas iš plačiausiai žemės plutoje paplitusių elementų, gamtoje jis daugiausia egzistuoja mineralų pavidalu, o įprastus mineralus sudaro rutilas ir ilmenitas. Šių mineralų rafinavimo į gryną titaną procesas yra gana sudėtingas ir reikalaujantis daug energijos. Pagrindinis ekstrahavimo procesas yra Kroll procesas, kurio metu rūda paverčiama titano tetrachloridu, tada redukuojama magniu, kad išgautų titaną iš kempinės, ir toliau jį gryninant. Šis procesas-atima daug laiko ir reikalauja aukštos-temperatūros aplinkos, o tai padidina gamybos sąnaudas.

2. Didelis gamybos proceso sunkumas
Ti apdirbimo sudėtingumas yra daug didesnis nei kitų paprastų metalų. Dėl aukštos titano lydymosi temperatūros (apie 1668 laipsnių) ir stipraus cheminio reaktyvumo gamybos ir apdorojimo metu reikalinga speciali įranga ir procesai, kad titanas nereaguotų su tokiais elementais kaip deguonis ir azotas, kad susidarytų trapūs junginiai. Šie specialūs reikalavimai labai padidina apdorojimo išlaidas.

 

Titano plokštės cheminė sudėtis (pagal ASTM B265 standartą)

Elementas	Ti	Fe	C	N	H	O
Gr1 Grynas Ti Gr1	Didesnis arba lygus 99,5 %	Mažiau arba lygus 0,20 %	Mažiau arba lygus 0,08 %	Mažiau nei arba lygus 0,03 %	Mažiau arba lygus 0,015 %	Mažiau arba lygus 0,18 %
Gr2 Grynas Ti Gr2	Didesnis arba lygus 99,2 %	Mažiau arba lygus 0,30 %	Mažiau arba lygus 0,08 %	Mažiau nei arba lygus 0,03 %	Mažiau arba lygus 0,015 %	Mažiau arba lygus 0,25 %
Gr5 titano lydinys (Ti-6Al-4V)	Balansas	Mažiau arba lygus 0,40 %	Mažiau arba lygus 0,08 %	Mažiau arba lygus 0,05 %	Mažiau arba lygus 0,015 %	Mažiau arba lygus 0,20 %

Mechaninės titano plokštės savybės

Įvertinimas	Tempiamasis stipris (MPa)	Išeigos stiprumas (MPa)	pailgėjimas (%)	Ploto sumažinimas (%)
Gr1	Didesnis arba lygus 240	Didesnis arba lygus 170	Didesnis arba lygus 24	Didesnis arba lygus 30
Gr2	Didesnis arba lygus 345	Didesnis arba lygus 275	Didesnis arba lygus 20	Didesnis arba lygus 30
Gr5	Didesnis arba lygus 895	Didesnis arba lygus 825	Didesnis arba lygus 10	Didesnis arba lygus 25

 

Titano plokštės fizinės savybės

Turtas	Vertė
Tankis	4,51 g/cm³
Lydymosi taškas	1668 laipsniai
Šilumos laidumas	15.6 W/(m·K)
Savitoji šilumos talpa	0.523 J/(g·K) 0.523
Elastinis modulis	105-120 GPa
Kietumas (HV)	120–160 (grynas titanas), didesnis arba lygus 300 (lydiniai)
Šiluminio plėtimosi koeficientas	8.6 × 10⁻⁶ /K

 

Kaina:

Gr1 (Pure Ti): Pats prieinamiausias, idealiai tinka pagrindinėms atsparumo korozijai programoms.
 

Gr2 (Pure Ti): vidutinė kaina, užtikrinanti stiprumo ir atsparumo korozijai pusiausvyrą.
 

Gr5 (Ti-6Al-4V): aukščiausios klasės ti, pasižymintis puikiu našumu, bet žymiai didesne kaina.

Praneškite man, jei ieškote titano medžiagų gaminių, mielai pateiksiu citatą ir pateiksiu jums priimtiną kainą!