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钛合金

2022-09-30 18:03:59
钛合金
详细介绍:

钛(Titanium)是一种金属化学元素,化学符号Ti,原子序数22,在化学元素周期表中位于第4周期、第IVB族。由格雷戈尔于1791年发现。是一种银白色的过渡金属,其特征为重量轻、强度高、具金属光泽,耐湿氯气腐蚀。但钛不能应用于干氯气中,即使是温度0℃以下的干氯气,也会发生剧烈的化学反应,生成四氯化钛,再分解生成二氯化钛,甚至燃烧。只有当氯气中的含水量高于0.5%的时候,钛在其中才能保持可靠的稳定性。α型钛为六方晶系、β型钛为立方晶系。转变温度为882.5℃。熔点(1660±10)℃,沸点3287℃,密度为4.506g/cm3。溶于稀酸,不溶于冷水和热水。耐海水腐蚀性很强。 [10]  已知的钛的同位素有13种,包括钛-41至钛-53。其中钛的稳定同位素有钛-46,钛-47,钛-48,钛-49,钛-50共五种,其余的同位素均有放射性。

钛被认为是一种稀有金属,这是由于在自然界中其存在分散并难于提取。但其相对丰富,在所有元素中居第十位。 钛的矿石主要有钛铁矿及金红石,广布于地壳及岩石圈之中。钛亦同时存在于几乎所有生物、岩石、水体及土壤中。从主要矿石中萃取出钛需要用到克罗尔法或亨特法。钛最常见的化合物是二氧化钛,可用于制造白色颜料。其他化合物还包括四氯化钛(TiCl4)(作催化剂和用于制造烟幕作空中掩护)及三氯化钛(TiCl3)(用于催化聚丙烯的生产)。

物理性质

钛具有金属光泽,有延展性。声音在其中的传播速率为5090 m/s。钛的主要特点是密度小、机械强度大、容易加工。

新型钛合金耐热性能好,可在600℃或更高的温度下长期使用。

钛合金的耐低温性能好,钛合金TA7(Ti-5Al-2.5Sn),TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等为代表的低温钛合金,其强度随温度的降低而提高,但塑性变化却不大。在-196-253℃低温下保持较好的延性及韧性,避免了金属冷脆性,是低温容器,贮箱等设备的理想材料。

金属钛的抗阻尼性能强,受到机械振动、电振动后,与钢、铜金属相比,其自身振动衰减时间最长。利用钛的这一性能可作音叉、医学上的超声粉碎机振动元件和高级音响扬声器的振动薄膜等。 

化学性质

钛的缺点是难于提炼。主要是因为钛在高温下化合能力极强,可以与氧、碳、氮以及其他许多元素化合。因此,不论在冶炼或者铸造的时候,人们都小心地防止这些元素“侵袭”钛。在冶炼钛的时候,空气与水当然是严格禁止接近的,甚至连冶金上常用的氧化铝坩埚也禁止使用,因为钛会从氧化铝里夺取氧。人们利用镁与四氯化钛在惰性气体——氦气或氩气中相作用,来提炼钛。

钛的应用领域

1、航天领域

钛和钛合金在火箭、捣蛋及宇宙飞船工业中,可用于高压容器,燃料贮箱,huo箭发动机及捣蛋壳体。飞船舱蒙皮及结构骨架.主起落架.登月舱等。

2、军工领域

在海洋的腐蚀环境下,军舰和潜艇都广泛的选用钛材料,例如现在的迫击pao的底座就是钛合金的。

3、化工系统

纯碱工业、氯碱工业、漂白粉行业、尿素工业、其他化工。

4、石油工业中的应用

炼油厂在催化裂化,工艺水处理,加氢精制,脱硫,不饱和分离,氢提纯,重整,管式蒸馏和聚合反应等工艺中广泛的使用了钛设备。

5、冶金工业的应用

钛设备的使用,对于提高生产效率,解决湿法冶金常见的跑,冒,滴,漏等现象及减少环境污染等方面具有重要的意义。

6、海洋工程的应用

早期的海水淡化、石油采钻装置使用铜合金,碳素钢等材料,因为这些材料不耐海水腐蚀,生产效率低,很快被耐海水腐蚀性能优异的钛材料所代替。

7、医学上的钛的应用主要有两个方面一是制药,二是人体植入

8、汽车制造行业

由于钛是一种质量轻,高强度,高弹性,耐蚀性好的材料,应用在汽车上可以起到减重,节能,减震,降噪,减少污染,延寿提高汽车安全性和舒适型的综合作用,是实现汽车轻量化的理想材料。

9、体育休闲等其他领域。


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