Introducció a les propietats de l'aliatge de titani
Els aliatges de titani són una classe de metalls, caracteritzats pel seu rendiment, que es veu influenciat per la presència d'impureses com carboni, nitrogen, hidrogen i oxigen. La forma més pura de titani té un contingut d'impureses inferior al 0,1%, el que resulta en una plasticitat elevada però amb poca resistència. El titani pur industrial, amb una puresa del 99,5%, presenta les següents propietats: densitat (ρ) de 4,5 g/cm3, punt de fusió de 1725 graus, conductivitat tèrmica (λ) de 15,24 W/(m·K), resistència a la tracció ( σb) de 539 MPa, allargament (δ) del 25%, contracció de la secció (ψ) del 25%, mòdul elàstic (E) de 1,078 × 105 MPa i una duresa (HB) de 195.
1. Baixa densitat i alta resistència: els aliatges de titani d'alta resistència solen tenir una densitat d'aproximadament 4,5 g/cm3, que és només el 60% de la de l'acer. El titani pur presenta una resistència comparable a l'acer normal, mentre que certs aliatges de titani d'alta resistència superen la resistència de molts acers estructurals d'aliatge. En conseqüència, els aliatges de titani posseeixen una resistència específica significativament més alta (relació força/densitat) que altres materials estructurals metàl·lics. Aquesta característica permet la producció de peces i components lleugers amb una gran resistència, rigidesa i durabilitat de la unitat. Els aliatges de titani troben aplicacions en components del motor, esquelets, pells, elements de subjecció i trens d'aterratge.
2. Alta resistència tèrmica: els aliatges de titani poden mantenir la seva resistència requerida a temperatures elevades, superant les capacitats dels aliatges d'alumini en diversos centenars de graus centígrads. Entre 150 graus i 500 graus, mantenen la seva alta resistència específica, mentre que els aliatges d'alumini veuen una caiguda notable de la resistència específica a 150 graus. Els aliatges de titani poden funcionar a temperatures de fins a 500 graus, mentre que els aliatges d'alumini es limiten a temperatures inferiors a 200 graus.
3. Excel·lent resistència a la corrosió: els aliatges de titani presenten una resistència a la corrosió superior en comparació amb l'acer inoxidable en atmosferes humides i ambients d'aigua de mar. Sobretot destaquen per resistir la corrosió per picadura, la corrosió àcida i la corrosió per estrès. A més, els aliatges de titani tenen una resistència notable a l'àcid sulfúric, àcid nítric, clorurs i compostos orgànics clorats. No obstant això, en la disminució de les condicions de sal d'oxigen i crom, el titani té una baixa resistència a la corrosió.
4. Bon rendiment a baixa temperatura: els aliatges de titani conserven les seves propietats mecàniques a temperatures baixes i ultra baixes. Alguns aliatges de titani, com el TA7, tenen un rendiment excepcional a baixes temperatures i mantenen part de la seva plasticitat fins i tot a -253 graus. Per tant, els aliatges de titani són materials estructurals crucials per a aplicacions a baixa temperatura.
5. Reactivitat química: el titani presenta una activitat química important, reaccionant fàcilment amb l'oxigen, el nitrogen, l'hidrogen, el monòxid de carboni, el diòxid de carboni, el vapor d'aigua i el gas amoníac present a l'atmosfera. El TiC dur es forma en aliatges de titani amb continguts de carboni més elevats (més del 0,2%). Quan el TiN interacciona amb el nitrogen a altes temperatures, es forma una capa superficial dura. El titani absorbeix l'oxigen per sobre de 600 graus, donant lloc a la formació d'una capa endurida amb una duresa elevada. L'augment del contingut d'hidrogen condueix a la formació d'una capa de fragilitat. La profunditat de la superfície trencadissa endurida causada per l'absorció de gas pot arribar als 0,1-0,15 mm, amb un grau d'enduriment del 20%-30%. El titani també presenta una important afinitat química, formant fàcilment adhesió amb superfícies de fricció.
6. Conductivitat tèrmica i mòdul elàstic: el titani posseeix una conductivitat tèrmica baixa, aproximadament una quarta part de la del níquel, una cinquena part de la del ferro i una quarta part de la de l'alumini. La conductivitat tèrmica de diferents aliatges de titani és aproximadament un 50% inferior en comparació amb la del titani pur. Com que els aliatges de titani tenen un mòdul elàstic que és al voltant de la meitat del de l'acer, són menys rígids i més propensos a la deformació. Com a resultat, s'han d'evitar barres primes i components amb parets primes, ja que les superfícies de tall i processament tenen una gran quantitat de volum de rebot, aproximadament dues o tres vegades més gran que l'acer inoxidable. Aquest rebot pot provocar una fricció intensa, adherència i desgast d'unió a la superfície de l'eina.
Els aliatges de titani es componen de titani com a metall base, complementat amb altres elements. Existeixen dos tipus d'estructures de cristall de titani: el titani, que presenta una estructura hexagonal molt compacta per sota dels 882 graus, i el titani, que té una estructura cúbica centrada en el cos per sobre dels 882 graus.
Contacte:
Si teniu cap pregunta, no dubteu a posar-vos en contacte amb nosaltres. Horari: de 8.30 a 17.30 h
Correu electrònic:zhangjixia@bjygti.com
