Δύο εξαιρετικές ιδιότητες τιτανίου και κραμάτων τιτανίου

Τα κράματα τιτανίου και τιτανίου έχουν δύο εξαιρετικές ιδιότητες: υψηλή ειδική αντοχή και εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση, γι' αυτό τα κράματα τιτανίου προτιμώνται στην αεροδιαστημική βιομηχανία, τη χημική βιομηχανία, την ιατρική μηχανική και τις βιομηχανίες αναψυχής.

Ειδική αντοχή και απόδοση σε υψηλή θερμοκρασία:

Τα μέταλλα ποικίλλουν ευρέως σε πυκνότητα. Το λίθιο έχει τη χαμηλότερη πυκνότητα σε 0,5 g/cm-3, ενώ το όσμιο και το ιρίδιο έχουν την υψηλότερη πυκνότητα στα 22,5 g/cm-3. Η πυκνότητα 5 g/cm-3 είναι το σημείο διαχωρισμού μεταξύ ελαφρών μετάλλων και βαρέων μετάλλων, επομένως το τιτάνιο με πυκνότητα 4,51 g/cm-3 είναι το βαρύτερο ελαφρύ μέταλλο. Αν και το τιτάνιο είναι δύο φορές πιο πυκνό από το αλουμίνιο (ένα τυπικό ελαφρύ μέταλλο), είναι μόνο περίπου το μισό πιο πυκνό από το σίδηρο ή το νικέλιο (Εικ. 1.1).

Μόνο κάτω από 300 μοίρες, η ειδική αντοχή των πλαστικών ενισχυμένων με ανθρακονήματα είναι υψηλότερη από εκείνη των κραμάτων τιτανίου (Εικόνα 1.2). Σε υψηλότερες θερμοκρασίες, η ειδική αντοχή των κραμάτων τιτανίου είναι ιδιαίτερα εξαιρετική. Ωστόσο, η μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας του τιτανίου περιορίζεται από τις οξειδωτικές του ιδιότητες. Δεδομένου ότι οι ενώσεις τιτανίου-αλουμινίου μπορούν να ξεπεράσουν εν μέρει αυτό το μειονέκτημα, έχουν γίνει το επίκεντρο της ανάπτυξης του κράματος. Τα παραδοσιακά κράματα τιτανίου υψηλής θερμοκρασίας μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο σε θερμοκρασίες ελαφρώς υψηλότερες από 500 βαθμούς, ενώ τα κράματα με βάση το τιτάνιο-αλουμίνιο είναι άμεσα συγκρίσιμα με καλά ανεπτυγμένους χάλυβες υψηλής θερμοκρασίας και υπερκράματα με βάση το νικέλιο (Εικόνα 1.2).

Αντοχή στη διάβρωση:

Το τιτάνιο και τα κράματα τιτανίου έχουν καλή αντοχή στη διάβρωση. Εκτός από ορισμένα παραδείγματα που συνοψίζονται στον παρακάτω πίνακα, είναι πολύ σημαντικό να διατηρηθεί η ακεραιότητα του φιλμ οξειδίου του τιτανίου στην επιφάνεια του τιτανίου και να μην καταστραφεί για να διασφαλιστεί η καλή του αντοχή στη διάβρωση. μόλις καταστραφεί το φιλμ οξειδίου, τουλάχιστον υπάρχει πιθανότητα να γίνει επισκευή. Ως εκ τούτου, το τιτάνιο και τα κράματα τιτανίου έχουν μακροχρόνια αντοχή στη διάβρωση σε οξειδωτικές ατμόσφαιρες και η παρουσία μικρής ποσότητας οξυγόνου και νερού είναι επαρκής για να σχηματίσει ένα προστατευτικό φιλμ οξειδίου.

Η αντίσταση στη διάβρωση του τιτανίου μπορεί να βελτιωθεί με την προσθήκη αδρανών μετάλλων (συχνά παλλαδίου και ρουθηνίου), νικελίου και μολυβδαινίου ή με τη χρήση αναστολέων διάβρωσης στο μηχάνημα. Εκτεταμένες βάσεις δεδομένων διάβρωσης παρέχουν πληροφορίες για τη διάβρωση συγκεκριμένων κραμάτων σε διαφορετικά μέσα.

Το τιτάνιο απαιτείται να έχει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση σε παράκτιες / υπεράκτιες εφαρμογές. Για λόγους μηχανικής, τεχνολογίας και διάβρωσης, οι υπεράκτιες πλατφόρμες νέας γενιάς διαθέτουν χιλιάδες μέτρα αγωγών μεταφοράς και τροφοδοσίας από κράμα τιτανίου.