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鈦及鈦合金特性

[ 信息發(fā)布:本站 | 發(fā)布時(shí)間:2018-04-25 00:00:00 | 瀏覽:0 ]
純鈦是銀白色的金屬，它具有許多優(yōu)良性能。
1 鈦的十大性能
1.1 密度小，比強(qiáng)度高
金屬鈦的密度為4.51g/cm3，高于鋁而低于鋼、銅、鎳，但比強(qiáng)度高于鋁合金和高強(qiáng)合金鋼。鈦合金制成飛機(jī)比其它金屬制成同樣重的飛機(jī)多載旅客100多人。制成的潛艇，既能抗海水腐蝕，又能抗深層壓力，其下潛深度比不銹鋼潛艇增加80% 。同時(shí)，鈦無(wú)磁性，不會(huì)被水雷發(fā)現(xiàn)，具有很好的反監(jiān)護(hù)作用。
1.2 彈性模量低
鈦的彈性模量在常溫時(shí)為106.4GMPa，為鋼的57%。
1.3 導(dǎo)熱系數(shù)小
金屬鈦的導(dǎo)熱系數(shù)小，是低碳鋼的五分之一，銅的二十五分之一。
1.4 抗拉強(qiáng)度與其屈服強(qiáng)度接近
鈦的這一性能說(shuō)明了其屈強(qiáng)比(抗拉強(qiáng)度/屈服強(qiáng)度)高，表示了金屬鈦材料在成形時(shí)塑性變形差。由于鈦的屈服極限與彈性模量的比值大，使鈦成型時(shí)的回彈能力大。
1.5 無(wú)磁性、無(wú)毒
鈦是無(wú)磁性金屬，在很大的磁場(chǎng)中也不會(huì)被磁化，無(wú)毒且與人體組織及血液有好的相溶性，所以被醫(yī)療界采用。在人體內(nèi)，能抵抗分泌物的腐蝕且無(wú)毒，對(duì)任何殺菌方法都適應(yīng)。因此被廣泛用于制醫(yī)療器械，制人造髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、脅關(guān)節(jié)、頭蓋骨，主動(dòng)心瓣、骨骼固定夾。當(dāng)新的肌肉纖維環(huán)包在這些“鈦骨”上時(shí)，這些鈦骨就開(kāi)始維系著人體的正?；顒?dòng)。鈦在人體中分布廣泛，正常人體中的含量為每70kg.體重不超過(guò)15mg，其作用尚不清楚。但鈦能刺激吞噬細(xì)胞，使免疫力增強(qiáng)這一作用已被證實(shí)。
1.6 抗阻尼性能強(qiáng)
金屬鈦受到機(jī)械振動(dòng)、電振動(dòng)后，與鋼、銅金屬相比，其自身振動(dòng)衰減時(shí)間最長(zhǎng)。利用鈦的這一性能可作音叉、醫(yī)學(xué)上的超聲粉碎機(jī)振動(dòng)元件和高級(jí)音響揚(yáng)聲器的振動(dòng)薄膜等。
1.7 耐熱性能好
新型鈦合金可在600℃或更高的溫度下長(zhǎng)期使用。
1.8 耐低溫性能好
鈦合金TA7(Ti-5Al-2.5Sn)，TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等為代表的低溫鈦合金，其強(qiáng)度隨溫度的降低而提高，但塑性變化卻不大。在-196-253℃低溫下保持較好的延性及韌性，避免了金屬冷脆性，是低溫容器，貯箱等設(shè)備的理想材料。
1.9 吸氣性能
鈦是一種化學(xué)性質(zhì)非常活潑的金屬，在高溫下可與許多元素和化合物發(fā)生反應(yīng)。鈦吸氣主要指高溫下與碳、氫、氮、氧發(fā)生反應(yīng)。
1.10耐腐蝕性能
鈦是一種非?；顫姷慕饘伲淦胶怆娢缓艿停诮橘|(zhì)中的熱力學(xué)腐蝕傾向大。但實(shí)際上鈦在許多介質(zhì)中很穩(wěn)定，如鈦在氧化性、中性和弱還原性等介質(zhì)中是耐腐蝕的。這是因?yàn)殁伜脱跤泻艽蟮挠H和力，在空氣中或含氧的介質(zhì)中，鈦表面生成一層致密的、附著力強(qiáng)、惰性大的氧化膜，保護(hù)了鈦基體不被腐蝕。即使由于機(jī)械磨損也會(huì)很快自愈或重新再生。這表明了鈦是具有強(qiáng)烈鈍化傾向的金屬。介質(zhì)溫度在315℃以下鈦的氧化膜始終保持這一特性。
2 鈦的三大功能
功能材料是以物理性能為主的工程材料，即在電、磁、聲、光、熱等方面具有的特殊性質(zhì)，或在其作用下表現(xiàn)出特殊功能的材料。對(duì)鈦和鈦合金的研究已發(fā)現(xiàn)其有三種特殊功能有應(yīng)用前途。
1、記憶功能 鈦-鎳合金在一定環(huán)境溫度下具有單向、雙向和全方位的記憶效應(yīng)，被公認(rèn)是最佳記憶合金。在工程上做管接頭用于戰(zhàn)斗機(jī)的油壓系統(tǒng);石油聯(lián)合企業(yè)的輸油管路系統(tǒng); 直徑0.5mm絲做成的直徑500mm拋物網(wǎng)狀天線用于宇航飛行器上;在醫(yī)學(xué)工程上用于制作鼾癥治療;制成螺釘用于骨折愈合等。上述應(yīng)用均獲得了明顯效果。
2 、超導(dǎo)功能 鈮-鈦合金在溫度低于臨界溫度時(shí)，呈現(xiàn)出零電阻的超導(dǎo)功能。
3、貯氫功能 鈦-鐵合金具有吸氫的特性，把大量的氫安全的貯存起來(lái)，在一定的環(huán)境中又把氫釋放出來(lái)。這在氫氣分離、氫氣凈化、氫氣貯存及運(yùn)輸、制造以氫為能源的熱泵和蓄電池等方面應(yīng)用很有前途。
因此，鈦被譽(yù)為僅次于鐵、鋁的正在崛起的“第三金屬”、“現(xiàn)代金屬”、“戰(zhàn)略金屬”，是當(dāng)代高新技術(shù)新材料領(lǐng)域中具有重大國(guó)防意義和顯著經(jīng)濟(jì)效益的全新金屬。她被廣泛應(yīng)用于航空、航天、核能、艦船、兵器等國(guó)防工業(yè)以及化工、石油、冶金、電力、交通、海洋、醫(yī)療、環(huán)保、建筑、體育及旅游休閑等民用工業(yè)。鈦及鈦合金加工材產(chǎn)業(yè)是世界各發(fā)達(dá)國(guó)家高度重視和重點(diǎn)發(fā)展的高科技新材料產(chǎn)業(yè)，實(shí)踐證明，先進(jìn)的鈦工業(yè)是國(guó)家綜合國(guó)力強(qiáng)盛的重要標(biāo)志之一。

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