Komplexní výzkumná zpráva o titanových a titanových slitinách: základní charakteristiky, pokrok ve výzkumu a budoucí výzvy

1 Základní fyzikální a chemické vlastnosti titanových a titanových slitin
Titanium, jako strategický světelný kov, zaujímá nenahraditelnou polohu ve vysokém - koncovém průmyslovém poli s jeho vynikající specifickou pevností (poměr síly/hustoty) a všechny - odolnost proti životnímu prostředí. Hustota titanu je pouze 4,51 g/cm³ (asi 57% oceli), ale její síla je ekvivalentní hu do hustoty vysoké - pevné oceli, což z ní činí nejvyšší specifickou sílu mezi kovovými materiály. Krystalická struktura titanu je hexagonální uzavření - zabalená (HCP, fáze) pod 882 stupňů a těla - CENTRESTED CUBIC (BCC, Phase) nad 882 stupňů. Tato charakteristika změny fázové změny poskytuje bohaté možnosti pro návrh slitin.

 

1.1 Mechanická a environmentální přizpůsobivost Vysoká a nízkoteplotní výkon: Titanové slitiny stále udržují dobrou sílu v rozsahu 450 - 600 stupňů, jako je Ti - 6al-4V, což udržuje výnosovou sílu více než 500 MPa při 400 stupních. Nízkoteplotní výkon je ještě vynikající. Prodloužení slitiny TA7 při teplotě kapaliny -253 stupňů je větší než 12%, což z něj činí preferovaný materiál pro letecké kryogenní palivové nádoby. Mechanismus odolnosti proti korozi: hustý film Tio₂ pasivace (tloušťka 5-20 nm) je okamžitě vytvořen na povrchu titanu, takže jeho korozní rychlost v mořské vodě, chlor-alkáli a kyselá média nižší než 0,001 mm/a. Jeho odolnost vůči praskání koroze a napětí (SCC) je výrazně lepší než odolnost nerezové oceli a je známá jako „oceánský kov“. Biokompatibilita: Hustota sebehorrozního proudu čistého titanu v simulovaných tělních tekutinách je až 2,24 × 10⁻⁸ A/Cm² a nedostatek uvolňování kovových iontů z něj dělá materiál pro umělé klouby a dentální implantáty.

 

1.2 Inherentní výzvy pro zpracování defektů tepelné vodivosti: tepelná vodivost je pouze 17 W/m · K (1/14 hliníku) a teplota v řezací zóně je až 1000 stupňů, což zrychluje opotřebení nástroje. Vysoká chemická aktivita: Reaguje s O, N a H při vysokých teplotách za účelem generování 50 - 200 μm tvrzené vrstvy, která vyžaduje pro zpracování ochranu inertní atmosféry. Nízký elastický modul: asi 110 GPA (1/2 oceli), což má za následek závažné zpracování pramenic a obtíže při kontrole přesnosti formování tenkostěnných částí.