Kodėl Pasirinkite Titano lydinius

ĮVADAS

Titanas žinomas kaip elementas (simbolis Ti, atominis skaičius 22 ir atominis svoris 47,9) mažiausiai 200 metų. Tačiau komercinė titano gamyba prasidėjo tik 1950-aisiais. Tuo metu titanas buvo pripažintas dėl savo strateginės svarbos kaip unikalus lengvas ir didelio stiprio lydinys, kuris buvo struktūriškai veiksmingas metalas kritiniams ir aukštos kokybės orlaiviams, pavyzdžiui, reaktyviniams varikliams ir lėktuvo korpuso komponentams. Pasaulinė gamyba iš šio egzotiško "Space Age" metalo ir jo lydinių pasaulyje išaugo iki daugiau nei 50 milijonų svarų per metus. Padidėjęs metalo kempinės ir malimo produktų gamybos pajėgumas ir efektyvumas, patobulintos gamybos technologijos ir labai išplėstos rinkos bazės smarkiai sumažino titano produktų kainą. Šiandien titano lydiniai yra įprasti ir lengvai prieinami inžineriniai metalai, konkuruojantys tiesiogiai su nerūdijančiuoju ir specialiuoju plienu, vario lydiniais, nikelio lydiniais ir kompozitais.


Kaip devintasis labiausiai paplitęs Žemės žievės elementas ir ketvirtas labiausiai gausus struktūrinis metalas, dabartinis pasaulio titano metalo žaliavos tiekimas yra beveik neribotas. Reikšmingi nepanaudoti visame pasaulyje titano kempinė, lydymosi ir perdirbimo pajėgumai gali prisitaikyti prie tolesnio augimo į naujas, didelės talpos taikymo sritis. Be savo patrauklių didelio stiprio ir tankio charakteristikų aerodromų naudojimui, išskirtinis titano išskyrimas atsparumo korozijai, atsirandantis dėl jo apsauginės oksidinės plėvelės, per pastaruosius penkiasdešimt metų motyvuotų plačiu naudojimu jūros vandens, jūrų, sūrymo ir agresyvios pramoninės chemijos srityje. Šiandien titanas ir jo lydiniai plačiai naudojami erdvėlaivių, pramonės ir vartotojų srityse. Be orlaivių variklių ir orlaivių, titanas taip pat naudojamas šioms reikmėms: raketoms, erdvėlaivėms, chemijos ir naftos chemijos gamybai, angliavandenilių gamybai ir perdirbimui, elektros energijos gamybai, gazu nimui, branduolinių atliekų saugojimui, taršos kontrolei, rūdų išplovimui ir metalų regeneravimui, atviroje jūroje jūrų giliavandenių laivų ir laivyno jūrų laivyno komponentai.


Patraukli mechaniniai ypatumai

Titanas ir jo lydiniai pasižymi unikaliu mechaninių ir fizikinių savybių deriniu bei atsparumu korozijai, todėl jie yra pageidaujami aeronautikos, pramonės, chemijos ir energetikos srityse.


Atsparumas korozijai ir erozijai

Titano lydiniai pasižymi išskirtiniu atsparumu daugeliui cheminių terpių ir sąlygų, kurias suteikia plona nematoma, bet labai apsauganti paviršiaus oksido plėvelė. Šis filmas, kuris visų pirma yra TiO2, yra labai tvirtas, prilaikantis ir chemiškai stabilus. Jis gali savanoriškai ir akimirksniu iš naujo išgydyti save mechaniškai pažeistas, jei aplinkoje yra nedidelių deguonies ar drėgmės pėdsakų. Titanas yra žinomas dėl padidėjusio atsparumo lokalizuotam atakos ir streso korozijai vandens chloriduose. Titano lydiniai taip pat yra pripažinti dėl jų aukščiausio atsparumo


Kitos patrauklios savybės

Santykinai mažas titanino tankis, kuris yra lygus 56% plieno ir pusiau nikelio ir vario, reiškia dvigubai daugiau metalo tūrio vienam svoriui ir daug patrauklesnes produkcijos sąnaudas, kai pasveriama kitų metalų atžvilgiu. Kartu su didesniu stiprumu tai akivaizdžiai verčia daug lengvesnes ir (arba) mažesnes tiek statinių, tiek dinaminių struktūrų ir komponentų sudedamąsias dalis.


Titano lydiniai pasižymi mažu elastingumo moduliu, kuris yra maždaug pusė plieno ir nikelio lydinių. Šis padidintas elastingumas (lankstumas) reiškia sumažintą lenkimą ir ciklinį įtempimą, todėl idealiai tinka spyruoklėms, silfonams, kūno implantams, stomatologiniams įrengimams, dinaminiams atvirkščiai stumdomiems stogams, gręžimo vamzdžiams ir įvairiai sportinei įrangai. Titano natūralus neaktyvumas (ne toksiškas, nealergiškas ir visiškai biologiškai suderinamas su kūnu) yra plačiai naudojamas protezų ir juvelyrinių dirbinių gamyboje. Atsižvelgiant į unikalų aukšto stiprumo, mažo modulio ir mažo tankio derinį, titano lydiniai iš esmės yra labiau atsparūs smūgiui ir sprogimo pažeidimams nei daugelis kitų inžinerinių medžiagų. Šie lydiniai turi šilumos plėtimosi koeficientus, kurie yra žymiai mažesni nei aliuminio, juodųjų, nikelio ir vario lydinių. Šis mažas ekspansyvumas leidžia pagerinti sąsajos suderinamumą su keramikos ir stiklo medžiagomis, taip sumažina įtempimo ir nuovargio poveikį, kai naudojamas terminis ciklas. Titanas iš esmės yra nemagnetinis ir idealiai tinka, kai elektromagnetiniai trikdžiai turi būti kuo mažesni. Išnykus titanui ir jo izotopams būdingas labai trumpas radioaktyvus pusinės eliminacijos periodas ir daugiau nei kelias valandas jis nebus "karštas".


Šilumos perdavimo charakteristikos

Titanas yra labai patraukli ir gerai išvystyta šilumos perdavimo medžiaga kriaukle / vamzdyje, plokštelėje / rėme ir kitose šilumokaičiuose, skirtuose skysčių šildymui ar aušinimui, ypač jūros vandens aušintuvuose. Šilumos perdavimo efektyvumą keistis galima optimizuoti dėl šių teigiamų titano savybių:


  • Ypatingas atsparumas korozijai ir skysčių erozijai

  • Labai plona, laidžiosios oksido paviršiaus plėvelė

  • Kietas ir lygus paviršius

  • Paviršius, kuris skatina kondensatą

  • Patikimas šilumos laidumas

  • Gera jėga


Nors nelegiruotas titanas turi būdingą šilumos laidumą žemiau vario arba aliuminio, jo laidumas vis dar yra maždaug 10-20% didesnis nei tipiniai nerūdijančio plieno lydiniai. Turėdamas gerą jėgą ir gebėjimą visiškai atlaikyti koroziją ir eroziją iš srautų, turbulentais skysčiais, titano sienas galima smarkiai nulenkti, kad būtų sumažintas atsparumas šilumai (ir kaina). Titano sklandžiai, be korozijos, tvirtai laikantis paviršių, laikui bėgant laikosi aukšto švarumo. Šis paviršius skatina kondensaciją iš vandeninių garų, todėl padidėja kondensacijos lygis aušintuvuose / kondensatoriuose, palyginti su kitais nurodytais metalais.