Þú kemst líklega í snertingu viðtítaná hverjum degi-í ramma símans þíns, gleraugnaumgjörðum, tannígræðslum og jafnvel hjólinu sem þú ferð. En þú áttar þig kannski ekki á því að þessi málmur sem virðist „fátækur“ býr yfir tíu undraverðum líkamlegum og vélrænum eiginleikum. Frá djúpum hafsins til yfirborðs tunglsins, frá flugvélahreyflum til beinagrindar mannsins-hvað gerir títan svo alls staðar? Í dag munum við útskýra þetta allt í smáatriðum.
I. Lítill þéttleiki, hár sérstakur styrkur: Léttur en samt traustur.
Títan hefur 4,51 g/cm³ eðlismassa, sem er aðeins 57% af þéttleika stáls-lítið meira en helmingur-og minna en tvöfalt meiri en áli. Samt er styrkur þess þrisvar sinnum meiri en áli. Hvað þýðir þetta? Sérstakur styrkur (styrkur deilt með þéttleika) títan málmblöndur er hæstur meðal almennra iðnaðar málmblöndur: 3,5 sinnum meiri en ryðfríu stáli, 1,3 sinnum meiri en álblöndur og 1,7 sinnum meiri en magnesíum málmblöndur. Með öðrum orðum, fyrir sömu þyngd, þola títan málmblöndur álag sem er langt umfram það sem aðrir málmar hafa. Þessi eiginleiki er „alger nauðsyn“ í geimferðakerfinu. Títan málmblöndur eru nú 9,3% af byggingarþyngd C919 stóru farþegaflugvélanna, þar sem hver flugvél notar um það bil 7 tonn af títaníum. Títan er alls staðar að finna, allt frá skrokkskrúða til festinga á vélarmöstum. Samkvæmt gögnum í iðnaði er spáð að markaðurinn í Kína fyrir hágæða títanefni í fluggeiranum muni ná 24 milljörðum júana árið 2025, sem samsvarar 9,1% aukningu á-ári á-ári, þar sem aukning-í fjöldaframleiðslukjarna C919 þjónar sem einn af drifkraftunum í fjöldaframleiðslu. Í vélageiranum hefur notkun títaníumblendis í heimaframleiddu "Taihang" vélinni náð 25 prósentum, sambærilegt við bandarísku F100 vélina.
II. Frábær tæringarþol:
Títan, hinn „ódauðlegi“ málmur í sjó, á tæringarþol sitt vegna ósýnilegrar „brynju“-þéttrar oxíðfilmu (TiO₂) á yfirborði þess. Þessi kvikmynd er sérstaklega stöðug í oxandi miðlum; umhverfi eins og sjór, rakt klórgas, klórít, saltpéturssýra, krómsýra og lífrænar sýrur-sem valda því að venjulegt stál ryðgar hratt-skilur títan nánast óskaddað.
III. Framúrskarandi hitaþol:
Virkar enn við 500 gráður Álblendi byrjar að „bögga“ við 150 gráður og ryðfríu stáli „gefur sig“ í raun við 310 gráður, en títan málmblöndur geta enn haldið góðum vélrænni eiginleikum við um 500 gráður. Þegar flugvél nær 2,7 sinnum hljóðhraða getur yfirborðshiti skrokksins náð 230 gráðum. Ál-magnesíum málmblöndur eru ekki lengur lífvænlegar við þetta hitastig, en títan málmblöndur geta meðhöndlað það með auðveldum hætti. Þetta gerir þau tilvalin efni fyrir þjöppuþjöppu í flugvélahreyfli, blöð og aftari skrokkhúð. Innlent þróað Ti65 háhita-títanblendi hefur langtíma-þjónustuhita allt að 650 gráður, sem gerir það að hæsta-hitaþolnu-stigi meðal núverandi unnu títan málmblöndur. GR5 (Ti-6Al-4V), mest notaða títan málmblönduna, heldur yfir 80% af styrkleika sínum undir 400 gráðum og er meira en 90% af mikilvægum hlutum í geimferðaiðnaðinum.
IV. Framúrskarandi afköst við lágan-hitastig:
Það „sleppir þér“ ekki við hitastig fljótandi vetnis. Þó að flestir málmar verði eins brothættir og gler í frystifræðilegu umhverfi, þvertaka ákveðnar títan málmblöndur þessa þróun-styrkur þeirra eykst þegar hitastigið lækkar, á meðan sveigjanleiki þeirra minnkar aðeins, sem gerir þeim kleift að viðhalda góðri sveigjanleika og seigleika jafnvel við lágt hitastig.
V. Ó-segulmagnaðir: „Ósýnileikaskikkju“ kafbátsins títan er parasegulrænt efni með segulgegndræpi sem er aðeins 1,00005, sem gerir það nánast „ósýnilegt“ á segulsviði. Þessi eiginleiki gerir títan málmblöndur að ákjósanlegu efni fyrir kafbátaskrokk -þeir kveikja ekki í segulnámum, né trufla þau nákvæmnisleiðsögubúnað skipsins.
VI. Lítil hitaleiðni: Að breyta ókosti í kost. Varmaleiðni títans er aðeins um 17 W/(m·K)-einn-fimmti af stáli, einn-þrettándi af áli og einn-tuttugu-fimmti af kopar. Léleg hitaleiðni er vandamál við vinnslu-hiti safnast auðveldlega á skurðarverkfærið og flýtir fyrir sliti verkfæra. Hins vegar, í vissum tilfellum, er þetta í raun kostur. Lítil varmaleiðni títan gerir það kleift að skara fram úr í forritum sem krefjast varmaeinangrunar eða minnkaðs hitataps, svo sem varmaeinangrunarhluta í ákveðnum efnavinnslubúnaði. Jafnframt, þó að hitaskipti úr títanblendi hafi lægri hitaleiðni en kopar, geta varmaflutningsstuðlar þeirra náð 800–1.200 W/(m²· gráðu) í gegnum spíral-sárbyggingar og ör- og nanó-yfirborðsmeðferðir. Ásamt frábæru tæringarþoli þeirra bjóða þeir upp á mun betra heildarkostnaðar-afköstshlutfall en hefðbundinn búnaður í mjög ætandi umhverfi eins og klór-alkalíframleiðslu og sjóafsöltun.
VII. Lágur mýktarstuðull: Helmingur stífni, einstakt gildi-Títan hefur um það bil 108 GPa mýktarstuðul, sem er aðeins 55% af járni og um helmingi minni teygjanleikastuðul. Sem byggingarefni þýðir lítill mýktarstuðull minni stífni og meira næmni fyrir aflögun, sem krefst sérstakrar athygli þegar verið er að framleiða mjóar stangir og þunna-veggða íhluti.
VIII. Togstyrkur og afrakstursstyrkur eru nálægir: Nánast "engin málamiðlun." Ef GR5 (Ti-6Al-4V) er tekið sem dæmi, þá er togstyrkur þess í glæðu ástandi um það bil 960 MPa og flæðistyrkur hans er um það bil 892 MPa - munur sem er aðeins 68 MPa. Aftur á móti hefur 18-8 ryðfríu stáli togstyrk upp á 608 MPa og flæðistyrk aðeins 294 MPa, sem er yfir 300 MPa munur.
Því nær sem flæðistyrkurinn er togstyrknum, því minna er „buffarsvæðið“ á milli upphafs plastaflögunar og brota-í verkfræðilegri hönnun, þetta gerir kleift að nýta burðargetu títan álfelga betur til fullnustu og forðast óþægilegar aðstæður þar sem aflögun hefst áður en efnið nær takmörkunum. Aukaframleiðslutækni eykur þennan kost enn frekar: GR5 prófunarsýni sem framleidd eru með rafeindageislabræðslu (EBM) geta náð allt að 1.120 MPa flæðistyrk og togstyrk upp á 1.209 MPa, en halda samt 11,1% lengingu.
IX. Viðkvæmt fyrir oxun við háan hita: Krefst „varkárrar meðhöndlunar“-Títan hefur mjög mikla sækni í súrefni, köfnunarefni og vetni. Við háan hita gleypir títan hratt þessi loftkenndu frumefni, sem leiðir til myndunar yfirborðsherðandi lags ("lag") og minnkar mýkt. Þess vegna verður títan suðu að fara fram undir argon vörn; títanrör og þunn blöð verða að gangast undir hitameðferð í lofttæmi; og hitameðhöndlun títansmíði krefst strangrar eftirlits með vægu oxandi andrúmslofti. Vetni er „óvinur númer eitt“ í títan-þegar títan gleypir vetni, myndar það vetnisbrot sem leiðir til seinkaðra brota. Iðnaðarlega séð er brugðist við þessu með því að fjarlægja vetnisinnihald með lofttæmiglæðingu (við um það bil 700 gráður). Í djúpum-háþrýstingsumhverfi- er viðnám gegn vetnisbroti mikilvæg viðmiðun fyrir efnisval; títan málmblöndur sem eru sérstaklega hönnuð fyrir flotanotkun, eins og Ti80 og Ti180, þurfa að vera lausar við -vetni af völdum sprungu undir djúpsjávarþrýstingi upp á 30 MPa.
10. Low demping: The Secret Behind Lingering Resonance-Þegar bjöllum úr kopar, stáli og títan af nákvæmlega sömu lögun og stærð er slegið með jöfnum krafti, gefur títan bjöllan lengsta-hljóðið. Þetta er vegna þess að títan hefur lítið innra tap og litla dempun.
T-póstur:garychen3215@hotmail.com
Heimilisfang: No.35, Baoti Rd, Baoji borg, Shaanxi héraði, Kína
Tengiliður: Herra Gary Chen
Sími: +86-917-8883215
Farsími/WhatsApp: +86 13092900605
