O titânio é um elemento com número atômico 22 na tabela periódica, quarto ciclo dos elementos do subgrupo, ou seja, grupo IV B, além do titânio, existem o zircônio, o háfnio, e suas características comuns são alto ponto de fusão, à temperatura ambiente em sua superfície para formar um filme de óxido estável.
Dez características do titânio
1. pequena densidade, alta resistência, grande resistência específica
A densidade do titânio é 4,51g/cm3, que é 57% do aço, o titânio é menos de duas vezes mais pesado que o alumínio e sua resistência é três vezes maior que a do alumínio. A resistência específica (relação resistência/densidade) da liga de titânio é a maior em ligas industriais comuns (ver Tabela 1), e a resistência específica da liga de titânio é 3,5 vezes maior que a do aço inoxidável, 1,3 vezes maior que a da liga de alumínio e 1,7 vezes maior que a da liga de alumínio. o da liga de magnésio, por isso é um material estrutural essencial para a indústria aeroespacial.
2.excelente resistência à corrosão
A passividade do titânio depende da existência de filme de óxido, e sua resistência à corrosão em meios oxidantes é muito melhor do que em meios redutores. Altas taxas de corrosão ocorrem em meios redutores. O titânio não é corroído em alguns meios corrosivos, como água do mar, cloro úmido, soluções de clorito e hipoclorito, ácido nítrico, ácido crômico, cloretos metálicos, sulfetos e ácidos orgânicos. No entanto, no meio que reage com o titânio para produzir hidrogênio (como ácido clorídrico e ácido sulfúrico), o titânio geralmente apresenta uma alta taxa de corrosão. No entanto, se uma pequena quantidade de agente oxidante for adicionada ao ácido, um filme de passivação será formado na superfície do titânio. Portanto, na mistura de ácido sulfúrico forte - ácido nítrico ou ácido clorídrico - ácido nítrico, e mesmo em ácido clorídrico contendo cloro livre, o titânio é resistente à corrosão. A película protetora de óxido de titânio geralmente se forma quando o metal atinge a água, mesmo em pequenas quantidades de água ou vapor d'água. Se o titânio for exposto a um ambiente fortemente oxidante no qual não há água, ocorrerá uma rápida oxidação e reações violentas, e até mesmo combustão espontânea ocorrerá frequentemente. Tais fenômenos ocorreram na reação do titânio com ácido nítrico fumegante contendo óxido de nitrogênio excessivo e titânio com cloro gasoso seco. Então, para evitar esse tipo de reação, deve haver uma certa
3. boa resistência ao calor
Geralmente o alumínio a 150 graus C, o aço inoxidável a 310 graus C que perdeu as propriedades originais, enquanto a liga de titânio a cerca de 500 graus C ainda mantém boas propriedades mecânicas. Quando a velocidade da aeronave atinge 2,7 vezes a velocidade do som, a temperatura da superfície da estrutura da aeronave atinge 230 graus, liga de alumínio e liga de magnésio não podem ser usadas e liga de titânio pode atender aos requisitos. O titânio tem boa resistência ao calor e é usado no disco e na lâmina do compressor do motor aeronáutico e no revestimento da fuselagem traseira da aeronave.
4.bom desempenho em baixas temperaturas
A resistência de algumas ligas de titânio (como Ti-5AI-2.5SnELI) aumenta com a diminuição da temperatura, mas a plasticidade não é muito reduzida e ainda apresenta boa ductilidade e tenacidade em baixas temperaturas , que é adequado para uso em temperaturas ultrabaixas. Ele pode ser usado em motores de foguetes de hidrogênio líquido seco e oxigênio líquido, ou em espaçonaves tripuladas como contêineres e tanques de armazenamento de temperatura ultrabaixa.
5. Sem campo magnético
O titânio não é magnético, é usado em cascos de submarinos e não causa explosão de minas.
6. pequena condutividade térmica
A condutividade térmica do titânio é pequena, apenas 1/5 do aço, 1/13 do alumínio e 1/25 do cobre. A baixa condutividade térmica é uma desvantagem do titânio, mas em alguns casos esse recurso do titânio pode ser usado.
7. Baixo módulo de elasticidade
O módulo de elasticidade do titânio é apenas 55% do do aço, e o baixo módulo de elasticidade é uma desvantagem quando usado como material estrutural.
8. A resistência à tração e a resistência ao escoamento são muito próximas
A resistência à tração da liga de titânio Ti-6AI-4V é 960MPa e a resistência ao escoamento é 892MPa, e a diferença entre as duas é de apenas 58MPa.
9. O titânio é fácil de ser oxidado em altas temperaturas
O titânio tem uma forte força de ligação com o hidrogênio e o oxigênio, e deve-se prestar atenção à prevenção da oxidação e da absorção de hidrogênio. A soldagem de titânio deve ser realizada sob proteção de argônio para evitar poluição. O tubo e a folha de titânio devem ser tratados termicamente sob vácuo, e a atmosfera microoxidante deve ser controlada durante o tratamento térmico de peças forjadas de titânio.
10. baixo desempenho de amortecimento
Com titânio e outros materiais metálicos (cobre, aço) feitos do mesmo formato e tamanho do relógio, com a mesma força para bater em cada sino, descobriremos que o som da oscilação do relógio feito de titânio dura muito tempo, ou seja, a energia dado ao bater o relógio não é fácil de desaparecer, por isso dizemos que o desempenho de amortecimento do titânio é baixo.
Três funções especiais do titânio
1
Função de memória de forma
Refere-se à liga Ti-50%Ni (atômica), sob certas condições de temperatura, pode restaurar sua capacidade de forma original, chamada de liga com memória de forma de material.
2
Função supercondutora
Refere-se à liga Nb-Ti, quando a temperatura cai para perto do zero absoluto, o fio feito de liga Nb-Ti perderá resistência, qualquer grande corrente passa, o fio não aquece, não há consumo de energia, Nb-Ti é chamado de material supercondutor.
3
Função de armazenamento de hidrogênio
Refere-se à liga Ti-50%Fe (atômica), que tem a capacidade de absorver uma grande quantidade de hidrogênio. Usando esse recurso do Ti-Fe, o hidrogênio pode ser armazenado com segurança, ou seja, o armazenamento de hidrogênio não usa necessariamente cilindros de aço de alta pressão. Sob certas condições, o hidrogênio também pode ser liberado pelo Ti-Fe, que é chamado de material de armazenamento de energia.