Laporan Penyelidikan Komprehensif mengenai Titanium dan Aloi Titanium: Ciri Asas, Kemajuan Penyelidikan dan Cabaran Masa Depan

1 Sifat fizikal dan kimia asas aloi titanium dan titanium
Titanium, sebagai logam cahaya strategik, menduduki kedudukan yang tidak dapat ditukar dalam bidang perindustrian - yang tinggi dengan kekuatan khusus yang sangat baik (nisbah kekuatan/ketumpatan) dan semua - rintangan kakisan persekitaran. Ketumpatan titanium hanya 4.51 g/cm³ (kira -kira 57% keluli), tetapi kekuatannya bersamaan dengan keluli kekuatan tinggi -, menjadikannya kekuatan khusus tertinggi di kalangan bahan logam. Struktur kristal titanium adalah heksagon yang menutup - dibungkus (hcp, fasa) di bawah 882 darjah dan badan - berpusat kubik (bcc, fasa) di atas 882 darjah. Ciri perubahan fasa ini menyediakan kemungkinan yang kaya untuk reka bentuk aloi.

 

1.1 Kesesuaian mekanikal dan alam sekitar prestasi suhu tinggi dan rendah: aloi titanium masih mengekalkan kekuatan yang baik dalam julat 450 - 600 darjah, seperti Ti - 6AL-4V, yang mengekalkan kekuatan hasil lebih daripada 500 MPa pada 400 darjah. Prestasi suhu rendah bahkan lebih cemerlang. Pemanjangan aloi TA7 pada suhu hidrogen cecair -253 darjah lebih besar daripada 12%, menjadikannya bahan pilihan untuk bekas bahan bakar kriogenik aeroangkasa. Mekanisme rintangan kakisan: Filem passivasi TiO₂ yang padat (ketebalan 5-20 nm) dengan serta-merta dibentuk di permukaan titanium, menjadikan kadar kakisannya dalam air laut, klorin-alkali dan media berasid lebih rendah daripada 0.001 mm/A. Rintangannya terhadap pitting dan tekanan retak kakisan (SCC) jauh lebih baik daripada keluli tahan karat, dan ia dikenali sebagai "logam laut". Biokompatibiliti: Ketumpatan semasa karat karat murni titanium dalam cecair badan simulasi adalah serendah 2.24 × 10⁻⁸ A/cm², dan kekurangan pelepasan ion logam menjadikannya bahan teras untuk sendi buatan dan implan gigi.

 

1.2 Cabaran Pemprosesan yang wujud Kecacatan kekonduksian terma: Kekonduksian terma hanya 17 w/m · K (1/14 aluminium), dan suhu di zon pemotongan adalah setinggi lebih dari 1000 darjah, yang mempercepat memakai alat. Aktiviti kimia yang tinggi: Ia bertindak balas dengan O, N, dan H pada suhu tinggi untuk menghasilkan lapisan 50 - 200 μm, yang memerlukan perlindungan atmosfera yang tidak aktif untuk pemprosesan. Modulus elastik yang rendah: kira-kira 110 GPa (1/2 keluli), mengakibatkan pemprosesan yang teruk dan kesukaran mengawal ketepatan pembentukan bahagian berdinding nipis.