Analisi delle prestazioni del metallo titanio

Generalmente, l'alluminio perde le sue proprietà originali a 150 gradi, l'acciaio inossidabile perde le sue proprietà originali a 310 gradi e le leghe di titanio mantengono ancora buone proprietà meccaniche a circa 500~600 gradi. Quando la velocità dell'aereo raggiunge Mach 2,7, la temperatura superficiale della struttura dell'aereo raggiunge i 230 gradi. Le leghe di alluminio e le leghe di magnesio non sono più disponibili, ma le leghe di titanio possono soddisfare i requisiti. Il titanio ha una buona resistenza al calore e viene utilizzato nei dischi e nelle pale dei compressori dei motori degli aerei e nel rivestimento delle fusoliere posteriori degli aerei.

La resistenza di alcune leghe di titanio (come Ti-5Al-2.5SnELI) aumenta al diminuire della temperatura, ma la plasticità non diminuisce molto. Ha ancora una buona plasticità e tenacità alle basse temperature ed è adatto per l'uso a temperature ultra-basse. Può essere utilizzato nei motori a razzo a idrogeno liquido e ossigeno liquido o come contenitori e serbatoi di stoccaggio a temperatura ultrabassa su veicoli spaziali con equipaggio.

Il titanio stesso non è magnetico e anche le leghe di titanio che non contengono ferro sono non magnetiche, quindi le interferenze magnetiche possono essere efficacemente evitate. Utilizzato per proiettili sottomarini e non provoca esplosioni di mine. Oltre ad essere utilizzato nella difesa nazionale, nell'aeronautica e nella produzione di armi, è ampiamente utilizzato anche nell'ingegneria ferroviaria, nelle comunicazioni, nell'aerospaziale, nell'aviazione, nei laboratori high-tech, negli ospedali (scansioni, raggi X, risonanza magnetica, elettrocardiogrammi, tubi a raggi catodici), medicina, industria nucleare, risonanza magnetica nucleare, spettrometro magnetico, magnete ad alto Tesla, operazioni all'aperto, costruzione di porti, immersioni, industria chimica, protezione antincendio, desalinizzazione, costruzione navale, piattaforme offshore di petrolio e gas, industria del sale, ecc.

La conduttività termica della lega di titanio è ridotta, ovvero si riscalda rapidamente e conduce il calore lentamente. La sua conduttività termica è solo 1/5 dell'acciaio, 1/13 dell'alluminio e 1/25 del rame. La scarsa conduttività termica è uno svantaggio del titanio, ma in alcuni casi questa proprietà del titanio può essere sfruttata.

Il modulo elastico del titanio è solo la metà di quello dell'acciaio. Se utilizzato come materiale strutturale, il suo basso modulo elastico è uno svantaggio ed è soggetto a deflessione.

Resistenza alla trazione e carico di snervamento del titanio

La resistenza alla trazione della lega di titanio Ti-6Al-4V è 960 MPa e il limite di snervamento è 892 MPa. La differenza tra i due è di soli 58MPa. Questa caratteristica fa sì che il titanio produca un ampio ritorno elastico durante la lavorazione, che deve essere superato.

Il titanio ha una forte forza legante con idrogeno e ossigeno. È necessario prestare attenzione per prevenire l'ossidazione e l'assorbimento di idrogeno. La saldatura del titanio deve essere eseguita sotto protezione argon per prevenire la contaminazione. I tubi e le piastre in titanio devono essere trattati termicamente sotto vuoto e l'atmosfera di microossidazione deve essere controllata durante il trattamento termico dei pezzi forgiati in titanio.

Orologi identici per forma e dimensioni sono realizzati in titanio e altri materiali metallici (rame, acciaio). Quando campane diverse venivano percosse con la stessa forza, abbiamo riscontrato che il suono durava più a lungo quando la campana di titanio oscillava, cioè l'energia data alla campana colpendo non scompariva facilmente, indicando che il titanio ha proprietà di smorzamento inferiori e può essere utilizzato Realizza una varietà di strumenti musicali.

La funzione di memoria della forma del titanio, la funzione superconduttiva e la funzione di assorbimento dell'idrogeno sono chiamate le tre funzioni speciali del titanio e delle leghe di titanio.

Funzione di memoria di forma del titanio

Una certa percentuale di lega Ti-Ni può ripristinare la sua forma originale in determinate condizioni di temperatura, ovvero ha una funzione di memoria di forma. Questo materiale è chiamato lega a memoria di forma. Oggi, le leghe a memoria di forma sono ampiamente utilizzate in applicazioni aerospaziali, marine, armi, mediche e industriali.

Quando la temperatura scende vicino allo zero, i fili realizzati con una lega di niobio-titanio perdono resistenza e diventano superconduttori. Quando passa una corrente di grandi dimensioni, il filo non si riscalda e non consuma energia. Nb-Ti è chiamato materiale superconduttore.

Una certa percentuale di lega Ti-Fe ha la capacità di assorbire grandi quantità di idrogeno. Utilizzando questa caratteristica, l’idrogeno può essere immagazzinato in modo sicuro e, in determinate condizioni, la lega Ti-Fe immagazzinata può essere utilizzata per rilasciare idrogeno, il che fornisce un’alternativa all’uso di bombole di gas ad alta pressione in acciaio per lo stoccaggio dell’idrogeno. Questa proprietà è chiamata funzione di assorbimento dell'idrogeno del titanio e i materiali con questa funzione sono chiamati materiali di accumulo di energia.