鈦的十大特性

1.密度小、強度高、比強度大

鈦的密度是4.51g/cm3，為鋼的57％，只是鋼的一半多一點(diǎn)，鈦比鋁重不到兩倍，強度比鋁大三倍。比強度(即強度／密度之比)對不同材料進(jìn)行對比時(shí)，鈦合金的比強度是常用工業(yè)合金中最大的。鈦合金的比強度是不銹鋼的3.5倍；鋁合金的1.3倍；鎂合金的1.7倍，所以是宇航工業(yè)必不可少的結構材料。

鈦與其他金屬密度和比強度的比較

2 .耐蝕性能優(yōu)

鈦的鈍性取決于氧化膜的存在，它在氧化性介質(zhì)中的耐蝕性比在還原介質(zhì)中要好得多，在還原性介質(zhì)中能發(fā)生高速率腐蝕。鈦在一些腐蝕性介質(zhì)中不被腐蝕，如海水、濕氯氣、亞氯酸鹽及次氯酸鹽溶液、硝酸、鉻酸、金屬氯化物、硫化物以及有機酸等?？墒窃谂c鈦反應產(chǎn)生氫的介質(zhì)(例如鹽酸和硫酸)中，鈦通常具有較大的腐蝕率。但如果在酸中加入少量的氧化劑會(huì )使鈦形成一層鈍化膜。所以在強硫酸-硝酸或鹽酸一硝酸的混合液里，甚至在含游離氯的鹽酸中，鈦都是耐腐蝕的。鈦的保護性氧化膜經(jīng)常是當金屬碰到水時(shí)形成的，即使少量的水或以水蒸氣存在也能形成。如果把鈦暴露于完全沒(méi)有水的強氧化性環(huán)境里，就能發(fā)生快速氧化并產(chǎn)生劇烈的、常常出現自燃反應。鈦與含過(guò)量氧化氮的發(fā)煙硝酸以及鈦與干氯氣的反應就發(fā)生過(guò)這類(lèi)行為。然而為要預防發(fā)生這類(lèi)狀態(tài)下的反應，必需有一定量的水份。

3 .耐熱性能好

通常鋁在150℃，不銹鋼在310℃即失去了原有性能，而鈦合金在500℃左右仍保持良好的機械性能。當飛機速度達到音速的2．7倍時(shí)，飛機結構表面溫度達到230℃，鋁合金和鎂合金已不能使用，而鈦合金則能滿(mǎn)足要求。鈦的耐熱性能好，它用于航空發(fā)動(dòng)機壓氣機的盤(pán)和葉片以及飛機后機身的蒙皮。

4 .低溫性能好

某些鈦合金(如Ti一5A1—2．5SnELl)的強度隨溫度的降低而提高，但塑性降低的不多，在低溫下仍有較好的延性及韌性，適宜在超低溫下使用?？梢杂糜谝簹?，液氧火箭發(fā)動(dòng)機上，或在載人飛船上作超低溫容器和貯箱使用。

5 .無(wú)磁

鈦無(wú)磁性，它用于潛艇殼體，不會(huì )引起水雷的爆炸。

6 .導熱系數小

鈦與其它金屬的導熱系數比較見(jiàn)表

鈦的導熱率小，僅為鋼的1／5，鋁的1／13，銅的1／25。導熱性不好是鈦的一個(gè)缺點(diǎn)，但在某些場(chǎng)合下可以利用鈦的這一特征。

7 .彈性模量低

鈦與其它金屬的縱彈性模量比較見(jiàn)表表。

鈦的彈性模量?jì)H為鋼的55％，作為結構材料使用時(shí)，彈性模量低是個(gè)缺點(diǎn) 。

8 . 抗拉強度與屈服強度很接近

Ti—6A1—4V鈦合金抗拉強度為960Mpa，屈服強度為892Mpa，兩者這間差只有58 Mpa。

鈦與其它金屬在抗拉強度與屈服強度之間差的比較

9 .鈦在高溫下容易被氧化

鈦同氫氧的結合力強，要注意防止氧化和吸氫。鈦材焊接要在氬氣保護下進(jìn)行，防止污染。鈦管與薄板要在真空下熱處理，鈦鍛件的熱處理時(shí)要控制微氧化性氣氛。

10 .抗阻尼性能低

用鈦及其它金屬材料(銅、鋼)制成形狀和大小完全一樣的鐘，用同等的力把每個(gè)鐘敲一下就會(huì )發(fā)現，用鈦作的鐘振蕩起來(lái)聲音持續的時(shí)間長(cháng)，即通過(guò)敲擊給予鐘的能量不容易消失，我們說(shuō)鈦的阻尼性能低。

1.2 鈦的三種特殊功能

1. 形狀記憶功能

指的是Ti-50％Ni（原子）合金，在—定的溫度條件下，能夠恢復它原來(lái)形狀的本領(lǐng)，稱(chēng)這種材料為形狀記憶合金。

2.超導功能

指的是NbTi合金，當溫度下降到接近絕對零度時(shí)，NbTi合金制成的導線(xiàn)，會(huì )失去電阻，任意大的電流通過(guò)，導線(xiàn)都不會(huì )發(fā)熱，沒(méi)有能耗， NbTi被稱(chēng)為超導材料。

3 . 貯氫功能

指的是Ti-50％Fe（原子）合金，具有大量吸收氫氣的本領(lǐng)。利用TiFe的這一特征，可把氫安全的貯存起來(lái)，即貯存氫不一定使用鋼制高壓氣瓶。在一定條件下還可以讓貯TiFe把氫放出來(lái)，TiFe被稱(chēng)貯能材料。