鈦的十大特性

1.密度小、強(qiáng)度高、比強(qiáng)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(qiáng)度比鋁大三倍。比強(qiáng)度(即強(qiáng)度／密度之比)對(duì)不同材料進(jìn)行對(duì)比時(shí)，鈦合金的比強(qiáng)度是常用工業(yè)合金中最大的。鈦合金的比強(qiáng)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(jié)構(gòu)材料。

鈦與其他金屬密度和比強(qiáng)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(jī)酸等?？墒窃谂c鈦反應(yīng)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(qiáng)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(hù)性氧化膜經(jīng)常是當(dāng)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有水的強(qiáng)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(xiàn)自燃反應(yīng)。鈦與含過量氧化氮的發(fā)煙硝酸以及鈦與干氯氣的反應(yīng)就發(fā)生過這類行為。然而為要預(yù)防發(fā)生這類狀態(tài)下的反應(yīng)，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(jī)械性能。當(dāng)飛機(jī)速度達(dá)到音速的2．7倍時(shí)，飛機(jī)結(jié)構(gòu)表面溫度達(dá)到230℃，鋁合金和鎂合金已不能使用，而鈦合金則能滿足要求。鈦的耐熱性能好，它用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)的盤和葉片以及飛機(jī)后機(jī)身的蒙皮。

4 .低溫性能好

某些鈦合金(如Ti一5A1—2．5SnELl)的強(qiáng)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(jī)上，或在載人飛船上作超低溫容器和貯箱使用。

5 .無磁

鈦無磁性，它用于潛艇殼體，不會(huì)引起水雷的爆炸。

6 .導(dǎo)熱系數(shù)小

鈦與其它金屬的導(dǎo)熱系數(shù)比較見表

鈦的導(dǎo)熱率小，僅為鋼的1／5，鋁的1／13，銅的1／25。導(dǎo)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表表。

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

8 . 抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度很接近

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

鈦與其它金屬在抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度之間差的比較

9 .鈦在高溫下容易被氧化

鈦同氫氧的結(jié)合力強(qiáng)，要注意防止氧化和吸氫。鈦材焊接要在氬氣保護(hù)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(xiàn)，用鈦?zhàn)鞯溺娬袷幤饋砺曇舫掷m(xù)的時(shí)間長(zhǎng)，即通過敲擊給予鐘的能量不容易消失，我們說鈦的阻尼性能低。

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(fù)它原來形狀的本領(lǐng)，稱這種材料為形狀記憶合金。

2.超導(dǎo)功能

指的是NbTi合金，當(dāng)溫度下降到接近絕對(duì)零度時(shí)，NbTi合金制成的導(dǎo)線，會(huì)失去電阻，任意大的電流通過，導(dǎo)線都不會(huì)發(fā)熱，沒有能耗， NbTi被稱為超導(dǎo)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，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，TiFe被稱貯能材料。