Sveobuhvatno izvješće o istraživanju o legurama titana i titana: osnovne karakteristike, napredak u istraživanju i budući izazovi

1 Osnovna fizička i kemijska svojstva legura titana i titana
Titanium, kao strateški svjetlosni metal, zauzima nezamjenjiv položaj u visokoj industrijskom polju - s izvrsnom specifičnom snagom (omjer čvrstoće/gustoće) i svim - otpornosti na koroziju okoline. Gustoća titana iznosi samo 4,51 g/cm³ (oko 57% čelika), ali njegova je čvrstoća jednaka onoj visokog čelika čvrstoće -, što ga čini najvećom specifičnom čvrstoćom među metalnim materijalima. Kristalna struktura titana je šesterokutna zatvorena - pakirana (HCP, faza) ispod 882 stupnja i tijelo - Centred Cubic (BCC, faza) iznad 882 stupnjeva. Ova karakteristika promjene faze pruža bogate mogućnosti za dizajn legura.

 

1.1 Mehanička i ekološka prilagodljivost visoke i niske temperature: legure od titana i dalje održavaju dobru čvrstoću u rasponu od 450 - 600 stupnjeva, kao što je Ti {- 6AL-4V, koji održava čvrstoću prinosa veće od 500 MPa na 400 stupnjeva. Učinkovitost niske temperature je još izvanredni. Izduživanje legure TA7 na temperaturi tekućih vodika od -253 stupnjeva veće je od 12%, što ga čini preferiranim materijalom za zrakoplovne kriogene posude za gorivo. Mehanizam otpornosti na koroziju: gusti pasivizacijski film (debljina 5-20 nm) odmah se formira na površini titana, što čini njegovu koroziju u morskoj vodi, klor-alkali i kiselim medijima nižom od 0,001 mm/a. Njegova otpornost na pucanje korozije i stres (SCC) značajno je bolja od one od nehrđajućeg čelika, a poznata je i kao "Ocean Metal". Biokompatibilnost: Gustoća samorozijske struje čistog titana u simuliranim tjelesnim tekućinama je niža od 2,24 × 10⁻⁸ A/cm², a nedostatak oslobađanja metalnog iona čini osnovni materijal za umjetne zglobove i zubne implantate.

 

1.2 Urođeni izazovi obrade oštećenja toplinske vodljivosti: toplinska vodljivost je samo 17 w/m · k (1/14 aluminija), a temperatura u zoni rezanja je veća od više od 1000 stupnjeva, što ubrzava trošenje alata. Visoka kemijska aktivnost: reagira s O, N i H pri visokim temperaturama kako bi se stvorio 50 - 200 µM očvrsnog sloja, što zahtijeva zaštitu inertne atmosfere za obradu. Niski elastični modul: oko 110 GPA (1/2 čelika), što rezultira jakom preradom i poteškoćama u kontroli točnosti formiranja tanko zidnih dijelova.