Rapporto di ricerca globale su leghe di titanio e titanio: caratteristiche di base, progressi della ricerca e sfide future

1 Proprietà fisiche e chimiche di base delle leghe di titanio e titanio
Il titanio, come metallo di luce strategica, occupa una posizione insostituibile nel campo industriale finale alto - con il suo eccellente resistenza specifica (resistenza/densità) e tutta la resistenza alla corrosione dell'ambiente -. La densità del titanio è solo 4,51 g/cm³ (circa il 57% di acciaio), ma la sua resistenza è equivalente a quella dell'acciaio ad alta resistenza -, rendendolo la più alta resistenza specifica tra i materiali metallici. La struttura cristallina del titanio è chiusura esagonale - packed (hcp, fase) al di sotto di 882 gradi e corpo - Cubbico centrato (BCC, fase) sopra 882 gradi. Questa caratteristica del cambiamento di fase offre ricche possibilità per il design in lega.

 

1.1 Adattabilità meccanica e ambientale Performance di temperatura elevata e bassa: le leghe di titanio mantengono ancora una buona resistenza nell'intervallo di 450 - 600 gradi, come TI - 6al-4v, che mantiene una forza di snervamento di oltre 500 MPA a 400 gradi. Le prestazioni a bassa temperatura sono ancora più eccezionali. L'allungamento della lega TA7 a -253 gradi di idrogeno a temperatura di idrogeno è superiore al 12%, rendendolo il materiale preferito per i contenitori a carbonio criogenico aerospaziale. Meccanismo di resistenza alla corrosione: un denso film di passivazione di tio₂ (spessore 5-20 nm) è immediatamente formato sulla superficie del titanio, rendendo il suo tasso di corrosione in acqua di mare, cloro-alcali e terreni acidi inferiori a 0,001 mm/a. La sua resistenza al cracking corrosione (SCC) (SCC) è significativamente migliore di quella dell'acciaio inossidabile ed è noto come "metallo oceanico". Biocompatibilità: la densità di corrente di autocorrosione del titanio puro nei fluidi corporei simulati è inferiore a 2,24 × 10⁻⁸ a/cm² e la mancanza di rilascio di ioni metallici lo rende un materiale fondamentale per articolazioni artificiali e impianti dentali.

 

1.2 Sfide di elaborazione intrinseca difetti di conducibilità termica: la conducibilità termica è solo 17 W/m · K (1/14 di alluminio) e la temperatura nella zona di taglio è alta quanto oltre 1000 gradi, che accelera l'usura dello strumento. Elevata attività chimica: reagisce con O, N e H ad alte temperature per generare uno strato indurito da 50 -} 200 μm, che richiede una protezione inerte dell'atmosfera per l'elaborazione. Modulo elastico basso: circa 110 GPa (1/2 di acciaio), con conseguente grave elaborazione di elaborazione e difficoltà a controllare l'accuratezza della formazione di parti a parete sottile.