Титан і гази

Титан хімічно стійкий до більшості рідин і твердих тіл, навіть стійкий до царської корозії, але виявляє особливу хімічну активність до газів. Він може реагувати з різними газами та залишатися стабільним у певних атмосферах. Взаємодія між титаном і газами безпосередньо визначає його підготовку, обробку, контроль якості та межі технічного застосування. Це ключове питання для розуміння властивостейтитанові матеріали.

Кисень є найпоширенішим і найвпливовішим газом для титану, і їх взаємодія проходить через підготовку, обробку та застосування титану. За кімнатної температури на поверхні титану швидко утворюється щільна плівка оксиду діоксиду титану в нано-розмірі, утворюючи природний захисний шар, який блокує корозійне середовище та забезпечує відмінну біосумісність. Плівка може само-відновлюватися в аеробному середовищі після пошкодження, що є ключем до стійкості титану до корозії та його зручності для використання в людському тілі та вологому середовищі.

Реакція посилюється в міру підвищення температури: оксидна плівка починає потовщуватися при температурі вище 400 градусів, і реакція стає бурхливою або навіть може виникнути горіння при температурі вище 600 градусів. Високо{3}}температурне окислення є одночасно ризиком, який потрібно суворо контролювати під час обробки, і способом отримання стабільних оксидних шарів за допомогою термічного окислення, яке значно покращує зносостійкість і стійкість до корозії титану. Виплавку титану необхідно проводити під захистом інертного газу, щоб уникнути окислення, що впливає на чистоту матеріалу.

Взаємодія між титаном і азотом також стабільна при низьких температурах і бурхлива при високих температурах. Вони в основному не реагують при кімнатній температурі, але бурхливо реагують з утворенням нітриду титану (TiN) з високою твердістю та зносостійкістю при 800–1000 градусах.

Нітрид титану золотисто-жовтого кольору, поєднує в собі практичність і декоративність, часто використовується в якості покриття деталей для продовження терміну служби і підвищення естетики. Обробка титану азотуванням вимагає суворого контролю за чистотою атмосфери-кисень утворює оксидну плівку, яка перешкоджає реакції, що призводить до пухких азотованих шарів із поганою адгезією. Азот-високої чистоти зазвичай використовується з герметичним обладнанням, щоб зменшити вплив домішок, таких як кисень і водяна пара.

Взаємодія між воднем і титаном — це палка з двома кінцями, яка має як практичну цінність, так і ризик для безпеки. Титан має низьку розчинність водню при кімнатній температурі, але розчинність значно зростає при нагріванні, і водень проникає через решітку з утворенням гідридів титану.

Водень може бути використаний як відновник при отриманні для підвищення чистоти та стабільності титану; однак надмірне поглинання водню під час експлуатації спричиняє водневу крихкість, зниження міцності матеріалу, збільшення крихкості та легко призводить до розтріскування та руйнування. Ця проблема особливо критична в сценаріях ядерної енергетики, наприклад у резервуарах для зберігання ядерних відходів-титан схильний до поглинання водню та крихкості в середовищі-без кисню, при високій-температурі та-напруженні. Інгібування дифузії водню та водневої крихкості є основною проблемою для ядерної енергетики.

Існуючі дослідження показали, що такі технології, як динамічна пластична деформація, можуть підвищити міцність титану та перешкоджати дифузії водню та утворенню гідридів, забезпечуючи новий напрямок для покращення його робочих характеристик.

Окрім кисню, азоту та водню, титан може реагувати з різними газами, такими як вуглекислий газ, водяна пара та метан. При високих температурах титан реагує з водяною парою з утворенням діоксиду титану та водню, що посилює водневу крихкість; реакція з метаном може утворювати карбід титану, що впливає на його механічні властивості.

Інертні гази, аргон, є хімічно стабільними і не реагують з титаном, тому їх зазвичай використовують як захисні гази під час плавки титану, гарячої обробки та зварювання для ізоляції повітря та запобігання окисленню та азотуванню. У таких процесах, як високо-температурне гаряче пресування, необхідний-аргон високої чистоти для створення інертного середовища, щоб запобігти окрихченню титану домішковими газами та зменшити міцність для забезпечення стабільних властивостей матеріалу.

Baoji Ruihang, виробник виробів із титану та кольорових металів, спеціалізується на дослідженнях і розробках, виробництві та продажах. Професійна служба обслуговування готова відповісти на ваш запит. Щоб отримати докладнішу інформацію, будь ласка, зв’яжіться з нами електронною поштою:Sam.Rui@bjrh-titanium.com.