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Eigenschaften von Titan

Eigenschaften von Titan

  Evek GmbH  

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  Metall

TITAN (DE)

Titan ist ein festes und haltbares silberfarbenes Metall, das sich durch eine hohe Korrosionsbeständigkeit und die Fähigkeit auszeichnet, einer Erwärmung auf hohe Temperaturen standzuhalten. Die Kombination dieser Eigenschaften macht Titanwalzmaterial zu einem strategisch wichtigen und unverzichtbaren Material bei der Herstellung von Raketen, im Flugzeug- und Schiffbau, in der Automobilindustrie und in der Verkehrstechnik.

 Eigenschaften von Titan und gewalztem Titan

 Aufgrund des Schmelzpunktes (von 1665 ° C bis 1671 ° C) wird Titan als feuerfestes Metall angesehen. Bei Tantal, Wolfram, Zirkonium und Molybdän ist der Schmelzpunkt jedoch höher. In einem Magnetfeld ist es nicht magnetisiert, d.h. dieses Element hat paramagnetische Eigenschaften.

Titan ist viermal härter als Kupfer und Eisen, mehr als zehnmal härter als Aluminium. Dies zeigt die Festigkeit des Metalls, seine Fähigkeit, Verformung und Zerstörung zu widerstehen. Und eine Erhöhung der Streckgrenze führt zu einer Erhöhung der Beständigkeit von Ausrüstung aus Titan gegen Belastungen. Die Korrosionsbeständigkeit von Titanwalzprodukten ist ebenfalls großartig. Hier ist es Platin nicht unterlegen. Es ist sehr kavitationsbeständig. Nämlich: Luftblasen, die aufgrund der aktiven Bewegung von Titanteilen in der Arbeitsflüssigkeit auftreten, zerstören diese nicht.

Titan hat eine hohe Festigkeit (140 kg / mm²). Es ist vergleichbar mit dem für legierte Stähle. In Bezug auf die Dichte liegt Titan mit einem Indikator von 4,5 g / cm³ im Spalt zwischen 2,7 g / cm³ Aluminium und 7,8 g / cm³ Eisen, übertrifft diese jedoch in seinen mechanischen Eigenschaften erheblich. Dichte, Festigkeit ändern sich mit einem signifikanten Temperaturanstieg fast nicht.

Titan hat eine interessante Qualität, die als "Gedächtnis" bezeichnet wird. Es besteht in der Tatsache, dass es sich in Legierungen mit Nickel, Wasserstoff usw. an die Konfiguration des bei einer bestimmten Temperatur hergestellten Teils "erinnern" kann. Nach der Verformung ändert sich das Teil und kann für lange Zeit in dieser Form vorliegen, aber wenn es erneut erwärmt wird (auf die Temperatur der ursprünglichen Herstellung), stellt es seine ursprüngliche Form wieder her.

Titan, das gewalzt wird, leitet Wärme und Elektrizität schwach, da es eine geringe lineare Ausdehnung und Wärmeleitfähigkeit aufweist. Im Niedertemperaturbereich kann es jedoch Energie über große Entfernungen übertragen, d.h. es ist ein Supraleiter. Darüber hinaus weist Titan einen hohen elektrischen Widerstandskoeffizienten auf. Das Metall hat verbesserte Korrosionsschutzeigenschaften. Da es sich um ein aktives chem. Element handelt, wird ein Oxidfilm auf seiner Oberfläche gebildet. Es schützt das Metall vor weiterer Einwirkung von Luft, Wasser und aggressiven Arbeitsumgebungen (darunter verdünnte, konzentrierte Salpetersäure).

Die Wechselwirkung mit Schwefel- und Salzsäure bei einer Temperatur von etwa 20 ° C ist schwach, nimmt jedoch mit zunehmender Temperatur zu. Das Ergebnis sind Chloride und Sulfate. Die Reaktion mit Phosphor- und Salpetersäure ist schwach. Titan reagiert mit Halogenen. Die Wechselwirkung mit Chlor tritt bei Temperaturen ab 300 ° C auf. Bei Wechselwirkung mit Stickstoff bildet sich auf der Metalloberfläche ein braun-gelber Nitratfilm. Die Reaktionen von Titan mit verschiedenen Elementen sind umso aktiver, je höher die Temperatur der Reaktanten ist. Die Zündung von Titan wird bei 1200 ° C beobachtet. Wenn es gezündet wird, leuchtet es hell.

Die Reaktion mit Wasserstoff, die bei Temperaturen ab 20 ° C auftritt, führt zu einer aktiven Absorption von Wasserstoff. Darüber hinaus kann ein Gramm Metall bis zu 400 cm³ Wasserstoff absorbieren. Metall kann heiß und kalt verarbeitet werden. Es kann in einen Draht gezogen, zu einem Band oder einer Folie gerollt und in Form einer Folie bis zu 0,01 mm ausgerollt werden.

Physikalische Eigenschaften von Titan:

  •  Normalzustand: fest
  • Farbe: Silber Weiß
  • Schmelzpunkt: 1720 ° C.
  • Molvolumen: 10,64,10-6 m³ / mol
  • Dichte: 4.507 g / cm³
  • Leitfähigkeit: 2.34,106Sm / m
  • Wärmeleitfähigkeit: 21,9 W / (mK)
  • Wärmeausdehnungskoeffizient: 8.5.10-6 / ° C.

 Vor- / Nachteile

Vorteile:

  •     Eine geringe Dichte (4500 kg / m3) trägt dazu bei, die Masse der hergestellten Produkte zu verringern.
  •     hohe mechanische Festigkeit. Es ist zu beachten, dass Titanlegierungen bei erhöhten Temperaturen (250-500 ° C) hochfesten Legierungen aus Aluminium und Magnesium in ihrer Festigkeit überlegen sind;
  •     ungewöhnlich hohe Korrosionsbeständigkeit aufgrund der Fähigkeit von Ti, dünne (5-15 μm) kontinuierliche TiO2-Oxidfilme auf der Oberfläche zu bilden, die stark an die Metallmasse gebunden sind;
  •      Die spezifische Festigkeit (Verhältnis von Festigkeit zu Dichte) der besten Titanlegierungen erreicht 30-35 oder mehr, was fast der doppelten spezifischen Festigkeit von legierten Stählen entspricht.

       Nachteile:

  •        Ti ist aufgrund seiner hohen Produktionskosten viel teurer als Eisen, Aluminium, Kupfer und Magnesium.
  •        aktive Wechselwirkung bei hohen Temperaturen, insbesondere im flüssigen Zustand, mit allen Gasen, aus denen die Atmosphäre besteht, wodurch Ti und seine Legierungen nur im Vakuum oder Inertgas geschmolzen werden können;
  •         Schwierigkeiten bei der Herstellung von Titanabfällen;
  •         schlechte Antifriktionseigenschaften aufgrund der Haftung von Ti an vielen Materialien; Titan gepaart mit Titan kann überhaupt nicht auf Reibung wirken;
  •          hohe Neigung von Ti und vielen seiner Legierungen zu Wasserstoffversprödung und Salzkorrosion;
  •          schlechte Bearbeitbarkeit durch Schneiden ähnlich der Bearbeitbarkeit von austenitischen rostfreien Stählen;
  •          Eine hohe chemische Aktivität, eine Tendenz zum Kornwachstum bei hohen Temperaturen und Phasenumwandlungen während des Schweißzyklus verursachen Schwierigkeiten beim Schweißen von Titan.

 Die beliebtesten Arten von Titanwalzprodukten auf dem modernen  Metallwalzmarkt:

  •         Titanband;
  •         Titanplatten;
  •         Titanrohre;
  •         Schmiedeteile aus Titan;
  •         Titandraht;
  •         Titanstangen.

 Vier Arten von kommerziell reinem Titan (1/2/3/4) werden verwendet, wenn gute Schmiedeeigenschaften erforderlich sind, kombiniert mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit, mittlerer Festigkeit und guter Schweißbarkeit. Begrenzte Einschlüsse - Eisen, Sauerstoff und Stickstoff - und ihre unterschiedlichen Gehalte bestimmen die mechanischen Eigenschaften der Marke, von weicher und geschmiedet (Grad 1) bis härter und stärker (Grad 4).

Titan Grad 1 hat die beste Formbarkeit und Verformbarkeit von vier Typen sowie eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit in sauren Umgebungen oder in Gegenwart von Chloriden. Diese Marke hat auch bei niedrigen Temperaturen eine gute Festigkeit und kann problemlos geschweißt, bearbeitet, bei niedrigen oder hohen Temperaturen verformt werden.

Titan Grade 2 ist aufgrund seines breiten Anwendungsbereichs und seiner hohen Verfügbarkeit sehr beliebt. Es hat die gleichen Eigenschaften wie Titanium Grade - 1, aber die mechanischen Eigenschaften sind viel höher. Die Korrosionsbeständigkeit ist ungefährgleich.
Dieser Stahl hat eine gute Schweißbarkeit, Festigkeit und Duktilität sowie eine gute Formbarkeit. Die beliebtesten Produkte dieses Stahls sind Bleche und Stangen.

Titan Grade 3 zeichnet sich durch erhöhte Festigkeit und mäßige Duktilität aus. Das Material ist leicht zu schweißen. Dieses Material ist in oxidierenden und sehr schwach reduzierenden Umgebungen sehr korrosionsbeständig. Die Legierung ist gießbar und wird häufig bei der Herstellung von gegossenen Ventilen und Armaturen verwendet.

Titan Grade 4 ist eine unlegierte Titanqualität nach amerikanischem ASTM-Standard. Es unterscheidet sich von der allgemeineren Marke Grad 2 durch höhere Festigkeitseigenschaften bei relativ hoher Duktilität. Bleche und Platten der Güteklasse 4 werden in Produkten verwendet, bei denen die Festigkeit und Reinheit von Titan wichtig sind.

Titan Grade 5 (UNS R56400) hat eine Alpha-Beta-Kristallstruktur und ist die am häufigsten verwendete Legierung in der Ti-Familie. Die Zugabe der Elemente V und Al macht es stärker als anderes kommerziell reines Titan, während die gleiche Härte beibehalten wird. Titan Grade 5 wird hauptsächlich in Bauteilen der Luft- und Raumfahrt verwendet.

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