与钛相关的性质
钛的性质

钛的理化性质(高中化学必修一P53)一、物理性质钛的密度为4.506-4.516克/立方厘米(20℃),熔点1668±4℃,熔化潜热3.7-5.0千卡/克原子,沸点3260±20℃,汽化潜热102.5-112.5千卡/克原子,临界温度4350℃,临界压力1130大气压。
钛的导热性和导电性能较差,近似或略低于不锈钢,钛具有超导性,纯钛的超导临界温度为0.38-0.4K。
在25℃时,钛的热容为0.126卡/克原子·度,热焓1149卡/克原子,熵为7.33卡/克原子·度,金属钛是顺磁性物质,导磁率为1.00004。
钛具有可塑性,高纯钛的延伸率可达50-60%,断面收缩率可达70-80%,但强度低,不宜作结构材料。
钛中杂质的存在,对其机械性能影响极大,特别是间隙杂质(氧、氮、碳)可大大提高钛的强度,显著降低其塑性。
钛作为结构材料所具有的良好机械性能,就是通过严格控制其中适当的杂质含量和添加合金元素而达到的。
二、化学性质钛在较高的温度下,可与许多元素和化合物发生反应。
各种元素,按其与钛发生不同反应可分为四类:第一类:卤素和氧族元素与钛生成共价键与离子键化合物;第二类:过渡元素、氢、铍、硼族、碳族和氮族元素与钛生成金属间化物和有限固溶体;第三类:锆、铪、钒族、铬族、钪元素与钛生成无限固溶体;第四类:惰性气体、碱金属、碱土金属、稀土元素(除钪外),锕、钍等不与钛发生反应或基本上不发生反应。
三、与一些化合物的反应◇HF和氟化物氟化氢气体在加热时与钛发生反应生成TiF4,反应式为(1);不含水的氟化氢液体可在钛表面上生成一层致密的四氟化钛膜,可防止HF浸入钛的内部。
氢氟酸是钛的最强溶剂。
即使是浓度为1%的氢氟酸,也能与钛发生激烈反应,见式(2);无水的氟化物及其水溶液在低温下不与钛发生反应,仅在高温下熔融的氟化物与钛发生显著反应。
Ti+4HF=TiF4+2H2+135.0千卡(1)2Ti+6HF=2TiF3+3H2(2)◇HCl和氯化物氯化氢气体能腐蚀金属钛,干燥的氯化氢在>300℃时与钛反应生成TiCl4,见式(3);浓度<5%的盐酸在室温下不与钛反应,20%的盐酸在常温下与钛发生瓜在生成紫色的TiCl3,见式(4);当温度长高时,即使稀盐酸也会腐蚀钛。
钛的特性范文

钛的特性范文钛的特性钛是一种重要的金属材料,具有许多独特的特性。
以下是关于钛的一些主要特性的详细介绍。
1. 轻质高强度:钛的密度约为4.5g / cm³,比钢轻约40%,比铝轻约60%,但其强度却非常高。
钛的抗拉强度可以达到1000MPa以上,超过了大多数常见金属。
这使得钛成为一种理想的结构材料,尤其适用于要求短期承受大载荷的应用。
2.良好的耐腐蚀性:钛具有出色的耐腐蚀性,能够抵御常见的气体、液体和许多工业化学品的腐蚀。
这得益于钛表面形成的氧化膜,它能够阻止进一步的氧化反应。
此外,钛在湿氧、氯化物、硝酸等恶劣环境中都能保持稳定。
3.良好的热稳定性:钛具有较低的热膨胀系数,因此在高温下也能保持尺寸稳定性。
此外,钛具有良好的耐高温性能,其熔点达到约1668摄氏度,可用于高温应用中。
4.生物相容性:钛是一种生物相容性材料,因此被广泛应用于医疗领域。
钛不会引起人体免疫系统的异常反应,并且与人体组织良好地接触和结合。
医疗器械、人工关节和牙科植入物等领域都大量使用钛材料。
5.优秀的韧性:钛具有良好的韧性,能够在受到冲击和挤压力时不易变形或断裂。
这种强大的韧性使得钛在制造耐用的零部件和结构材料时非常合适。
6.易加工性:尽管钛具有高强度,但它是一种具有良好可加工性的金属材料。
钛可以通过各种方法进行加工,如锻造、铸造、焊接、切割等。
此外,钛的化学性质也使得它易于与其他材料进行粘接和涂覆。
7.良好的导热性:虽然钛的导热性相对较低,但与其他金属相比依然具有良好的导热性能。
这使得钛在许多需要良好热传导性能的应用中表现出色,例如汽车引擎和航空发动机。
总的来说,钛具有低密度、高强度、良好的耐腐蚀性、热稳定性、生物相容性、优秀的韧性、易加工性和良好的导热性等特性。
这些特性使得钛成为许多行业尤其是航空航天、医疗和化工等领域中重要的材料。
金属钛粉(钛粉)的理化性质及危险特性表

本品易燃,具刺激性。
急救
措施
皮肤接触:
脱去污染的衣着,用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。
眼睛接触:
提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗。就医。
吸入:
迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。
食入:
饮足量温水,催吐。就医。
燃烧爆炸危险性
危险特性:
金属钛粉尘具有爆炸性,遇热、明火或发生化学反应会燃烧爆炸。其粉体化学活性很高,在空气中能自燃。金属钛不仅能在空气中燃烧,也能在二氧化碳或氮气中燃烧。高温时易与卤素、氧、硫、氮化合。
建规火险分级:
乙
有害燃烧产物:
氧化钛。
灭火方法:
采用干粉、干砂灭火。严禁用水、泡沫、二氧化碳扑救。高热或剧烈燃烧时,用水扑救可能会引起爆炸。
②储存注意事项:为安全起见,储存时常以不少于25%的水润湿、钝化。储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不超过30℃,相对湿度不超过80%。保持容器密封,严禁与空气接触。应与氧化剂、酸类、卤素等分开存放,切忌混储。配备相应品种和数量的消防器材。储区应备有合适的材料收容泄漏物。
③运输注意事项:运输时运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。装运本品的车辆排气管须有阻火装置。运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏。严禁与氧化剂、酸类、卤素、食用化学品等混装混运。运输途中应防曝晒、雨淋,防高温。中途停留时应远离火种、热源。车辆运输完毕应进行彻底清扫。铁路运输时要禁止溜放。
金属钛(险货物编号:
41504
英文名:
titanium
UN编号:
1352
CAS号:
7440-32-6
钛的耐腐蚀性能(材料相关)

钛的耐腐蚀性能:钛是具有强烈钝化倾向的金属,在空气中和氧化性或中性水溶液中能迅速生成一层稳定的氧化性保护膜,即使因为某些原因膜遭破坏,也能迅速自动恢复。
因此钛在氧化性、中性介质中具有优异的耐腐蚀性。
由于钛的巨大钝化性能,在许多情况下与异种金属接触时,并不加快腐蚀,而可能加快异种金属的腐蚀。
如在低浓度非氧化性的酸中,若将Pb、Sn、Cu或蒙乃尔合金与钛接触形成电偶时,这些材料腐蚀加快,而钛不受影响。
而在盐酸中,钛与低碳钢接触时,由于钛表面产生新生氢,破坏了钛的氧化膜,不仅引起钛的氢脆,而且加快钛的腐蚀,这可能是由于钛对氢有高度的活性所致。
钛中的含铁量对某些介质中的耐腐蚀性能有影响,铁增多的原因除原材料的原因外,常常是焊接时沾污的铁渗入焊道,使焊道中局部含铁量增高,这时腐蚀具有不均匀的性质。
使用铁件支撑钛设备时,铁钛接触面上的铁沾污几乎是不可避免的在铁沾污区腐蚀加速,特别是在有氢存在的情况下。
当沾污表面的钛氧化膜发生机械损坏时,氢就渗入金属,根据温度、压力等条件,氢发生相应的扩散,这使钛产生不同程度的氢脆。
因此钛在中等温度和中等压力和含氢系统中使用要避免表面铁污染。
在一般情况下,钛不会发生孔蚀。
钛还具有抗腐蚀疲劳稳定性。
钛耐缝隙腐蚀性能较好,尤其是Ti-0.3Mo-0.8Ni及Ti-0.2Pd合金,因此Ti-0.3Mo-0.8Ni及Ti-0.2Pd合金广泛用于容器设备的密封面材料,以解决设备密封面缝隙腐蚀问题。
钛材的应用由于钛材的优良耐腐蚀性能,钛材广泛应用于石油、化工、制盐、;制药、冶金、电子、航空、航天、海洋等相关领域。
钛对大多数盐溶液来说具有良优异的耐蚀性,如钛在氯化物溶液中比高铬镍钢耐蚀,并无孔蚀现象。
但在三氯化铝中腐蚀率较高,这与三氯化铝水解后产生浓盐酸有关。
钛对热的亚氯酸钠和各种浓度的次氯酸盐也有良好的稳定性。
因此钛材广泛用于真空制盐和漂粉精行业。
钛对大多数的碱溶液具有良好的耐蚀性。
钛在浓度小于50%的氢氧化钠和氢氧化钾溶液中较为稳定。
钛的作用与用途

钛的作用与用途
钛(Ti)是一种金属元素,属于过渡元素,无色,比重4.5。
其前身是
原子号22的氢氧根,其后身为原子号26的铬元素,是著名的宝石有
些独特的特性。
一、性质特征
1、钛极易受腐蚀,当暴露在空气中形成稳定的致腐蚀的钛氧化物的时候,表皮甚至腐蚀层可以承受腐蚀,可以抵御腐蚀和磨损;
2、钛无色,具有良好的韧性、韧性和机械性能,是一种坚韧的合金;
3、钛具有良好的耐腐蚀性能和耐高温性能,可耐热高达1200摄氏度,并可耐碱性老化。
二、用途
1、金属制品:钛金属可以用于制造金属制品,如汽车、航空、发动机等,因为这类金属具有较强的抗腐蚀性,抗磨损性和高温抗腐蚀;
2、磁性材料:由于其低热膨胀率和耐高温性,所以钛金属可用于制造
一些磁性材料,如地磁计、磁滤波器等;
3、装饰材料:钛合金在装饰产品中很受欢迎,通常用于制作吊坠、手
表壳等。
4、建筑材料:钛金属是非常优良的建筑材料,可用于制作建筑物框架,具有简单的装配,低度腐蚀,可维护性强等优点,是建筑材料行业的
重要产品。
5、医疗器械:由于其耐腐蚀性和强度高的特性,钛金属可用于制造一
些特殊医疗器械和口腔治疗器械,如植入物、义齿、植入牙冠等。
6、电子产品:钛金属具有良好的电子性质,可以用于研究和制造电子
产品,如加热器、电子管、变压器、晶体管等。
7、钛粉:还可以将钛金属经过研磨,制作钛粉,用于制造电池,冶炼
合金,也是制造一些催化剂的重要原料。
钛的性质

1 二氧化钛(TiO2)TiO2是一种多晶型氧化物,它有三种晶型:锐钛矿型、板钛矿型和金红石型。
图2-5表示TiO2的三种形态。
在自然界中,锐钛矿和金红石以矿物形式存在,但很难找到板钛矿型的矿物。
因为它晶型不稳定,在成矿时的高温下会转变成金红石型。
板钛矿可人工合成,它不具有多大实际价值。
在晶体化学中,按照鲍林关于离子晶体结构的第三规则:当配位多面体共棱,特别是共面时,晶体结构的稳定性会降低。
这是因为与其共角顶时相比,共棱和共面时其中心阳离子之间的距离缩短,从而使得斥力增加,稳定性降低。
又如果在几种晶型中,都是共棱不共面,则其稳定型随共棱数目的增加而降低。
Ti4+离子的配位数为6,它构成[TiO6]八面体,Ti4+位于八面体的中心,O2-位于八面体的六个角顶,每一个Ti4+被6个O2-包围。
TiO2三种变体的晶体结构都是以[TiO6]八面体为基础的。
但[TiO6]八面体在金红石、板钛矿和锐钛矿三种变体中的共棱数不同,分别为2、3和4。
所以三种晶型结构中以金红石最稳定,其它两种晶型升高到一定温度都将转变成金红石型结构。
这也是在自然界中,天然金红石普遍存在,锐钛矿较少有,板钛矿更是罕见的原因。
图2-5 二氧化钛结晶形态图[39]1—金红石型;2—锐钛矿;3—板钛矿锐钛矿和金红石两种变体的晶体结构分别如图2-6和图2-7所示。
纯TiO2是白色粉末,加热到高温时略显黄色。
工业生产的TiO2俗称钛白粉,是重要的白色颜料,被誉为“白色颜料之王”,不论锐钛型钛白,还是金红石型钛白,应用都很广泛。
TiO2的热稳定性较大,加热至2200℃以上时,才会部分热分解放出O2并生成Ti3O5,进一步加热转变成Ti2O3。
TiO2中O-Ti键结合力很强,因而TiO2具有较稳定的化学性质。
TiO2实际上不溶于水和稀酸,在加热条件下能溶于浓H2SO4、浓HCl和浓HNO3,也可溶于HF中。
在酸性溶液中,钛以Ti4+离子或TiO2+(钛酰基)阳离子形式存在。
钛是什么材料

钛是什么材料
钛是一种化学元素,符号为Ti,原子序数为22,属于周期表中的第四周期。
它是一种银白色的过渡金属,具有轻量、高强度、耐腐蚀等特点,因此被广泛应用于航空航天、医疗器械、化工等领域。
首先,钛的化学性质非常稳定。
在常温下,钛能够与氧气、水、硫化氢等多种介质发生反应,但是它的表面会形成一层致密的氧化膜,能够很好地阻止进一步的氧化反应,因此具有良好的耐腐蚀性能。
这使得钛成为了一种理想的材料,用于制造化工设备、海洋工程设备等需要长期暴露在恶劣环境中的设备。
其次,钛具有非常高的强度。
尽管钛的密度只有大约4.5克/立方厘米,比钢要轻很多,但是它的强度却非常高,甚至比一些钢材还要高。
这使得钛成为了航空航天领域中的理想材料,飞机、导弹、火箭等航空器材中都大量采用了钛制品。
此外,钛还具有良好的生物相容性。
人体对钛的排斥反应很小,因此钛制品被广泛用于医疗器械的制造,如人工骨骼、牙科种植体等。
钛制品的生物相容性不仅体现在医疗器械领域,还可以应用于体内植入材料的制造,如人工关节、人工心脏瓣膜等。
总的来说,钛是一种非常优秀的材料,具有多种优异的性能,被广泛应用于航空航天、医疗器械、化工等领域。
随着科学技术的不断发展,相信钛材料在未来会有更广阔的应用前景。
钛的化学性质-氧

宝鸡志峰钛业有限公司
钛棒、钛板、钛丝、钛管、钛盘管钛的化学性质-氧
钛与氧的反应取决于钛存在的形态和温度。
粉末钛在常温下的空气中,可因静电、火花、摩擦等作用下发生剧烈的燃烧或爆炸。
但是,致密钛在常温下的空气中是很稳定的。
致密钛在空气中受热时,便开始与氧发生反应,最初氧进入钛表面晶格中,形成一层致密的氧化薄膜,这层表面氧化膜可防止氧向内部扩散,具有保护作用,因此钛在500℃以下的空气中是稳定的。
其表面氧化膜的颜色与生成温度有关,在200℃以下为银白色,300℃时为淡黄色,400℃时为金黄色,500℃ 时为蓝色,600℃时为紫色,700~800℃时为红灰色,800—900℃时为灰色。
在空气中钛的氧化反应,低于100℃时是很慢的,500℃时也只是表面被氧化。
随着温度的升高,表面氧化膜开始在钛中溶解,氧开始向金属内部品格扩散,但于700℃时氧还没有大量进入金属内部晶格。
超过700℃时,氧向金属内部的扩散加速,在高温下表面氧化膜失去保护作用。
在纯氧中,钛与氧发生激烈反应的起始温度比在空气中低,约在500~600℃时钛便在氧气中燃烧。
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1 金属钛的生产方法简介钛的提取冶金复杂而困难,流程长,能耗大,因此成本高、价格贵。
如果从采矿开始,到加工制成可供使用的各种型材,其工艺过程主要步骤为:钛铁精矿 → 粗TiCl 4 →→ 精TiCl 4 →→→ 海绵钛 →→ 钛及钛合金锭 →→ 钛材或钛零部件(供各领域应用) 上述步骤中,如果原料是天然金红石,则不经富集步骤而直接进行氯化。
历史上许多冶金工作者曾对制取金属钛的各种方法进行过研究,对各种可能的途径进行了探索试验。
以含TiO 2的富钛料为原料制取金属钛的可能途径很多,已研究过的方法概括在图1-5中。
而获得大规模工业应用的方法主要是TiCl 4镁热还原-真空蒸馏法(简称镁法或克劳尔法)。
钠热还原法(简称钠法或亨特法)虽有某些优点,也曾被采用,但该法生产的海绵钛质量始终不如镁法海绵钛,因此近年来钠法逐渐减少,而镁热还原-真空蒸馏法已占据主导地位,本书以后各章主要介绍镁还原真空蒸馏法生产海锦钛。
镁还原-真空蒸馏法制取海绵钛的原则性流程如图1-6所示。
海绵钛是一种中间产品,可在市场上交易。
但因海绵钛还含有C 、N 、O 等许多杂质,硬度大,不易加工成材,因此一般不能直接利用,还需进一步熔炼提纯生产致密金属钛(及其合金)并进一步加工成各种型材,如管、板、棒、环及其它异型材等才能供其它工业部门使用。
钛材除纯钛外,目前世界上已能生产近30种牌号的钛合金。
其中应用最广的是Ti-6Al-4V ,Ti-6Al-6V-2Sn ,Ti-5Al-6V-2.5Sn 等。
图1-6 镁还原法生产工艺流程简图图1-7为钛材加工生产的方框流程图。
表1-16列出了2000~2006年这7年世界主要钛材生产地区的情况。
图1-7 钛材生产的原则性流程表1-16 前几年世界主要钛材生产地区情况(kt/a)国别、独联体美国日本中国欧洲总计地区年份2000 7 20 12 2 5 462001 7 23.6 14.4 4.72 5 54.72002 7 16.2 14.5 5.48 5 48.182003 15 15 13.8 7.08 5 55.882004 20 21 17.4 8.513 5 71.92005 22 22 17.5 10.0 10.0 81.52006 24 28 17.3 14.0 14.0 97.3从表1-16可以看出,目前世界钛材加工生产大国主要是美国和日本,其产量约占世界钛材总量的70%,其次是俄罗斯、乌克兰、哈萨克斯坦等独联体国家。
随着钛冶金技术的不断发展和完善,生产成本的逐渐下降,如果采用新方法、新工艺使钛及钛合金的价格降到比不锈钢贵得不多,其世界年产量和年用量有可能增加到50万吨甚至上百万吨。
目前钛价是不锈钢的6~8倍,如果降到不锈钢的2~4倍,由于钛的优良性能及使用寿命长,就会有广大的用户和广阔的市场。
作为一种理想的金属材料,可以预计,崛起的“第三金属”在本世纪将有飞速的发展。
2 钛及其重要化合物的性质2.钛的性质钛是元素周期表中第四周期的副族元素,即IVB族元素。
钛、锆、铪组成钛副族,因此,它们在性质上有许多相似之处,如原子的外电子层构型相同(都为d2s2),原子半径相近,化学性质相似,彼此可形成无限固溶体等。
钛与相邻IIIB族的钪、钇和VB族的钒、铌、钽,因原子最外层电子数相同,只是次外层电子数不同,性质上也有某些近似之处,钛也可与这些元素形成无限固溶体。
在自然界产出的钛矿物中,也经常伴生有这些元素。
致密金属钛呈银白色,外观似不锈钢;钛粉呈深灰色。
其原子的电子构型为1s22s22p63s23p63d24s2。
钛的熔点高、密度小(只有钢的57%)、强度大(等于钢)、易加工成形,且具优异的耐腐蚀性能。
因而是一种很有应用价值的金属。
金属钛的物理性质和热力学性质钛的物理性质和热力学性质如表2-1所示。
化学性质在较高温度下,钛可与许多元素和化合物发生反应。
图2-1表示钛与周期表中元素相互作用的情况。
由图可见,可分为五种情况:第一种情况,钛与同族元素锆、铪在所有浓度和温度范围内都生成无限固溶体(形成Ti-Zr、Ti-Hf合金);第二种情况,邻族元素钪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、铀与β-Ti形成无限固溶体,但与α-Ti形成有限固溶体(形成Ti-Sc、Ti-V、Ti-Nb、Ti-Ta、Ti-Cr、Ti-Mo、Ti-W、Ti-U合金);第三种情况,钛与锰、铁、钴、镍、铝、锡、镓、硼、硅、铜、铋、锕、钍、氢、氮、碳等形成有限固溶体和化合物(形成Ti-Mn、Ti-Fe、Ti-Co……等二元系合金);第四种情况,钛与卤素和硫、硒、碲等氧族元素形成离子化合物。
在工业生产中,TiCl4是镁(及钠)热还原制钛的原料,TiI4是热离解法制高纯钛的原料。
第五种情况,钛与惰性气体、碱金属、碱土金属、稀土元素(钪除外)和镤等不发生相互作用(正因为钛不与惰性气体反应,在金属热还原法制钛时,氩被用作保护气氛;而钠、镁用作还原剂,将钛从TiCl4中还原出来,获得金属钛)。
钛在最重要、最稳定的化合物中呈四价。
钛是变价元素,它易形成三价和二价的化合物。
一价的钛化合物大多不稳定。
在-196至+500℃温度范围内,钛在空气中具有很高的抗腐蚀能力。
当加热到400~500℃时,钛表面形成一层化学稳定性很高的氧化物-氮化物保护膜,膜结构与钛相似,能紧密表2-1 金属钛的物理性质和热力学性质[1,35-38]图2-1 钛与周期表中各元素的相互作用[35]I—与钛形成连续固溶体的元素;II—与β-Ti形成无限固溶体,而与α-Ti形成有限固溶体的元素;III—与钛形成有限固溶体和化合物的元素;IV—与钛形成离子化合物的元素;V—不与钛相互作用的元素地与基体钛结合在一起,起到防止钛进一步被氧化的作用。
钛能耐氧化性介质和氯化物盐溶液的侵蚀,对许多酸、碱溶液、海水和工业腐蚀气氛具有优良的耐腐蚀性能。
钛在沸点以下的任何浓度的硝酸中均不被腐蚀。
致密金属钛在通常条件下是稳定的。
但在高温下钛的化学活性很高,可与卤族元素、氧、硫、碳、氮、氢、水蒸气、一氧化碳、二氧化碳和氨等发生强烈反应。
在较低温度(100~200℃)下,钛可与F2、Cl2、Br2、I2相互作用生成易挥发的化合物。
钛容易被氢氟酸溶解。
室温下钛在稀硫酸(约5% H2SO4)、稀盐酸(5~10% HCl)中相当稳定,随着酸的浓度和温度的增加,钛的腐蚀速度增加。
当在盐酸或硫酸中加入少量氧化剂(如HNO3、KMnO4、K2CrO4、FeCl3、Cl2、铜盐等)时,可显著降低钛的腐蚀率。
下面首先介绍一下工业纯钛。
工业纯钛可承受锻造、轧制、挤压等压力加工。
在力学性能和化学性能方面工业纯钛与不锈钢相似。
我国根据杂质含量不同将其分为四种牌号:TA0,TA1,TA2和TA3。
工业纯钛的化学成分如表2-2所示。
工业纯钛可加工成板、带、箔、管、棒等各种形式的型材。
我国宝鸡有色金属加工厂生产的产品种类及尺寸范围见表2-3。
钛的抗腐蚀能力一般优于不锈钢,它比常用的不锈钢强15倍,使用寿命比不锈钢强15倍以上。
表2-3 我国工业纯钛产品种类及尺寸范围[22,23]注:R-热加工;M-退火状态一般说来,在还原性介质,如盐酸、甲酸、草酸等介质中,由于钛的氧化膜不稳定,易遭破坏,因而在这种情况下纯钛并不耐腐蚀,而一些耐腐蚀钛合金,如钛镍、钛钼、钛钌、钛钯、钛钽等合金则有优良的耐腐蚀性能(见表2-4)。
Ti-0.2Pd合金的牌号为TA9。
其名义成分为0.15~0.20%Pd。
加入少量贵金属钯后,不仅大大提高了钛在还原性介质中的耐蚀性,同时也改善了它在氧化性介质中的耐蚀性能。
尤其是在高温高浓度的各种氯化物溶液中,Ti-0.2Pd合金的抗蚀能力是首屈一指的。
且其加工性、焊接性和成型性也都很好。
这种合金的化学成分见表2-5。
微细钛粉具有爆炸性。
海绵钛和钛粉有较大的活性表面,着火可燃烧。
钛的一个重要特性是能强烈吸收O2、N2、H2等气体。
钛与O2、N2的作用是不可逆的,因此钛是一种良好的吸气剂,常被用于真空技术和炼钢工业。
钛吸H2具有可逆性,在真空下加热到800~900℃时所吸的H2可解吸出来。
钛吸收气体后会变硬、变脆,塑性降低。
但致密金属钛在400℃以下只在表面有轻微的吸气现象,常温下在空气中是稳定的。
碳和含碳气体与钛在高温下反应可生成TiC。
表2-4 几种耐蚀钛合金与工业纯钛耐蚀性能的比较[22,23]表2-5 Ti-0.2Pd合金(TA9)的化学成分2.力学性能钛的力学性能不仅取决于化学成分,而且与所承受的机械加工及热处理方法有关。
不同方法生产的钛,由于所含杂质量不同,在机械性能上有着明显的差异。
可锻钛具有优良的机械性能(强度、屈服点、极限强度等)。
钛的比强度(强度/密度比)高于铁和铝。
比纯铁大1倍,比纯铝高约5倍。
钛作为结构金属,曾被称为“未来的钢铁”。
其机械性能介于优质钢和高强度轻合金之间,优于一系列高熔点金属和耐热合金。
纯钛的拉伸强度为2.7~6.3GPa (27~63kg/mm2),一般钛合金为7~12GPa(70~120kg/mm2)。
钛的抗压强度与其拉伸强度相近似,而剪切强度一般为拉伸强度的60~70%,承压屈服强度约为拉伸强度的 1.2~2.0倍。
在大气中,经加工和退火的钛及钛合金的抗疲劳极限是拉伸强度的50~65%。
高纯金属钛具有很低的强度和很高的塑性。
其延伸率可达60%以上;断裂强度极限为2.2~2.6GPa(22~26kg/mm2)。
硬度是判断海绵钛质量的基本参数之一。
优质工业纯钛的布氏硬度一般小于120。
钛的硬度越高,质量越差。
微量杂质会使钛的硬度显著增高,可塑性明显降低。
当同时存在几种杂质时对钛硬度的影响基本上是加合性的。
杂质对钛布氏硬度增加的影响示于图2-2。
影响最大的元素有N、O、C、Fe等。
图2-2 一些杂质含量对钛硬度的影响a—杂质含量0~0.12%;b—杂质含量0~2%钛和钛合金在低温下仍能保持其力学性能。
某些钛合金在-253℃下仍具有足够的韧性,此种性能被用来制造盛装液态气体(如液氮、液氦、液氢等)的容器。
在高温下许多钛合金仍能保持室温下的性能,一般钛合金的长期使用温度达400~ 500℃。
2. 钛的重要化合物的性质氧化物(TiO2、Ti3O5、Ti2O3、TiO)Ti-TiO2系的状态图如图2-3所示。
图2-4表示Ti-O系中不同价态的钛氧化物及Ti(O)固溶体图2-3 Ti-TiO2系状态图的标准自由焓变化与钛中氧含量的关系(以1mol O 2为基准)。
图2-4表明,任何一种还原剂,即使它能够克服氧对TiO 2、Ti 3O 5、Ti 2O 3甚至TiO 的亲和力,但是由于溶解在金属钛相中的氧(即Ti-O 固溶体)的亲和力,仍然不能将纯钛还原出来。