Зашто одабрати титанове легуре

УВОД

Титан је препознат као елемент (Симбол Ти, атомски број 22 и атомска тежина 47,9) најмање 200 година. Међутим, комерцијална производња титанијума није почела тек 1950-их година. У то доба, титан је био препознат по свом стратешком значају као јединствени лагани, легирани легуре високе чврстоће који је био структурно ефикасан метал за критичне ваздухоплове високих перформанси, као што су млазни мотори и компоненте ваздушног оквира. Светска производња овог првобитно егзотичног метала "Спаце Аге" и његових легура од тада је порасла на више од 50 милиона фунти годишње. Повећани капацитети и ефикасност производње металне спужве и мљевених производа, побољшане производне технологије и знатно проширена тржишна база драматично су смањили цену титанских производа. Данас су легуре титана најчешће доступне инжењерским металима који се директно такмиче са нерђајућим и специјалним челика, бакарних легура, легура на бази никла и композита.


Као девети најомиљенији елемент у Црусту Земље и четврти најугроженији структурни метали, садашња свјетска понуда сировине за производњу титанијумског метала је практично неограничена. Значајно неискоришћени глобални спужва, таложење и капацитет за обраду титана могу да примене континуирани раст у нове апликације великог обима. Поред својих атрактивних карактеристика високе чврстоће и густине за употребу у ваздухопловству, изузетна отпорност на корозију титана из свог заштитног оксидног филма мотивисала је широку примену у морској, морској, растворној и агресивној индустрији у последњих педесет година. Данас се титан и његове легуре обилно користе за ваздухопловну, индустријску и потрошачку примену. Уз авионске моторе и ваздушне ограде, титан се користи иу следећим применама: пројектили, свемирски бродови, хемијска и петрохемијска производња, производња и прерада угљоводоника, производња електричне енергије, десалинизација, складиштење нуклеарног отпада, контрола загађења, рушење руде и прерада метала, оффсхоре морске примене на дубоком мору и компоненте морнарице брода, између осталог.


Привлачне механичке особине

Титанијум и његове легуре показују јединствену комбинацију механичких и физичких својстава и отпорности на корозију, што их чини пожељним за ваздухопловну, индустријску, хемијску и енергетску индустрију.


Отпорност на корозију и ерозију

Титанове легуре показују изузетну отпорност на широки спектар хемијских окружења и услова које пружа танак невидљиви али изузетно заштитни површински оксидни филм. Овај филм, првенствено ТиО2, врло је издржљив, адхерентан и хемијски стабилан. Може се спонтано и одмах ре-лијечити ако је механички оштећена ако су у околини присутне мање трагови кисеоника или влаге. Титанијум је познат по својој повишеној отпорности на локализовани напад и корозију стреса у воденим хлоридима. Титанијумске легуре су такође препознате по својој супериорној отпорности


Остале атрактивне особине

Титанова релативно ниска густина, што је 56% у односу на челик и половину од никла и бакра, значи двоструко већи обим метала по тежини и много атрактивнији трошкови млинских производа када се вреднује против других метала на димензионалној основи. Заједно са већом снагом, ово очито претвара у много лакше и / или мање компоненте за статичке и динамичке структуре и компоненте.


Титанове легуре показују низак модул еластичности који је отприлике половина од челика и легура никла. Ова повећана еластичност (флексибилност) значи смањење савијања и цикличних напрезања, што га чини идеалним за опруге, мехове, имплантате за тело, стоматолошке инсталације, динамичне офф-схоре дизалице, бушилице и различите спортске опреме. Титанова инхерентна неактивност (нонтоксична, неалергенска и потпуно биокомпатибилна) са тијелом је проширила своју широку примену у протетским уређајима и накитима. Због јединствене комбинације високе чврстоће, ниског модула и ниске густине, легуре титана су суштински отпорније на штетне и експлозивне штете од већине других инжењерских материјала. Ове легуре поседују коефицијенте термичког проширења који су знатно мањи од вредности алуминијума, жељеза, никла и бакарних легура. Ова мала експанзија омогућава побољшану компатибилност с интерфејсом с керамичким и стакленим материјалима и смањује ефекат зарастања и замора током термалног бицикла. Титан је у суштини немагнетски и идеалан је када се електромагнетска сметња мора минимизирати. Када се искорени, титан и његови изотопи показују изузетно кратак радиоактивни полувријеме и неће остати "вруће" дуже од неколико сати.


Карактеристике преноса топлоте

Титанијум је веома атрактиван и добро успостављен материјал за пренос топлоте у шкољку / цев, плочу / раму и друге врсте измењивача топлоте за грејање или хлађење процесног флуида, посебно у хладилима морске воде. Ефикасност преноса топлоте измјењивача може бити оптимизирана због сљедећих корисних атрибута титана:


  • Изузетна отпорност на корозију и ерозију течности

  • Изузетно танак, проводљив оксидни површински филм

  • Чврста и глатка површина

  • Површина која промовише кондензацију

  • Разумно добра топлотна проводљивост

  • Добра снага


Иако нелегирани титан поседује инхерентну топлотну проводљивост испод бакра или алуминијума, његова проводљивост је и даље око 10-20% већа од типичних легура нерђајућег челика. Са својом добром снагом и способношћу да у потпуности издрже корозију и ерозију од текућих, турбулентних течности, зидови титана могу се драстично смањевати како би се смањила отпорност на пренос топлоте (и трошак). Титанијум глатко, без корунда, тешко се држи површина одржава високу чистоћу током времена. Ова површина промовише капљичку кондензацију водених пара, чиме се повећава стопа кондензације у хладњаку / кондензаторима у поређењу са другим металима како је наведено.