Relatório de pesquisa abrangente sobre ligas de titânio e titânio: características básicas, progresso da pesquisa e desafios futuros

1 Propriedades físicas e químicas básicas de ligas de titânio e titânio
O titânio, como um metal leve estratégico, ocupa uma posição insubstituível no campo industrial - alto, com sua excelente resistência à resistência específica (resistência/densidade) e todos - resistência à corrosão do ambiente. A densidade do titânio é de apenas 4,51 g/cm³ (cerca de 57% do aço), mas sua força é equivalente à do aço de força --, tornando -o a maior resistência específica entre os materiais metálicos. A estrutura cristalina do titânio é o fechamento hexagonal - embalado (HCP, fase) abaixo de 882 graus e corpo - cúbico centrado (BCC, fase) acima de 882 graus. Essa característica de mudança de fase fornece possibilidades ricas para o design da liga.

 

1.1 Adaptabilidade mecânica e ambiental Alta e baixa temperatura Desempenho: as ligas de titânio ainda mantêm uma boa força na faixa de 450 -} 600 graus, como Ti - 6Al-4V, que mantém uma resistência ao escoamento de mais de 500 MPa a 400 graus. O desempenho de baixa temperatura é ainda mais destacado. O alongamento da liga TA7 em -253 graus a temperatura de hidrogênio líquido é superior a 12%, tornando -o o material preferido para recipientes de combustível criogênico aeroespacial. Mecanismo de resistência à corrosão: um filme dense de passivação de TiO₂ (espessura 5-20 nm) é formado instantaneamente na superfície do titânio, tornando sua taxa de corrosão na água do mar, cloro-alquali e meios ácidos inferiores a 0,001 mm/a. Sua resistência à rachadura de corrosão por corrosão e estresse (SCC) é significativamente melhor que a do aço inoxidável e é conhecido como "metal oceânico". Biocompatibilidade: A densidade da corrente de auto-corrosão do titânio puro em fluidos corporais simulados é tão baixa quanto 2,24 × 10⁻⁸ A/cm², e a falta de liberação de íons metálicos o torna um material central para articulações artificiais e implantes dentários.

 

1.2 Defeitos de condutividade térmica inerentes ao processamento: A condutividade térmica é de apenas 17 W/m · K (1/14 de alumínio) e a temperatura na zona de corte é tão alta quanto mais de 1000 graus, que acelera o desgaste da ferramenta. Alta atividade química: reage com O, N e H a altas temperaturas para gerar uma camada endurecida de 50 - 200 μm, que requer proteção de atmosfera inerte para o processamento. Módulo elástico baixo: cerca de 110 GPa (1/2 de aço), resultando em mola de processamento grave e dificuldade em controlar a precisão da formação de peças de paredes finas.