鈦在不銹鋼中的作用
定義
元素周期表中原子序數(shù)為22,屬于ⅣB族的金屬元素。具有同素異晶轉(zhuǎn)變,高溫相為體心立方晶格的族相,低溫為密排六方晶格的相相,相變點為882℃。元素符號Ti
用途
鈦是一種化學元素,化學符號Ti,原子序數(shù)22,是一種銀白色的過渡金屬,其特征為重量輕、強度高、具金屬光澤,亦有良好的抗腐蝕能力(包括海水、王水及氯氣)。由于其穩(wěn)定的化學性質(zhì),良好的耐高溫、耐低溫、抗強酸、抗強堿,以及高強度、低密度,被美譽為“太空金屬”[2]。鈦于1791年由格雷戈爾(William Gregor)于英國康沃爾郡發(fā)現(xiàn),并由克拉普羅特(Martin Heinrich Klaproth)用希臘神話的泰坦為其命名。
鈦能與鐵、鋁、釩或鉬等其他元素熔成合金,造出高強度的輕合金,在各方面有著廣泛的應用,包括航天(噴氣發(fā)動機、導彈及航天器)、**、工業(yè)程序(化工與石油制品、海水淡化及造紙)、汽車、農(nóng)產(chǎn)食品、醫(yī)學(義肢、骨科移植及牙科器械與填充物)、運動用品、珠寶及手機等等。[4]。
鈦*有用的兩個特性是,抗腐蝕性,及金屬中*高的強度-重量比[7]。在非合金的狀態(tài)下,鈦的強度跟某些鋼相若,但卻還要輕45%[8]。有兩種同素異形體[9]和五種天然的同位素,由Ti到Ti,其中豐度*高的是Ti(73.8%)[10]。鈦的化學性質(zhì)及物理性質(zhì)和鋯相似,這是因為兩者的價電子數(shù)目相同,并于元素周期表中同屬一族。
鈦的物理性質(zhì)
鈦是鋼與合金中重要的合金元素,鈦的密度為4.506-4.516克/立方厘米(20℃),高于鋁而低于鐵、銅、鎳。但比強度位于金屬之首。熔點1668±4℃,熔化潛熱3.7-5.0千卡/克原子,沸點3260±20℃,汽化潛熱102.5-112.5千卡/克原子,臨界溫度4350℃,臨界壓力1130大氣壓。鈦的導熱性和導電性能較差,近似或略低于不銹鋼,鈦具有超導性,純鈦的超導臨界溫度為 0.38-0.4K。在25℃時,鈦的熱容為0.126卡/克原子·度,熱焓1149卡/克原子,熵為7.33卡/克原子·度,金屬鈦是順磁性物質(zhì),導磁率為1.00004。
鈦具有可塑性,高純鈦的延伸率可達50-60%,斷面收縮率可達70-80%,但收縮強度低(即收縮時產(chǎn)生的力度),不宜作結構材料。鈦中雜質(zhì)的存在,對其機械性能影響極大,特別是間隙雜質(zhì)(氧、氮、碳)可大大提高鈦的強度,顯著降低其塑性。鈦作為結構材料所具有的良好機械性能,就是通過嚴格控制其中適當?shù)碾s質(zhì)含量和添加合金元素而達到的。