Titani i Gasos

El titani és químicament estable a la majoria de líquids i sòlids, fins i tot resistent a la corrosió de l'aigua regia, però mostra una activitat química especial cap als gasos. Pot reaccionar amb una varietat de gasos i romandre estable sota atmosferes específiques. La interacció entre el titani i els gasos determina directament la seva preparació, processament, control de qualitat i límits d'aplicació d'enginyeria. És un tema fonamental per entendre les propietats dematerials de titani.

L'oxigen és el gas més comú i influent per al titani, i la seva interacció passa per la preparació, el processament i l'aplicació del titani. A temperatura ambient, una densa pel·lícula d'òxid de diòxid de titani a escala nano-es forma ràpidament a la superfície del titani, formant una capa protectora natural que bloqueja els mitjans corrosius i proporciona una excel·lent biocompatibilitat. La pel·lícula es pot reparar automàticament-en un entorn aeròbic després d'un dany, que és la clau de la resistència a la corrosió del titani i la seva facilitat d'ús en el cos humà i en ambients humits.

La reacció s'intensifica a mesura que augmenta la temperatura: la pel·lícula d'òxid comença a espessir-se per sobre dels 400 graus, i la reacció es torna violenta o fins i tot es pot produir una combustió per sobre dels 600 graus. L'oxidació a alta-temperatura és alhora un risc que s'ha de controlar estrictament durant el processament i una manera de preparar capes d'òxid estables mitjançant l'oxidació tèrmica, que millora significativament la resistència al desgast i a la corrosió del titani. La fosa de titani s'ha de dur a terme sota la protecció de gas inert per evitar que l'oxidació afecti la puresa del material.

La interacció entre titani i nitrogen també és estable a baixes temperatures i violenta a altes temperatures. Bàsicament no reaccionen a temperatura ambient, sinó que reaccionen violentament per formar nitrur de titani (TiN) amb una gran duresa i resistència al desgast a 800-1000 graus.

El nitrur de titani és groc daurat, combina la practicitat i la decoració, i sovint s'utilitza com a recobriment per a peces per allargar la vida útil i millorar l'estètica. El tractament de nitruració del titani requereix un control estricte de la puresa de l'atmosfera-l'oxigen forma una pel·lícula d'òxid que dificulta la reacció, donant lloc a capes soltes de nitrur amb poca adherència. El nitrogen d'alta -puresa s'utilitza generalment amb equips segellats per reduir la interferència d'impureses com l'oxigen i el vapor d'aigua.

La interacció entre l'hidrogen i el titani és una arma de doble-tall, amb un valor pràctic i riscos per a la seguretat. El titani té una baixa solubilitat en hidrogen a temperatura ambient, però la solubilitat augmenta significativament amb l'escalfament i l'hidrogen penetra la xarxa per formar hidrurs de titani.

L'hidrogen es pot utilitzar com a agent reductor en la preparació per millorar la puresa i l'estabilitat del titani; tanmateix, l'absorció excessiva d'hidrogen durant el servei provoca la fragilitat de l'hidrogen, reduint la duresa del material, augmentant la fragilitat i provocant fàcilment esquerdes i fallades. Aquest problema és especialment crític en escenaris d'energia nuclear com els dipòsits d'emmagatzematge de residus nuclears-el titani és propens a l'absorció i la fragilitat d'hidrogen en entorns lliures d'oxigen-, d'alta-temperatura i d'alt-estrès. Inhibir la difusió de l'hidrogen i la fragilitat de l'hidrogen és un repte bàsic per a les seves aplicacions d'energia nuclear.

Els estudis existents han demostrat que tecnologies com la deformació plàstica dinàmica poden millorar la resistència del titani i dificultar la difusió d'hidrogen i la formació d'hidrur, proporcionant una nova direcció per millorar el rendiment del seu servei.

Excepte l'oxigen, el nitrogen i l'hidrogen, el titani pot reaccionar amb diversos gasos com el diòxid de carboni, el vapor d'aigua i el metà. A altes temperatures, el titani reacciona amb el vapor d'aigua per formar diòxid de titani i hidrogen, agreujant la fragilitat de l'hidrogen; La reacció amb metà pot formar carbur de titani, afectant les seves propietats mecàniques.

Els gasos inerts, l'argó són químicament estables i no reaccionen amb el titani, de manera que s'utilitzen habitualment com a gasos protectors durant la fosa de titani, el treball en calent i la soldadura per aïllar l'aire i prevenir l'oxidació i la nitruració. En processos com el premsat en calent a -alta temperatura, es requereix argó d'alta-puresa per crear un entorn inert per evitar que els gasos d'impureses fragilitzin el titani i reduir la duresa per garantir propietats estables del material.

Baoji Ruihang, fabricant de titani i productes de metalls no-ferrosos, està especialitzat en R+D, producció i vendes. Un equip de servei professional està pendent de la vostra consulta. Per a més detalls, no dubteu a contactar amb nosaltres per correu electrònic:Sam.Rui@bjrh-titanium.com.