Verschillen voor titaniumlegering in lucht en temperatuur
De reactie van titaniumlegeringsmaterialen zoals titaniumstaven en titaniumbuizen in lucht reageert meestal met drie niet-metalen elementen: zuurstof, stikstof en waterstof. Hun reactieproces is nauw verwant aan de temperatuur.
De reactie van titanium met zuurstof in lucht is erg langzaam onder de 100 graden en alleen het oppervlak wordt geoxideerd na 500 graden. Naarmate de temperatuur stijgt, begint de oppervlakteoxidefilm op te lossen in titanium en begint zuurstof in het interne rooster van het metaal te diffunderen, maar na 700 graden is zuurstof nog niet in grote hoeveelheden het interne rooster van het metaal binnengekomen. Wanneer het 700 graden overschrijdt, versnelt de diffusie van zuurstof in het metaal en verliest de oppervlakteoxidefilm zijn beschermende effect bij hoge temperaturen.
De reactie tussen titanium en zuurstof hangt af van de vorm en temperatuur van titanium. Titanium in poedervorm kan bij kamertemperatuur in de lucht verbranden of ontploffen door statische elektriciteit, vonken, wrijving, enz. Dichte titanium is echter zeer stabiel in de lucht bij kamertemperatuur. Wanneer dicht titanium in de lucht wordt verwarmd, begint het met zuurstof te reageren. Aanvankelijk komt zuurstof het titanium -oppervlakrooster binnen om een dichte oxidefilm te vormen. Deze oppervlakte -oxidefilm kan voorkomen dat zuurstof naar binnen diffundeert en een beschermend effect heeft. Daarom is titanium stabiel in lucht onder 500 graden. De kleur van de oppervlakte -oxidefilm is gerelateerd aan de vormingstemperatuur. Het is zilverachtig wit onder de 200 graden, licht geel bij 300 graden, goudgeel bij 400 graden, blauw met 500 graden, paars, roodachtig grijs op 700-800 graad en grijs op 800-900 graad. In zuivere zuurstof is de starttemperatuur van de gewelddadige reactie tussen titanium en zuurstof lager dan die in lucht, en titaniumbrandwonden in zuurstof bij ongeveer 500-600 graad.
Titanium reageert niet met stikstof bij kamertemperatuur, maar bij hoge temperatuur is titanium een van de weinige metaalelementen die in stikstof kunnen branden. De verbrandingstemperatuur van titanium in stikstof is ongeveer hoger dan 800 graden. De reactie tussen gesmolten titanium en stikstof is zeer intens. Naast de vorming van titaniumnitriden (TI3N, TIN, enz.) Vormt de reactie tussen titanium en stikstof ook een Ti-N vaste oplossing. Wanneer de temperatuur 500-550 graden is, begint titanium stikstof aanzienlijk te absorberen om een interstitiële vaste oplossing te vormen; Wanneer de temperatuur boven 600 graden reikt, neemt de snelheid van titaniumabsorberende stikstof toe. In de Ti-N vaste oplossing komt stikstof in het titaniumrooster in de vorm van titaniumnitride, waardoor de fase-overgangstemperatuur van titanium wordt verhoogd. Stikstof is ook een stabilisator voor titanium.
Stikstof is ook een stabilisator voor titanium. De maximale oplosbaarheid (massafractie) van stikstof in titanium is 7% bij 1050 graden en 2% bij 2020 graden, maar de snelheid waarmee titanium stikstof absorbeert, is veel langzamer dan zijn snelheid bij absorberende zuurstof. Daarom absorbeert titanium voornamelijk zuurstof in de lucht en is stikstofabsorptie secundair.
Titanium reageert met waterstof om TIH, TIH2-verbindingen en Ti-H vaste oplossing te vormen. Waterstof kan goed worden opgelost in titanium en 1 mol titanium kan bijna 2 mol waterstof absorberen. De snelheid en hoeveelheid waterstofabsorptie door titanium zijn gerelateerd aan temperatuur en waterstofdruk. De hoeveelheid waterstof geabsorbeerd door titanium bij kamertemperatuur is minder dan 0. 002%. Wanneer de temperatuur 300 graden bereikt, neemt de snelheid van waterstofabsorptie door titanium toe; Het bereikt de maximale waarde bij 500-600 graden.
Naarmate de temperatuur stijgt, neemt de hoeveelheid waterstof die wordt opgenomen door titanium af. Wanneer de temperatuur 1000 graden bereikt, wordt het grootste deel van de door titanium geabsorbeerde waterstof afgebroken. De toename van de waterstofdruk kan de snelheid van titaniumabsorberende waterstof versnellen en de hoeveelheid geabsorbeerde waterstof vergroten. Integendeel, titanium kan worden gedehydrogeneerd onder verminderde druk. Daarom is de reactie tussen titanium en waterstof omkeerbaar. De reactie tussen titanium en waterstof vormt geen film op het oppervlak, omdat het waterstofatoom klein van grootte is en snel kan diffunderen in de diepte van het titaniumrooster om een interstitiële vaste oplossing te vormen. De oplossing van waterstof in titanium kan de faseovergangstemperatuur van titanium verminderen. Waterstof is een stabilisator voor Ti.
