1. Miksi titaani on niin kallis?
Harvinainen ja vaikeani:
Titaniumia on runsaasti maankuoressa (e . g ., kuten ilmeniitinä ja rutiileina), mutta keskittyneitä malmeja on rajoitettu . -kaivos vaatii laajan käsittelyn titaanin erottamiseksi muista elementeistä .
Energiaintensiivinen uuttaminen:
Kroll -prosessi, ensisijainen menetelmä titaanimetallin tuottamiseksi, sisältää titaanitekloridin reagoinnin magnesiumin kanssa korkeissa lämpötiloissa (800–1000 astetta), kuluttaen massiivista energiaa ja aikaa .
Haastava valmistus:
Titaanilla on korkea sulamispiste (1 668 astetta), jolloin valusta, taonta ja työstö on vaikeaa ., se reagoi työkalujen ja hapen kanssa korkeissa lämpötiloissa, jotka vaativat erikoistuneita laitteita (e . g ., inertti -kaasuympäristöjä) ja taiputettua työvoimaa .}}}}, inerti
Matala tuotantoasteikko:
Teräksen tai alumiiniin verrattuna titaanin tuotanto on paljon pienempi (globaali vuotuinen tuotanto ~ miljoona tonnia vs . Steelin ~ 1 . 8 miljardia tonnia), mikä johtaa korkeampiin yksikkökustannuksiin.
2. Voiko titaaniruoste?
Luonnollinen korroosionkestävyys:
Titanium muodostaa ohuen, itseparannuksen oksidikerroksen (TiO₂), kun se altistetaan ilmalle, joka suojaa sitä hapettumiselta . Tämä kerros on siksi titaani kestää ruostetta vedessä, suolavedessä ja useimmissa kemikaaleissa .}}}}}}}}}}}}
Rajoitukset:
Erittäin happamissa olosuhteissa (e . g ., konsentroitu hydrokloori tai rikkihappo), oksidikerros voi hajottaa, aiheuttaen korroosion .
Pitkäaikainen altistuminen kloridi -ioneille (E . g ., suolavesi) korkeissa lämpötiloissa voi johtaa korroosion pistämiseen, vaikka tämä on harvinaista useimmissa sovelluksissa .
Vertailu teräkseen:
Toisin kuin ruostumattomasta teräksestä, titaanin korroosionkestävyys on luontainen, ei riippuvainen seostuselementeistä, kuten kromi .
3. Mikä vahingoittaa titaania?
Mekaaninen stressi sen rajojen ulkopuolella:
Vaikka titaani on vahva, se on alhaisempi ulottuvuus kuin joillakin metalleilla, mikä tekee siitä alttiita halkeamiselle toistuvan korkean stressin (väsymys) tai iskun . alla
Korkean lämpötilan heikkeneminen:
Yli 400–500 asteen lämpötiloissa titaanin lujuus laskee, ja se voi reagoida happea, typpeä tai vetyä, muodostaen hauraita yhdisteitä (e . g ., "titaani tuli" äärimmäisissä tapauksissa) ., "
Kemiallinen hyökkäys tietyissä ympäristöissä:
Konsentroidut hapot (e . g ., hydrofluorihappo) tai sulat suolat voivat syöpätä titaania .
Vetykaasulle altistuminen korkeissa lämpötiloissa voi aiheuttaa "vetyhallinnon", mikä tekee metallista haurasta .
Herha ja kuluminen:
Titaanilla on alhaisempi kovuus kuin joillakin teräksillä, joten se voi naarmuttaa tai käyttää sovelluksia vakiona kitkalla (E . g ., päällystämättömät työkalut) .
4. Voidaanko titaani hitsata?
Hitsausmenetelmät:
Volframin inertti kaasu (TIG) hitsaus: Yleisin käyttämällä argonia tai heliumia hapen ja typen hitsin suojaamiseksi, jotka aiheuttavat haurautta .
Plasmahitsaus ja elektronisäteen hitsaus: Käytetään paksumpiin osiin tai tarkkuusosiin .
Haasteet:
Saastuminen ilmasta (O₂, n₂) hitsauksen aikana voi tehdä metallista haurasta, joten hitsausalue ja täyteaine on suojattava tiukasti .
Päällä olevan hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely voidaan tarvita stressin lievittämiseksi ja taipuisuuden ylläpitämiseksi .
Tärkein vaatimus:
Hitsaajat on koulutettava titaanikohtaisissa tekniikoissa, ja laitteiden on oltava puhtaita metallin saastumisen välttämiseksi (e . g ., terästyökalujen rautapartikkelit voivat vaarantaa korroosionkestävyyden) .}}}}}}}}}
5. Kuinka kertoa, onko se todellinen titaani?
Painotesti:
Titanium on kevyt (tiheys ~ 4 . 5 g/cm³), paljon kevyempi kuin teräs (~ 7 . 8 g/cm³), mutta raskaampi kuin alumiini (~ 2,7 g/cm³). Titaani -esine tuntuu "tiheältä, mutta kevyeltä" verrattuna teräkseen.
Magneettitesti:
Puhdas titaani ja useimmat seokset ovat ei-magneettisia ., jos magneettikipuja, se on todennäköistä terästä tai muuta metallia (vaikka jotkut titaaniseokset voivat näyttää pientä magnetismia, jos kylmätyökalu) .
Spark -testi:
Löydä metalli hiomakoneeseen: Titanium tuottaa kirkkaita, valkoisia kipinöitä, joissa on vähän purskeita, kun taas teräs luo intensiivisempiä, värikkäitä kipinöitä .
Korroosiotesti:
Levitä tippa kotitalousvalkaisua (joka sisältää kloridia) ja odota: Titanium vastustaa korroosiota, kun taas teräs voi värjätä tai ruostea .
Sapuru -testi:
Titaanilla on kohtalainen kovuus (30–40 hrc) . Se voi raaputtaa ruostumatonta terästä, mutta tiedosto tai kova työkalu jättää merkin (vaikka tämä vahingoittaa pintaa) .}
Ammatilliset menetelmät:
Röntgenfluoresenssi (XRF): Analysoi metallin alkuainekoostumusta .
Lämpötesti: titaani sulaa ~ 1 668 asteessa; Alemmat sulatuspisteet osoittavat muita metalleja (e . g ., alumiini sulaa ~ 660 asteessa) .
Titaniumin kustannukset johtuvat sen monimutkaisesta toimitusketjusta, kun taas sen korroosionkestävyys ja hitsattavuus tekevät siitä korvaamattoman erikoistuneilla kentillä . aitouden, käytön, magneettisuuden ja peruskemiallisten testien tarkistamiseksi, vaikka ammattimainen analyysi varmistaa varmuuden . ymmärtääkseen sen haavoittuvuuden käyttöä käytettävyyttä. Sovellukset .
