Titanyum alaşımı için hava ve sıcaklıkta farklılıklar
Titanyum çubuklar ve titanyum tüpler gibi titanyum alaşım malzemelerinin tepkisi genellikle üç metalik olmayan elementle reaksiyona girer: oksijen, azot ve hidrojen. Reaksiyon işlemleri sıcaklıkla yakından ilişkilidir.
Titanyumun havada oksijen ile reaksiyonu 100 derecenin altında çok yavaştır ve sadece yüzey 500 derecede oksitlenir. Sıcaklık arttıkça, yüzey oksit filmi titanyumda çözülmeye başlar ve oksijen metalin iç kafesine yayılmaya başlar, ancak 700 derecede oksijen, metalin iç kafesine henüz büyük miktarlarda girmemiştir. 700 dereceyi aştığında, oksijenin metale difüzyonu hızlanır ve yüzey oksit filmi yüksek sıcaklıklarda koruyucu etkisini kaybeder.
Titanyum ve oksijen arasındaki reaksiyon, titanyumun biçimine ve sıcaklığına bağlıdır. Toz Titanyum, statik elektrik, kıvılcımlar, sürtünme vb. Nedeniyle oda sıcaklığında havada şiddetli bir şekilde yanabilir veya patlayabilir. Ancak, yoğun titanyum oda sıcaklığında havada çok kararlıdır. Yoğun titanyum havada ısıtıldığında, oksijen ile reaksiyona girmeye başlar. Başlangıçta, oksijen yoğun bir oksit film oluşturmak için titanyum yüzey kafesine girer. Bu yüzey oksit filmi oksijenin içe doğru yayılmasını önleyebilir ve koruyucu bir etkiye sahip. Bu nedenle, titanyum 500 derecenin altındaki havada stabildir. Yüzey oksit filminin rengi oluşum sıcaklığı ile ilişkilidir. 200 derecenin altındaki gümüş beyaz, 300 derecede açık sarı, 400 derecede altın sarısı, 500 derecede mavi, 600 derecede mor, 700-800 derecesinde kırmızımsı gri ve 800-900 derecesinde gri. Saf oksijende, titanyum ve oksijen arasındaki şiddetli reaksiyonun başlangıç sıcaklığı havadakinden daha düşüktür ve titanyum oksijende yaklaşık 500-600 derecesinde yanar.
Titanyum, oda sıcaklığında azotla reaksiyona girmez, ancak yüksek sıcaklıkta titanyum, azotta yanabilen birkaç metal elementten biridir. Azottaki titanyumun yanma sıcaklığı yaklaşık 800 dereceden daha yüksektir. Erimiş titanyum ve azot arasındaki reaksiyon çok yoğundur. Titanyum nitrürlerin (Ti3n, Tin, vb.) Oluşumuna ek olarak, titanyum ve azot arasındaki reaksiyon da bir Ti-N katı çözelti oluşturur. Sıcaklık 500-550 derecesi olduğunda, titanyum, interstisyel bir katı çözelti oluşturmak için azotu önemli ölçüde emmeye başlar; Sıcaklık 600 derecenin üzerine çıktığında, titanyum emici azot hızı artar. TI-N katı çözeltisinde, azot titanyum kafesine titanyum nitrür şeklinde girer, böylece titanyumun faz geçiş sıcaklığını arttırır. Azot ayrıca titanyum için bir dengeleyicidir.
Azot ayrıca titanyum için bir dengeleyicidir. Titanyumdaki azotun maksimum çözünürlüğü (kütle fraksiyonu) 1050 derecede% 7 ve 2020 derecesinde% 2'dir, ancak titanyumun azotu emme hızı oksijeni emme hızından çok daha yavaştır. Bu nedenle, titanyum esas olarak havada oksijeni emer ve azot emilimi ikincildir.
Titanyum, TIH, TIH2 bileşikleri ve Ti-H katı çözeltisi oluşturmak için hidrojen ile reaksiyona girer. Hidrojen titanyumda iyi çözülebilir ve 1 mol titanyum yaklaşık 2 mol hidrojeni emebilir. Titanyum tarafından hidrojen emilimi hızı ve miktarı sıcaklık ve hidrojen basıncı ile ilişkilidir. Titanyum tarafından oda sıcaklığında emilen hidrojen miktarı 0. Sıcaklık 300 dereceye ulaştığında, titanyum ile hidrojen emme hızı artar; 500-600 derecelerinde maksimum değere ulaşır.
Sıcaklık arttıkça, titanyum ile emilen hidrojen miktarı azalır. Sıcaklık 1000 dereceye ulaştığında, titanyum tarafından emilen hidrojenin çoğu ayrıştırılır. Hidrojen basıncındaki artış, titanyum emici hidrojen hızını hızlandırabilir ve emilen hidrojen miktarını artırabilir. Aksine, titanyum azaltılmış basınç altında dehidrojen edilebilir. Bu nedenle, titanyum ve hidrojen arasındaki reaksiyon geri dönüşümlüdür. Titanyum ve hidrojen arasındaki reaksiyon yüzeyde bir film oluşturmaz, çünkü hidrojen atomu küçüktür ve interstisyel bir katı çözelti oluşturmak için titanyum kafesinin derinliğine hızla yayılabilir. Titanyumda hidrojenin çözünmesi, titanyumun faz geçiş sıcaklığını azaltabilir. Hidrojen, Ti için bir stabilizatördür.
