Mae'n debyg eich bod chi'n dod i gysylltiad âtitaniwmbob dydd-yn ffrâm eich ffôn, fframiau eyeglass, mewnblaniadau deintyddol, a hyd yn oed y beic rydych chi'n ei reidio. Ond efallai na fyddwch chi'n sylweddoli bod gan y metel hwn sy'n ymddangos yn "unig" ddeg eiddo ffisegol a mecanyddol rhyfeddol. O ddyfnderoedd y cefnfor i wyneb y lleuad, o beiriannau awyrennau i'r sgerbwd dynol-beth sy'n gwneud titaniwm mor hollbresennol? Heddiw, byddwn yn esbonio'r cyfan yn fanwl.
I. Dwysedd Isel, Cryfder Penodol Uchel: Ysgafn Eto Cadarn.
Mae gan ditaniwm ddwysedd o 4.51 g/cm³, sef dim ond 57% o ddwysedd dur-ychydig yn fwy na hanner-a llai na dwywaith y dwysedd o alwminiwm. Ac eto mae ei gryfder deirgwaith yn fwy nag alwminiwm. Beth mae hyn yn ei olygu? Cryfder penodol (cryfder wedi'i rannu â dwysedd) aloion titaniwm yw'r uchaf ymhlith aloion diwydiannol a ddefnyddir yn gyffredin: 3.5 gwaith yn fwy na dur di-staen, 1.3 gwaith yn fwy na aloion alwminiwm, ac 1.7 gwaith yn fwy na aloion magnesiwm. Mewn geiriau eraill, am yr un pwysau, gall aloion titaniwm wrthsefyll llwythi sy'n llawer uwch na rhai metelau eraill. Mae'r nodwedd hon yn "anghenraid llwyr" yn y sector awyrofod. Mae aloion titaniwm bellach yn cyfrif am 9.3% o bwysau strwythurol yr awyrennau teithwyr mawr C919, gyda phob awyren yn defnyddio tua 7 tunnell fetrig o ditaniwm. Mae titaniwm i'w gael ym mhobman, o groen y fuselage i'r caewyr peilonau injan. Yn ôl data'r diwydiant, rhagwelir y bydd marchnad Tsieina ar gyfer deunyddiau titaniwm diwedd uchel yn y sector awyrofod yn cyrraedd 24 biliwn yuan erbyn 2025, sy'n cynrychioli cynnydd o 9.1 y cant o flwyddyn dros flwyddyn, gyda'r ramp i fyny o C919 masgynhyrchu yn gwasanaethu fel un o'r gyrwyr craidd. Yn y sector injan, mae'r defnydd o aloion titaniwm yn yr injan "Taihang" a gynhyrchir yn ddomestig wedi cyrraedd 25 y cant, sy'n debyg i ddefnydd injan F100 yr UD.
II. Gwrthsefyll Cyrydiad Ardderchog:
Mae titaniwm, y metel "anfarwol" mewn dŵr môr, yn ddyledus i "arfwisg" anweledig - ffilm ocsid trwchus (TiO₂) ar ei wyneb. Mae'r ffilm hon yn arbennig o sefydlog mewn cyfryngau ocsideiddio; amgylcheddau megis dŵr môr, nwy clorin llaith, clorit, asid nitrig, asid cromig, ac asidau organig-sy'n achosi i ddur cyffredin rydu'n gyflym-yn gadael titaniwm bron yn ddianaf.
III. Gwrthiant Gwres Ardderchog:
Dal yn Swyddogaethol ar 500 gradd Mae aloion alwminiwm yn dechrau "cael trafferth" ar 150 gradd, ac mae dur di-staen yn ei hanfod yn "rhoi allan" ar 310 gradd, tra gall aloion titaniwm barhau i gynnal priodweddau mecanyddol da ar tua 500 gradd. Pan fydd awyren yn cyrraedd 2.7 gwaith cyflymder sain, gall tymheredd wyneb y ffiwslawdd gyrraedd 230 gradd. Nid yw aloion magnesiwm alwminiwm bellach yn hyfyw ar y tymheredd hwn, ond gall aloion titaniwm ei drin yn rhwydd. Mae hyn yn eu gwneud yn ddeunyddiau delfrydol ar gyfer disgiau cywasgydd injan awyrennau, llafnau, a chroen y ffiwslawdd cefn. Mae gan yr aloi titaniwm tymheredd uchel Ti65 a ddatblygwyd yn y cartref dymheredd gwasanaeth tymor hir o hyd at 650 gradd, sy'n golygu mai hwn yw'r radd gwrthsefyll tymheredd uchaf ymhlith aloion titaniwm gyr cyfredol. Mae GR5 (Ti-6Al-4V), yr aloi titaniwm a ddefnyddir fwyaf, yn cadw dros 80% o'i gryfder o dan 400 gradd, ac yn cyfrif am fwy na 90% o'r cydrannau hanfodol yn y diwydiant awyrofod.
IV. Ardderchog Isel-Perfformiad Tymheredd:
Nid yw'n "Gadael Chi i Lawr" ar Dymheredd Hydrogen Hylif. Er bod y rhan fwyaf o fetelau yn mynd mor frau â gwydr mewn amgylcheddau cryogenig, mae rhai aloion titaniwm yn herio'r duedd hon-mae eu cryfder yn cynyddu wrth i'r tymheredd ostwng, tra bod eu hydwythedd yn gostwng ychydig yn unig, gan ganiatáu iddynt gynnal hydwythedd a chaledwch da hyd yn oed ar dymheredd isel.
V. An-magnetig: Mae Titaniwm "Clocyn Anweledig" y Submarine yn ddeunydd paramagnetig gyda athreiddedd magnetig o 1.00005 yn unig, sy'n golygu ei fod bron yn "anweledig" mewn maes magnetig. Mae'r eiddo hwn yn gwneud aloion titaniwm yn ddeunydd delfrydol ar gyfer cyrff llongau tanfor-nid ydynt yn sbarduno mwyngloddiau magnetig, ac nid ydynt yn ymyrryd ag offer llywio manwl y llong.
VI. Dargludedd Thermol Isel: Troi Anfantais yn Fantais. Dim ond tua 17 W/(m·K) yw dargludedd thermol titaniwm o un rhan o bump o ddur, un rhan o dair ar ddeg o alwminiwm ac un rhan o bump ar hugain o gopr. Mae dargludedd thermol gwael yn broblem mewn peiriannu-mae gwres yn cronni'n hawdd ar yr offeryn torri, gan gyflymu traul offer. Fodd bynnag, mewn rhai senarios, mae hyn mewn gwirionedd yn fantais. Mae dargludedd thermol isel titaniwm yn caniatáu iddo ragori mewn cymwysiadau sy'n gofyn am insiwleiddio thermol neu lai o golli gwres, megis cydrannau inswleiddio thermol mewn rhai offer prosesu cemegol. Ar yr un pryd, er bod gan gyfnewidwyr gwres aloi titaniwm ddargludedd thermol is na chopr, gall eu cyfernodau trosglwyddo gwres gyrraedd 800–1,200 W/(m²· gradd ) trwy strwythurau clwyfau troellog a thriniaethau wyneb micro a nano. Ar y cyd â'u gwrthiant cyrydiad rhagorol, maent yn cynnig cymhareb cost gyffredinol llawer gwell nag offer traddodiadol mewn amgylcheddau cyrydol iawn megis cynhyrchu alcali clor a dihalwyno dŵr môr.
VII. Modwlws Elastigedd Isel: Hanner y Anystwythder, Gwerth Unigryw-Mae gan titaniwm fodwlws elastigedd o tua 108 GPa, sef dim ond 55% o haearn a thua hanner hynny o ddur. Fel deunydd adeileddol, mae modwlws elastigedd isel yn golygu llai o anhyblygedd a mwy o dueddiad i anffurfio, sy'n gofyn am sylw arbennig wrth weithgynhyrchu rhodenni main a chydrannau waliau tenau.
VIII. Cryfder Tynnol a Chynnyrch Cryfder Yn Agos: Bron "Dim Cyfaddawd." Gan gymryd GR5 (Ti-6Al-4V) fel enghraifft, mae ei gryfder tynnol yn y cyflwr anelio oddeutu 960 MPa, ac mae ei gryfder cnwd oddeutu 892 MPa - gwahaniaeth o 68 MPa yn unig. Mewn cyferbyniad, mae gan 18-8 o ddur di-staen gryfder tynnol o 608 MPa a chryfder cynnyrch o 294 MPa yn unig, gwahaniaeth o dros 300 MPa.
Po agosaf yw'r cryfder cnwd i'r cryfder tynnol, y lleiaf yw'r "clustogfa" rhwng dyfodiad anffurfiad plastig a thorri asgwrn-mewn dylunio peirianyddol, mae hyn yn caniatáu i gynhwysedd cario llwyth cydrannau aloi titaniwm gael ei ddefnyddio'n llawnach, gan osgoi'r sefyllfa lletchwith lle mae anffurfiad yn dechrau cyn i'r deunydd gyrraedd ei derfyn. Mae technoleg gweithgynhyrchu ychwanegion yn gwella'r fantais hon ymhellach: gall sbesimenau prawf GR5 a gynhyrchir trwy doddi trawst electron (EBM) gyflawni cryfder cynnyrch o hyd at 1,120 MPa a chryfder tynnol o 1,209 MPa, tra'n dal i gynnal elongation o 11.1%.
IX. Yn dueddol o ocsideiddio ar dymheredd uchel: Mae angen "trin yn ofalus"-Mae gan titaniwm gysylltiad cryf iawn ag ocsigen, nitrogen a hydrogen. Ar dymheredd uchel, mae titaniwm yn amsugno'r elfennau nwyol hyn yn gyflym, gan arwain at ffurfio haen caledu wyneb ("haen") a gostyngiad mewn plastigrwydd. Felly, rhaid perfformio weldio titaniwm o dan cysgodi argon; rhaid i diwbiau titaniwm a thaflenni tenau gael triniaeth wres mewn gwactod; ac mae trin gofaniadau titaniwm â gwres yn gofyn am reolaeth lem ar awyrgylch ocsideiddiol ysgafn. Hydrogen yw "gelyn rhif un" titaniwm-pan fydd titaniwm yn amsugno hydrogen, mae'n datblygu embrittled hydrogen, gan arwain at oedi wrth dorri asgwrn. Yn ddiwydiannol, eir i'r afael â hyn trwy gael gwared ar gynnwys hydrogen trwy anelio gwactod (tua 700 gradd ). Mewn amgylcheddau gwasgedd uchel y môr dwfn, mae ymwrthedd i embrittlement hydrogen yn faen prawf hanfodol ar gyfer dewis deunyddiau; mae'n ofynnol i aloion titaniwm sydd wedi'u cynllunio'n benodol ar gyfer cymwysiadau llyngesol, megis Ti80 a Ti180, fod yn rhydd o gracio a achosir gan hydrogen o dan bwysau môr dwfn o 30 MPa.
10. Gwlychu Isel: Y Gyfrinach y Tu Ôl i Gyseiniant Anfoesol-Pan fydd clychau copr, dur a thitaniwm o'r un siâp a maint yn union yn cael eu taro â grym cyfartal, y gloch titaniwm sy'n cynhyrchu'r sain hiraf. Mae hyn oherwydd bod gan ditaniwm golled fewnol isel a lleithder isel-nid yw'n hawdd afradu'r egni a roddir gan y streic trwy fecanweithiau microsgopig o fewn y deunydd.
E-bost:garychen3215@hotmail.com
Cyfeiriad: No.35, Baoti Rd, Baoji city, Shaanxi Province, China
Cyswllt: Mr. Gary Chen
Ffôn: +86-917-8883215
Symudol/WhatsApp: +86 13092900605
