Physikalische Eigenschaften von Titan

Titan hat einen metallischen Glanz und ist duktil. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls beträgt darin 5090 m/s. Die Hauptmerkmale von Titan sind eine geringe Dichte, eine hohe mechanische Festigkeit und eine einfache Verarbeitung.
Die neue Titanlegierung weist eine gute Hitzebeständigkeit auf und kann bei Temperaturen von 600 Grad oder höher lange verwendet werden.
Titanlegierungen weisen eine gute Kältebeständigkeit auf. Niedrigtemperatur-Titanlegierungen wie TA7 (Ti-5Al-2.5Sn), TC4 (Ti-6Al-4V) und Ti-2.5Zr -1.5Mo, die repräsentativ für Titanlegierungen sind, zeigen eine Zunahme der Festigkeit mit abnehmender Temperatur, aber kaum eine Veränderung der Plastizität. Es behält seine gute Duktilität und Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen von -196-253 Grad bei und vermeidet Kältesprödigkeit von Metallen. Es ist ein ideales Material für Tieftemperaturbehälter, Lagertanks und andere Geräte.
Titanmetall verfügt über eine starke Dämpfungsleistung, und nachdem es mechanischen und elektrischen Vibrationen ausgesetzt wurde, ist seine eigene Vibrationsdämpfungszeit im Vergleich zu Stahl- und Kupfermetallen am längsten. Die Leistung von Titan kann als vibrierender Film für Stimmgabeln, medizinische Ultraschallzerkleinerer und High-End-Audiolautsprecher genutzt werden.
Titan ist ein wichtiges Legierungselement in Stahl und Legierungen, seine spezifische Festigkeit steht jedoch unter den Metallen an erster Stelle. [6] Schmelzpunkt 1668 Grad, latente Schmelzwärme 3.7-5.0 kcal/Grammatom, Siedepunkt 3260 ± 20 Grad, latente Wärme von Verdampfung 102,5-112,5 kcal/Grammatom, kritische Temperatur 4350 Grad, kritischer Druck 1130 Atmosphärendruck. Die Wärmeleitfähigkeit und Leitfähigkeit von Titan ist schlecht, ähnlich oder geringfügig niedriger als die von Edelstahl. Titan ist supraleitend und die supraleitende kritische Temperatur von reinem Titan beträgt 0,38-0,4K. Bei 25 Grad beträgt die Wärmekapazität von Titan 0,126 Kalorien/Gramm Atomgrad, die Enthalpie beträgt 1149 Kalorien/Gramm Atomgrad und die Entropie beträgt 7,33 Kalorien/Gramm Atomgrad.
Titan ist plastisch und die Dehnung von hochreinem Titan kann 50-60 % erreichen, und die Flächenverringerung kann 70-80 % erreichen, aber die Schrumpffestigkeit ist gering (d. h. die beim Schrumpfen erzeugte Kraft). Das Vorhandensein von Verunreinigungen in Titan hat einen erheblichen Einfluss auf seine mechanischen Eigenschaften, insbesondere interstitielle Verunreinigungen (Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff), die die Festigkeit von Titan erheblich verbessern und seine Plastizität erheblich verringern können. Die hervorragenden mechanischen Eigenschaften von Titan als Strukturwerkstoff werden durch die strenge Kontrolle des entsprechenden Verunreinigungsgehalts und die Zugabe von Legierungselementen erreicht.
Reines Titan ist ein unmagnetisches Metall, das selbst in starken Magnetfeldern schwer zu magnetisieren ist. Es ist ungiftig und gut mit menschlichem Gewebe und Blut verträglich, weshalb es von der medizinischen Gemeinschaft übernommen wird. Titanlegierung ist ein paramagnetisches Material mit einer Permeabilität von 1,00004.
Die Ähnlichkeit zwischen der Zugfestigkeit und der Streckgrenze von Titan weist darauf hin, dass das Verhältnis der Streckgrenze (Zugfestigkeit/Streckgrenze) hoch ist, was auf eine geringe plastische Verformung von Titanmetallmaterialien während der Umformung hinweist. Aufgrund des großen Verhältnisses von Streckgrenze zu Elastizitätsmodul von Titan ist die Rückfederungsfähigkeit von Titan beim Formen hoch.
Obwohl die Wärmeleitfähigkeit von Titanmetall geringer ist als die von Kohlenstoffstahl und Kupfer, kann die Wandstärke von Titan aufgrund seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit stark reduziert werden. Darüber hinaus kommt es beim Wärmeaustausch zwischen der Oberfläche und dem Dampf zu einer Tropfenkondensation, die den Wärmewiderstand verringert. Das Fehlen von Ablagerungen auf der Titanoberfläche kann auch den Wärmewiderstand verringern und so die Wärmeübertragungsleistung von Titan deutlich verbessern.
Der Elastizitätsmodul von Titan beträgt bei Raumtemperatur 106,4 GPa, was 57 % des Elastizitätsmoduls von Stahl entspricht.