Differenze per la lega di titanio in aria e temperatura
La reazione di materiali in lega di titanio come aste di titanio e tubi di titanio nell'aria di solito reagisce con tre elementi non metallici: ossigeno, azoto e idrogeno. Il loro processo di reazione è strettamente correlato alla temperatura.
La reazione del titanio con ossigeno nell'aria è molto lenta al di sotto di 100 gradi e solo la superficie viene ossidata a 500 gradi. Man mano che la temperatura aumenta, il film di ossido di superficie inizia a dissolversi in titanio e l'ossigeno inizia a diffondersi nel reticolo interno del metallo, ma a 700 gradi, l'ossigeno non è ancora entrato nel reticolo interno del metallo in grandi quantità. Quando supera i 700 gradi, la diffusione dell'ossigeno nel metallo accelera e il film di ossido di superficie perde il suo effetto protettivo ad alte temperature.
La reazione tra titanio e ossigeno dipende dalla forma e dalla temperatura del titanio. Il titanio in polvere può bruciare o esplodere violentemente nell'aria a temperatura ambiente a causa di elettricità statica, scintille, attrito, ecc. Tuttavia, il titanio denso è molto stabile nell'aria a temperatura ambiente. Quando il titanio denso viene riscaldato nell'aria, inizia a reagire con l'ossigeno. Inizialmente, l'ossigeno entra nel reticolo della superficie del titanio per formare un film di ossido denso. Questo film di ossido di superficie può impedire all'ossigeno di diffondere verso l'interno e ha un effetto protettivo. Pertanto, il titanio è stabile in aria inferiore a 500 gradi. Il colore del suo film di ossido di superficie è correlato alla temperatura di formazione. È bianco argenteo inferiore a 200 gradi, giallo chiaro a 300 gradi, giallo dorato a 400 gradi, blu a 500 gradi, viola a 600 gradi, grigio rossastro a 700-800 grado e grigio a 800-900 gradi. Nell'ossigeno puro, la temperatura di partenza della violenta reazione tra titanio e ossigeno è inferiore a quella in aria e le brucia di titanio in ossigeno a circa 500-600.
Il titanio non reagisce con azoto a temperatura ambiente, ma ad alta temperatura, il titanio è uno dei pochi elementi metallici che possono bruciare in azoto. La temperatura di combustione del titanio in azoto è di circa 800 gradi. La reazione tra titanio fuso e azoto è molto intensa. Oltre alla formazione di nitruri in titanio (Ti3n, stagno, ecc.), La reazione tra titanio e azoto forma anche una soluzione solida TI-N. Quando la temperatura è 500-550 gradi, il titanio inizia ad assorbire significativamente l'azoto per formare una soluzione solida interstiziale; Quando la temperatura raggiunge oltre i 600 gradi, aumenta la velocità dell'azoto assorbente in titanio. Nella soluzione solida TI-N, l'azoto entra nel reticolo di titanio sotto forma di nitruro di titanio, aumentando così la temperatura di transizione di fase del titanio. L'azoto è anche uno stabilizzatore per il titanio.
L'azoto è anche uno stabilizzatore per il titanio. La solubilità massima (frazione di massa) di azoto in titanio è del 7% a 1050 gradi e del 2% a 2020 gradi, ma la velocità con cui il titanio assorbe è molto più lenta della sua velocità nell'assorbimento di ossigeno. Pertanto, il titanio assorbe principalmente l'ossigeno nell'aria e l'assorbimento di azoto è secondario.
Il titanio reagisce con l'idrogeno per formare TIH, composti TIH2 e soluzione solida Ti-H. L'idrogeno può essere ben disciolto in titanio e 1 moli di titanio può assorbire quasi 2 moli di idrogeno. La velocità e la quantità di assorbimento di idrogeno da parte del titanio sono correlate alla temperatura e alla pressione dell'idrogeno. La quantità di idrogeno assorbito dal titanio a temperatura ambiente è inferiore a 0. 002%. Quando la temperatura raggiunge i 300 gradi, aumenta la velocità di assorbimento dell'idrogeno da parte del titanio; Raggiunge il valore massimo a 500-600 gradi.
Man mano che la temperatura aumenta, la quantità di idrogeno assorbita dal titanio diminuisce. Quando la temperatura raggiunge 1000 gradi, la maggior parte dell'idrogeno assorbito dal titanio viene decomposta. L'aumento della pressione dell'idrogeno può accelerare la velocità di assorbimento dell'idrogeno in titanio e aumentare la quantità di idrogeno assorbito. Al contrario, il titanio può essere disidrogenato a pressione ridotta. Pertanto, la reazione tra titanio e idrogeno è reversibile. La reazione tra titanio e idrogeno non forma un film sulla superficie, poiché l'atomo di idrogeno è di dimensioni ridotte e può rapidamente diffondersi nella profondità del reticolo di titanio per formare una soluzione solida interstiziale. La dissoluzione dell'idrogeno nel titanio può ridurre la temperatura di transizione di fase del titanio. L'idrogeno è uno stabilizzatore per TI.
