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鈦合金材料在空氣中的反應(yīng)與什么有關(guān)?

作者編輯: | 日期:2022/4/15 16:16:34 | 信息來(lái)源:

鈦棒、鈦管等鈦合金材料在空氣中的反應(yīng),通常與非金屬元素如氧、氮、氫等發(fā)生反應(yīng)。其反應(yīng)過(guò)程與溫度密切相關(guān)。
鈦在空氣中100度以下與氧氣反應(yīng)非常緩慢,只有表面在500度時(shí)才會(huì)氧化。隨著溫度的升高,表面的氧化膜開(kāi)始溶解,氧開(kāi)始向金屬內(nèi)部擴(kuò)散。但是,在700℃時(shí),氧并不進(jìn)入金屬的內(nèi)晶格。在700℃以上時(shí),氧對(duì)金屬的擴(kuò)散加速,高溫下表面氧化膜失去保護(hù)作用。
鈦對(duì)氧的反應(yīng)取決于鈦的形狀和溫度。粉狀鈦粉在常溫下,在空氣中的靜電火花、摩擦作用下會(huì)劇烈燃燒或爆炸。但是,鈦在室溫下在空氣中是穩(wěn)定的。在空氣中被加熱后,致密的鈦就開(kāi)始與氧氣反應(yīng)。****,氧氣通過(guò)晶格進(jìn)入鈦表面,形成致密的氧化膜層。氧化膜表面能防止氧向內(nèi)擴(kuò)散,起到保護(hù)作用。結(jié)果,鈦在500℃以下的空氣中保持穩(wěn)定。表層氧化膜顏色與地層溫度有關(guān)。
低于200度是銀白色,300度是淺黃色,400度是金黃色,藍(lán)色是500度,600度是紫色,700-800度是紅灰色,800-900度是灰色。純氧條件下,鈦與氧的初始溫度比低于空氣中初始溫度比。約500-600℃時(shí)鈦處于氧氣中燃燒。鈦室溫下不與氮?dú)夥磻?yīng),但在高溫下鈦是少數(shù)能在氮?dú)庵腥紵慕饘僭刂弧b佋诘械娜紵郎囟瘸^(guò)800℃時(shí),鈦與氮的反應(yīng)非常強(qiáng)烈。鈦同氮反應(yīng)不僅能生成鈦(ti3n、TiN),而且還能形成Ti-N固溶體。在500~550℃下,鈦就開(kāi)始吸氮,形成間隙固溶體;超過(guò)600℃時(shí)鈦的吸氮率加大。Ti-N固溶體中氮以氮化鈦的形式進(jìn)入鈦晶格,鈦的相變溫度提高,氮也是鈦的穩(wěn)定劑。氮在空氣中的溶解度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))在1050℃時(shí)為7%,在2020℃時(shí)為2%。但是,鈦對(duì)氮的吸收要比對(duì)氧的吸收慢得多。所以鈦主要吸收空氣中的氧,而氮的吸收是次要的。

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