คุณสมบัติสิบประการและฟังก์ชันพิเศษสามประการของไทเทเนียม

โดยปกติแล้วอลูมิเนียมที่ 150 องศา สแตนเลสที่ 310 องศาซึ่งสูญเสียประสิทธิภาพเดิม และโลหะผสมไททาเนียมที่ 500 องศาหรือประมาณนั้นยังคงรักษาคุณสมบัติทางกลที่ดี เมื่อความเร็วของเครื่องบินถึง 2.7 เท่าของความเร็วเสียง อุณหภูมิพื้นผิวของโครงสร้างเครื่องบินจะสูงถึง 230 องศา ไม่สามารถใช้โลหะผสมอลูมิเนียมและโลหะผสมแมกนีเซียมได้ ในขณะที่โลหะผสมไทเทเนียมสามารถตอบสนองความต้องการได้ ไทเทเนียมทนความร้อนได้ดี ใช้สำหรับดิสก์และใบมีดคอมเพรสเซอร์ของเครื่องยนต์อากาศยาน และผิวลำตัวด้านหลังของเครื่องบิน

โลหะผสมไทเทเนียมบางชนิด (เช่น Ti-5AI-2.5SnELI) มีความแข็งแรงด้วยอุณหภูมิที่ลดลงและเพิ่มขึ้น แต่ความเป็นพลาสติกไม่ได้ลดลงมากนัก ในอุณหภูมิต่ำยังคงมีความเหนียวและความเหนียวที่ดี เหมาะสม เพื่อใช้ในอุณหภูมิต่ำเป็นพิเศษ สามารถใช้ในเครื่องยนต์จรวดไฮโดรเจนเหลวและออกซิเจนเหลว หรือในยานอวกาศที่มีคนขับเพื่อใช้ภาชนะและถังเก็บอุณหภูมิต่ำพิเศษ

ไทเทเนียมเป็นแม่เหล็กหรือไม่? ไม่แน่นอน ไทเทเนียมมีชื่อเสียงในด้านคุณสมบัติที่ไม่ใช่แม่เหล็ก ซึ่งเกิดจากโครงสร้างผลึกอันเป็นเอกลักษณ์ที่ปราศจากอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่ ทำให้เป็นแม่เหล็กและไม่สามารถผ่านสนามแม่เหล็กได้ คุณสมบัติที่แท้จริงนี้ช่วยให้แน่ใจว่าไทเทเนียมจะไม่ได้รับผลกระทบจากแม่เหล็ก ซึ่งตัดกันอย่างชัดเจนกับโลหะ เช่น เหล็ก โคบอลต์ และนิกเกิล ซึ่งมีอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่และแสดงคุณลักษณะทางแม่เหล็กเมื่อสัมผัสกับแรงแม่เหล็ก การไม่มีการรบกวนทางแม่เหล็กทำให้ไทเทเนียมเป็นตัวเลือกที่เป็นแบบอย่างสำหรับการใช้งานที่สำคัญในอุปกรณ์ทางการแพทย์ วิศวกรรมการบินและอวกาศ และอุตสาหกรรมแปรรูปทางเคมี ซึ่งความเป็นกลางของแม่เหล็กมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความสมบูรณ์ในการปฏิบัติงานและความปลอดภัย แม้ว่าโลหะผสมไททาเนียมสามารถแสดงลักษณะแม่เหล็กได้หากปนเปื้อนด้วยเหล็ก แต่ไททาเนียมบริสุทธิ์ยังคงรักษาคุณภาพที่ไม่ใช่แม่เหล็กไว้ได้ โดยให้วัสดุที่เชื่อถือได้และมีเสถียรภาพในสภาพแวดล้อมที่สนามแม่เหล็กอาจก่อให้เกิดความเสี่ยงหรือรบกวนประสิทธิภาพของอุปกรณ์ ดังนั้น สำหรับอุตสาหกรรมที่ให้ความสำคัญกับการไม่รบกวนสนามแม่เหล็ก ไทเทเนียมมีข้อได้เปรียบที่ไม่มีใครเทียบได้ โดยผสมผสานความแข็งแกร่ง ลักษณะน้ำหนักเบา และความต้านทานการกัดกร่อนเข้ากับคุณสมบัติที่ไม่ใช่แม่เหล็ก ทำให้มั่นใจทั้งการทำงานและความปลอดภัยในการใช้งานที่มีความละเอียดอ่อน

การเปรียบเทียบค่าการนำความร้อนของไทเทเนียมกับโลหะอื่นแสดงไว้ในตารางต่อไปนี้

ค่าการนำความร้อนของไทเทเนียมมีขนาดเล็ก เพียง 1/5 ของเหล็ก 1/13 ของอลูมิเนียม และ 1/25 ของทองแดง การนำความร้อนต่ำถือเป็นข้อเสียของไทเทเนียม แต่คุณลักษณะของไทเทเนียมนี้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ในบางสถานการณ์

การเปรียบเทียบโมดูลัสความยืดหยุ่นของไทเทเนียมกับโลหะชนิดอื่น

โมดูลัสความยืดหยุ่นของไทเทเนียมมีค่าเพียง 55% ของเหล็ก และโมดูลัสความยืดหยุ่นต่ำถือเป็นข้อเสียเมื่อใช้เป็นวัสดุโครงสร้าง

ความต้านทานแรงดึงของโลหะผสมไทเทเนียม Ti-6AI-4V อยู่ที่ 960MPa ความแข็งแรงของผลผลิตที่ 892MPa ความแตกต่างระหว่างทั้งสองมีเพียง 58MPa ดูตารางต่อไปนี้

ไทเทเนียมมีพันธะที่แข็งแกร่งกับไฮโดรเจนและออกซิเจน ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญในการป้องกันการเกิดออกซิเดชันและการดูดซึมไฮโดรเจน การเชื่อมไทเทเนียมควรทำภายใต้การป้องกันอาร์กอนเพื่อป้องกันการปนเปื้อน ท่อไทเทเนียมและแผ่นบางควรได้รับการบำบัดความร้อนภายใต้สุญญากาศ และควรควบคุมบรรยากาศออกซิไดซ์เล็กน้อยระหว่างการบำบัดความร้อนของการตีขึ้นรูปไทเทเนียม

ใช้ไทเทเนียมและวัสดุโลหะอื่นๆ (ทองแดง เหล็ก) เพื่อสร้างกระดิ่งที่มีรูปร่างและขนาดเท่ากันทุกประการ หากคุณตีระฆังแต่ละใบด้วยแรงเท่ากันคุณจะพบว่าเสียงของระฆังไทเทเนียมจะคงอยู่นานขึ้นเมื่อสั่น กล่าวคือ พลังงานที่มอบให้โดยการตีนั้นไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะหายไป ดังนั้นเราจึงกล่าวว่าไทเทเนียมมีประสิทธิภาพในการหน่วงต่ำ

นี่หมายถึงความสามารถของโลหะผสม Ti-50%Ni (อะตอมมิก) ในการคืนรูปร่างดั้งเดิมภายใต้สภาวะอุณหภูมิที่กำหนด โดยเรียกวัสดุนี้ว่าโลหะผสมหน่วยความจำรูปร่าง

หมายถึงโลหะผสม Nb-Ti เมื่ออุณหภูมิลดลงใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ โลหะผสม Nb-Ti ที่ทำจากลวดจะสูญเสียความต้านทาน กระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ใดๆ ที่ไหลผ่าน ลวดจะไม่ร้อน ไม่มีการใช้พลังงาน Nb-Ti เรียกว่า วัสดุตัวนำยิ่งยวด

หมายถึงโลหะผสม Ti-50%Fe (อะตอมมิก) ซึ่งมีความสามารถในการดูดซับไฮโดรเจนจำนวนมาก ด้วยการใช้คุณลักษณะของ Ti-Fe นี้ จึงสามารถจัดเก็บไฮโดรเจนได้อย่างปลอดภัย กล่าวคือ ไม่จำเป็นต้องใช้กระบอกสูบแรงดันสูงที่เป็นเหล็กเพื่อกักเก็บไฮโดรเจน ภายใต้เงื่อนไขบางประการ Ti-Fe ยังสามารถใช้เพื่อปล่อยไฮโดรเจนได้ และ Ti-Fe เรียกว่าวัสดุกักเก็บพลังงาน