Разлики за титановата сплав във въздуха и температурата
Реакцията на титанови сплавници като титанови пръти и титанови тръби във въздуха обикновено реагира с три неметални елемента: кислород, азот и водород. Техният процес на реакция е тясно свързан с температурата.
Реакцията на титан с кислород във въздуха е много бавна под 100 градуса и само повърхността се окислява на 500 градуса. С повишаването на температурата на повърхностния оксид започва да се разтваря в титан и кислородът започва да дифундира във вътрешната решетка на метала, но на 700 градуса кислородът все още не е влязъл във вътрешната решетка на метала в големи количества. Когато надвишава 700 градуса, дифузията на кислорода в металния ускорява, а филмът на повърхностния оксид губи защитния си ефект при високи температури.
Реакцията между титан и кислород зависи от формата и температурата на титана. Праховият титан може да изгори или експлодира жестоко във въздуха при стайна температура поради статично електричество, искри, триене и др. Въпреки това, плътният титан е много стабилен във въздуха при стайна температура. Когато във въздуха се нагрява гъст титан, той започва да реагира с кислород. Първоначално кислородът навлиза в титановата повърхностна решетка, за да образува плътен оксиден филм. Този филм на повърхностния оксид може да попречи на кислорода да се дифузира навътре и има защитен ефект. Следователно титанът е стабилен във въздух под 500 градуса. Цветът на филма му на повърхностния оксид е свързан с температурата на образуване. Той е сребристо бял под 200 градуса, светло жълт на 300 градуса, златисто жълто на 400 градуса, син на 500 градуса, лилаво на 600 градуса, червеникаво сиво на 700-800 градус и сив при 800-900 степен. При чист кислород, началната температура на насилствената реакция между титан и кислород е по -ниска от тази във въздуха, а титанът изгаря в кислород на около 500-600 градус.
Титанът не реагира с азот при стайна температура, но при висока температура титанът е един от малкото метални елементи, които могат да изгорят в азот. Температурата на горене на титан в азот е с около 800 градуса. Реакцията между разтопен титан и азот е много интензивна. В допълнение към образуването на титанови атриди (TI3N, TIN и др.), Реакцията между титан и азот също образува Ti-N твърд разтвор. Когато температурата е 500-550 градуса, титанът започва да абсорбира значително азот, за да образува интерстициален твърд разтвор; Когато температурата достигне над 600 градуса, скоростта на азот, абсорбиращ титан, се увеличава. В твърдия разтвор на Ti-N азотът влиза в титановата решетка под формата на титанов нитрид, като по този начин повишава температурата на фазовия преход на титан. Азотът също е стабилизатор за титан.
Азотът също е стабилизатор за титан. Максималната разтворимост (масова фракция) на азот в титан е 7% при 1050 градуса и 2% при 2020 градуса, но скоростта, с която титанът абсорбира азота, е много по -бавна от скоростта му при абсорбиране на кислород. Следователно титанът абсорбира главно кислорода във въздуха и абсорбцията на азот е вторична.
Титанът реагира с водород, за да образува TIH, TIH2 съединения и Ti-H твърд разтвор. Водородът може да бъде добре разтворен в титан, а 1 мол титан може да абсорбира почти 2 мола водород. Скоростта и количеството на усвояването на водород от титан са свързани с температурата и налягането на водорода. Количеството водород, абсорбирано от титан при стайна температура, е по -малко от 0. 002%. Когато температурата достигне 300 градуса, скоростта на абсорбция на водород чрез титан се увеличава; Той достига максималната стойност при 500-600 градуса.
С повишаването на температурата количеството водород, абсорбирано от титан, намалява. Когато температурата достигне 1000 градуса, по -голямата част от водорода, абсорбирана от титан, се разлага. Увеличаването на водородното налягане може да ускори скоростта на водород, абсорбиращ титан и да увеличи количеството на абсорбирания водород. Напротив, титанът може да бъде дехидрогениран при намалено налягане. Следователно реакцията между титан и водород е обратима. Реакцията между титан и водород не образува филм на повърхността, тъй като водородният атом е с малък размер и може бързо да се дифундира в дълбочината на титановата решетка, за да образува интерстициален твърд разтвор. Разтварянето на водород в титан може да намали температурата на фазовия преход на титан. Водородът е стабилизатор за Ti.
