Wie reagieren Titanlegierungsmaterialien an der Luft?

Die Reaktion von Titanlegierungsmaterialien in der Luft, wie Titanstäben, Titanrohren usw., hängt normalerweise mit drei nichtmetallischen Elementen zusammen: Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff. Ihr Reaktionsprozess hängt eng mit der Temperatur zusammen.

Unter 100 Grad reagiert Titan sehr langsam mit Luftsauerstoff, bei 500 Grad oxidiert nur die Oberfläche. Mit zunehmender Temperatur beginnt sich der Oberflächenoxidfilm im Titan aufzulösen und Sauerstoff beginnt in das Metall zu diffundieren. Bei 700 Grad dringt Sauerstoff jedoch nicht in das innere Gitter des Metalls ein. Wenn die Temperatur 700 Grad übersteigt, beschleunigt sich die Diffusion von Sauerstoff in das Metall und der Oberflächenoxidfilm verliert bei hohen Temperaturen seine Schutzwirkung.

Die Reaktion von Titan mit Sauerstoff hängt von der Form und Temperatur des Titans ab. Titanpulver brennt oder explodiert unter der Einwirkung von statischer Elektrizität, Funken und Reibung in der Luft bei Raumtemperatur heftig. Allerdings ist dichtes Titan bei Raumtemperatur an der Luft stabil. Wenn dichtes Titan an der Luft erhitzt wird, beginnt es mit Sauerstoff zu reagieren. Zunächst dringt Sauerstoff in das Kristallgitter auf der Titanoberfläche ein und bildet einen dichten Oxidfilm. Der Oxidfilm auf der Oberfläche kann die Diffusion von Sauerstoff in das Innere verhindern und eine schützende Rolle spielen. Daher ist Titan an der Luft unter 500 Grad stabil. Die Farbe des Oberflächenoxidfilms hängt von der Bildungstemperatur ab. Unter 200 Grad ist es silberweiß, 300 Grad ist hellgelb, 400 Grad ist goldgelb, 500 Grad ist blau, 600 Grad ist lila, 700-800 Grad ist rotgrau und 800-900 Grad ist grau . In reinem Sauerstoff ist das anfängliche Temperaturverhältnis von Titan zu Sauerstoff niedriger als in Luft. Bei etwa 500-600 Grad verbrennt Titan in Sauerstoff.

Titan reagiert bei Raumtemperatur nicht mit Stickstoff, aber bei hohen Temperaturen ist Titan eines der wenigen metallischen Elemente, die in Stickstoff brennen können. Wenn die Verbrennungstemperatur von Titan in Stickstoff höher als 800 Grad ist, ist die Reaktion zwischen Titan und Stickstoff sehr heftig. Die Reaktion zwischen Titan und Stickstoff kann nicht nur Titannitrid (Ti3n, TiN usw.) erzeugen, sondern auch eine Ti-N-Mischkristalllösung bilden. Wenn die Temperatur 500-550 Grad beträgt, beginnt Titan, Stickstoff zu absorbieren und eine interstitielle feste Lösung zu bilden; Wenn die Temperatur 600 Grad übersteigt, erhöht sich die Stickstoffabsorptionsrate von Titan. In der festen Ti-N-Lösung dringt Stickstoff in Form von Titannitrid in das Titangitter ein und die Phasenübergangstemperatur von Titan steigt. Stickstoff ist auch ein Stabilisator für Titan. Die Löslichkeit (Massenanteil) von Stickstoff in Luft beträgt bei 1050 Grad 7 Prozent und bei 2020 Grad 2 Prozent. Allerdings nimmt Titan Stickstoff viel langsamer auf als Sauerstoff. Daher nimmt Titan hauptsächlich Sauerstoff aus der Luft auf, während die Stickstoffaufnahme zweitrangig ist.