Hur kommer titanlegeringsmaterial att reagera i luft?
Reaktionen av titanlegeringsmaterial i luften, såsom titanstavar, titanrör, etc., är vanligtvis relaterad till tre icke-metalliska grundämnen: syre, kväve och väte. Deras reaktionsprocess är nära relaterad till temperaturen.
Titan reagerar mycket långsamt med syre i luften under 100 grader, och endast ytan oxideras vid 500 grader. När temperaturen ökar börjar ytoxidfilmen lösas upp i titanet och syre börjar diffundera in i metallen. Men vid 700 grader kommer syre inte in i metallens inre galler. När temperaturen överstiger 700 grader accelererar diffusionen av syre in i metallen och ytoxidfilmen förlorar sin skyddande effekt vid höga temperaturer.
Reaktionen mellan titan och syre beror på titanets form och temperatur. Titanpulver kommer att brinna eller explodera våldsamt under inverkan av statisk elektricitet, gnistor och friktion i luften vid rumstemperatur. Emellertid är tät titan stabil i luft vid rumstemperatur. När tät titan värms upp i luft börjar det reagera med syre. Först kommer syre in i kristallgittret på titanytan för att bilda en tät oxidfilm. Oxidfilmen på ytan kan förhindra syre från att diffundera in i det inre och spela en skyddande roll. Därför är titan stabilt i luft under 500 grader. Färgen på ytoxidfilmen är relaterad till formningstemperaturen. Under 200 grader är den silvervit, 300 grader är ljusgul, 400 grader är guldgul, 500 grader är blå, 600 grader är lila, 700-800 grader är rödgrå och 800-900 grader är grå . I rent syre är det initiala temperaturförhållandet mellan titan och syre lägre än i luft. Vid cirka 500-600 grader brinner titan i syre.
Titan reagerar inte med kväve vid rumstemperatur, men vid höga temperaturer är titan ett av få metalliska grundämnen som kan brinna i kväve. När förbränningstemperaturen för titan i kväve är högre än 800 grader är reaktionen mellan titan och kväve mycket våldsam. Reaktionen mellan titan och kväve kan inte bara generera titannitrid (Ti3n, TiN, etc.), utan också bilda en Ti-N fast lösning. När temperaturen är 500-550 grader börjar titan absorbera kväve och bilda en interstitiell fast lösning; när temperaturen överstiger 600 grader ökar kväveabsorptionshastigheten för titan. I den fasta Ti-N-lösningen kommer kväve in i titangittret i form av titannitrid, och fasövergångstemperaturen för titan ökar. Kväve är också en stabilisator för titan. Lösligheten (massfraktionen) av kväve i luft är 7 procent vid 1050 grader och 2 procent vid 2020 grader. Titan absorberar dock kväve mycket långsammare än det absorberar syre. Därför absorberar titan främst syre från luften, medan absorptionen av kväve är sekundär.
