钛及钛合金的性能

钛及钛合金的性能

1.钛的原子结构

铁在元素周期表中位于W。族第四长周期中，原子序数为22,原子核半径为5x10一”cm,钛原子的22个外层电子在各电子层的分布为一s22s22p63s23少3d 24s'，其特点是d电子层不充满，属于过渡金属。钛原子的价电子是4s23d2 ,钛的氧化钛最高价通常是正四价。铁原子半径和离子半径如下:

钛的相对原子质量是47.90，其主要五种稳定的同位素相对原子质量有46 ,47 ,48 ,49 ,50 ,其中相对原子质量为48的同位素在自然界中的相对含量最高，达到了73.45%。还有八种不稳定的微量同位素，它们的同位素相对原子质量有42,43,44,45,51,52 ,53 ,54

1.1.2钛的物理性能

1.1.

2.1钛晶体结构及相转变

钛有两种同素异构体即a相和日相，其同素异构转变温度为882.5℃，在转变温度以下为密排六方结构(hcp)的a相，而在882.5℃以上为体心立方结构(bee)的日相。a-Ti在25℃时的点阵常数为a=(0.29503 1 0.00004) nm, c二(0.46831 1 0.00004) nm ,c/a = 1.5873 1 0. 0004;日- Ti在25℃时的点阵常数为a二(0.32320士0.00001) nm，在900℃时的点阵常数为a二(0.33065士0. 00001) nm。由于a-Ti的c/a比值小于理想椭球形轴比1.633，所以钛是具有可锻性的金属。

钛的晶型转变潜热为3.68一3. 97 kJ/mold钛的熔点为(1668t4)℃，铁的溶化潜热范围是15.46一20.9 kJ/mol,熔点时液态钛的表面张力为1.588 N/m,1730℃时液态钛的动力私度为8.9 x10 -S m2/s,钛的沸点为(3260土20) 9C，气化潜热为428.5 -470. 3 kJ/mold钛的临界温度大约为4350`C，临界压力为

113 MPao

1.1.

2.2密度和线膨胀系数

在20℃时，a-Ti的密度为4.500 -4.516扩c耐。因为钛与氧形成间隙固溶体，其晶格发生明显畸变，所以随着钛中氧含量的增加，其密度随之增加。室温(20CC)时，纯钛的密度为4.50 g/cm' a900℃时，R-Ti的密度为4.32岁cm',1000℃时为4. 30 g/cm';熔化态(在熔点温度)为(4. 11 t 0.08 )岁emscm 0

a-Ti单晶的线膨胀系数是各向异性的。在0℃时，a轴方向为7.34 x 10 -6/cC ,。轴方向为8.9 x 10 -6/c由于。轴方向的线膨胀系数比a轴方向大，所以六方晶胞轴比c/a值随温度的升高而增加。在20一300℃时，a- Ti的平均线膨胀系数为8.2x10℃。

1.1.

2.3导热性能

铁的异热性能较差，其导热系数比不锈钢略低。钛的导热性能与纯度有关，其随杂质元素含量的增加而降低。

工业纯钛的导热系数在0一250 K时，随着温度的升高逐渐增力II，在250 K达到最大值(17.56 W/(m·K))。高于250 K时，导热系数随着温度的升高略有减少，大约在580 K时达到最小值(16.89 W/ ( m·K))。

1.1.

2.4导电性能

铁的导电性能较差，近似于不锈钢，仅为铜电导率的3.1%,,钛的电导率随所含杂质元素的增加而降低。纯度最高的碘化法钛的电阻率p=0.45 51Z·m,随温度升高电阻率增加。20℃时，工业纯钛的电阻率为0.556闷·m。

当发生+--"R相转变时，电导率下降，13-Ti的平均电阻率为ps0.165n.m,

1.1.

2.5超导性

钛的超导性对由杂质(氧、氮、碳、铁等)元素和冷加工引起的晶格内应变是极敏感的，属于“硬超导体”。纯钛的超导临界温度为0.38 -0.4 K。研究表明.当温度接近绝对零度时，饮具有超导性。

1.1.

2.6磁性质

金属钛是顺磁性物质，它的磁化率随温度的升高而增加。加℃时，a-Ti的磁化率为(3.2土0.4) x10。

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