การวิเคราะห์ประสิทธิภาพของโลหะไทเทเนียม

โดยทั่วไป อลูมิเนียมจะสูญเสียคุณสมบัติดั้งเดิมที่อุณหภูมิ 150 องศา สแตนเลสจะสูญเสียคุณสมบัติดั้งเดิมที่อุณหภูมิ 310 องศา และโลหะผสมไททาเนียมยังคงรักษาคุณสมบัติเชิงกลที่ดีไว้ที่ประมาณ 500~600 องศา เมื่อความเร็วของเครื่องบินถึง 2.7 มัค อุณหภูมิพื้นผิวของโครงสร้างเครื่องบินจะสูงถึง 230 องศา โลหะผสมอลูมิเนียมและโลหะผสมแมกนีเซียมไม่มีจำหน่ายอีกต่อไป แต่โลหะผสมไทเทเนียมสามารถตอบสนองความต้องการได้ ไทเทเนียมมีความต้านทานความร้อนได้ดี และใช้ในจานและใบพัดของคอมเพรสเซอร์ของเครื่องยนต์อากาศยาน และในผิวหนังของลำตัวด้านหลังของเครื่องบิน

ความแข็งแรงของโลหะผสมไทเทเนียมบางชนิด (เช่น Ti-5Al-2.5SnELI) จะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลง แต่ความเป็นพลาสติกไม่ได้ลดลงมากนัก มันยังคงมีความเป็นพลาสติกและความเหนียวที่ดีที่อุณหภูมิต่ำ และเหมาะสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำมาก สามารถใช้กับเครื่องยนต์จรวดไฮโดรเจนเหลวและออกซิเจนเหลว หรือใช้เป็นภาชนะและถังเก็บอุณหภูมิต่ำพิเศษบนยานอวกาศที่มีคนขับ

ไทเทเนียมนั้นไม่ใช่แม่เหล็ก และโลหะผสมไทเทเนียมที่ไม่มีเหล็กก็ไม่ใช่แม่เหล็กเช่นกัน ดังนั้นจึงสามารถหลีกเลี่ยงการรบกวนทางแม่เหล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพ ใช้สำหรับเปลือกหอยใต้น้ำและจะไม่ทำให้เกิดการระเบิดของทุ่นระเบิด นอกเหนือจากการใช้ในด้านการป้องกันประเทศ กองทัพอากาศ และการผลิตอาวุธแล้ว ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านวิศวกรรมการรถไฟ การสื่อสาร การบินและอวกาศ การบิน ห้องปฏิบัติการเทคโนโลยีขั้นสูง โรงพยาบาล (การสแกน การเอ็กซ์เรย์ การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก คลื่นไฟฟ้าหัวใจ หลอดรังสีแคโทด), ยา, อุตสาหกรรมนิวเคลียร์, เรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์, สเปกโตรมิเตอร์แม่เหล็ก, แม่เหล็กเทสลาสูง, การทำงานกลางแจ้ง, การก่อสร้างท่าเรือ, การดำน้ำ, อุตสาหกรรมเคมี, การป้องกันอัคคีภัย, การแยกเกลือออกจากทะเล, การต่อเรือ, แท่นขุดเจาะน้ำมันและก๊าซนอกชายฝั่ง, อุตสาหกรรมเกลือ ฯลฯ

ค่าการนำความร้อนของโลหะผสมไททาเนียมมีขนาดเล็ก กล่าวคือ ความร้อนจะร้อนขึ้นอย่างรวดเร็วและนำความร้อนได้ช้า ค่าการนำความร้อนมีเพียง 1/5 ของเหล็ก 1/13 ของอะลูมิเนียม และ 1/25 ของทองแดง การนำความร้อนต่ำถือเป็นข้อเสียของไทเทเนียม แต่คุณสมบัติของไทเทเนียมนี้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ในบางกรณี

โมดูลัสยืดหยุ่นของไทเทเนียมมีค่าเพียงครึ่งหนึ่งของเหล็ก เมื่อใช้เป็นวัสดุโครงสร้าง โมดูลัสยืดหยุ่นต่ำถือเป็นข้อเสียและมีแนวโน้มที่จะโก่งตัว

ความต้านทานแรงดึงและกำลังครากของไทเทเนียม

ความต้านทานแรงดึงของโลหะผสมไทเทเนียม Ti-6Al-4V คือ 960MPa และความแข็งแรงของผลผลิตคือ 892MPa ความแตกต่างระหว่างทั้งสองคือเพียง 58MPa คุณลักษณะนี้ทำให้ไททาเนียมเกิดการสปริงกลับขนาดใหญ่ในระหว่างการประมวลผล ซึ่งจำเป็นต้องเอาชนะให้ได้

ไทเทเนียมมีแรงยึดเกาะที่แข็งแกร่งกับไฮโดรเจนและออกซิเจน ควรใช้ความระมัดระวังเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันและการดูดซึมไฮโดรเจน การเชื่อมไทเทเนียมควรดำเนินการภายใต้การป้องกันอาร์กอนเพื่อป้องกันการปนเปื้อน ท่อและแผ่นไทเทเนียมต้องได้รับการบำบัดความร้อนภายใต้สุญญากาศ และต้องควบคุมบรรยากาศไมโครออกซิเดชันระหว่างการบำบัดความร้อนของการตีขึ้นรูปไทเทเนียม

นาฬิกาที่มีรูปทรงและขนาดเหมือนกันทำจากไทเทเนียมและวัสดุโลหะอื่นๆ (ทองแดง เหล็ก) เมื่อตีระฆังที่แตกต่างกันด้วยแรงเท่ากัน เราพบว่าเสียงจะคงอยู่นานขึ้นเมื่อระฆังที่ทำจากไททาเนียมสั่น กล่าวคือ พลังงานที่จ่ายให้กับกระดิ่งโดยการตีนั้นไม่ได้หายไปง่ายๆ บ่งชี้ว่าไทเทเนียมมีคุณสมบัติในการหน่วงต่ำกว่าและสามารถ นำไปใช้ทำเครื่องดนตรีได้หลากหลาย

ฟังก์ชั่นหน่วยความจำรูปร่างของไทเทเนียม ฟังก์ชั่นตัวนำยิ่งยวด และฟังก์ชั่นการดูดซับไฮโดรเจน เรียกว่าฟังก์ชั่นพิเศษสามประการของไทเทเนียมและโลหะผสมไทเทเนียม

ฟังก์ชั่นหน่วยความจำรูปร่างไทเทเนียม

โลหะผสม Ti-Ni สัดส่วนหนึ่งสามารถคืนรูปร่างเดิมได้ภายใต้สภาวะอุณหภูมิที่กำหนด กล่าวคือ มีฟังก์ชันหน่วยความจำรูปร่าง วัสดุนี้เรียกว่าโลหะผสมหน่วยความจำรูปร่าง ปัจจุบันโลหะผสมหน่วยความจำรูปทรงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการบินและอวกาศ ทางทะเล อาวุธ การแพทย์และอุตสาหกรรม

เมื่ออุณหภูมิลดลงใกล้ศูนย์ สายไฟที่ทำจากโลหะผสมไนโอเบียม-ไทเทเนียมจะสูญเสียความต้านทานและกลายเป็นตัวนำยิ่งยวด เมื่อกระแสไฟฟ้าแรงสูงไหลผ่าน เส้นลวดจะไม่ร้อนและไม่ใช้พลังงาน Nb-Ti เรียกว่าวัสดุตัวนำยิ่งยวด

สัดส่วนหนึ่งของโลหะผสม Ti-Fe มีความสามารถในการดูดซับไฮโดรเจนจำนวนมาก การใช้คุณลักษณะนี้จะทำให้สามารถจัดเก็บไฮโดรเจนได้อย่างปลอดภัย และภายใต้เงื่อนไขบางประการ โลหะผสม Ti-Fe ที่เก็บไว้จะถูกนำมาใช้เพื่อปล่อยไฮโดรเจน ซึ่งเป็นทางเลือกแทนการใช้ถังก๊าซแรงดันสูงที่ทำจากเหล็กกล้าเพื่อกักเก็บไฮโดรเจน คุณสมบัตินี้เรียกว่าฟังก์ชันการดูดซับไฮโดรเจนของไทเทเนียม และวัสดุที่มีฟังก์ชันนี้เรียกว่าวัสดุกักเก็บพลังงาน