钛及钛合金的耐蚀性.ppt
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1、耐蚀材料耐蚀材料第第1111章章 钛及钛合金的耐蚀性钛及钛合金的耐蚀性 11.1 11.1 概述概述耐蚀材料耐蚀材料 钛曾经被称为稀有金属,但是实际上在地壳中储量很大。是地钛曾经被称为稀有金属,但是实际上在地壳中储量很大。是地球上蕴藏量占第九位的元素,球上蕴藏量占第九位的元素,占地壳重量的占地壳重量的0.61%0.61%。随便从地下抓。随便从地下抓起一把泥土,其中都含有千分之几的钛,世界上储量超过一千万吨起一把泥土,其中都含有千分之几的钛,世界上储量超过一千万吨的钛矿并不稀罕。但是在应用上钛还是一个新金属。的钛矿并不稀罕。但是在应用上钛还是一个新金属。钛铁矿 钒钛磁铁矿 耐蚀材料耐蚀材料金红石
2、金红石 板钛矿板钛矿 锐钛矿锐钛矿 四方晶系四方晶系较不稳定,远比金红较不稳定,远比金红石少见石少见正交正交(斜方斜方)晶系,物理性质、产出条晶系,物理性质、产出条件和用途都与金红石相似,但不如金件和用途都与金红石相似,但不如金红石稳定和常见。红石稳定和常见。耐蚀材料耐蚀材料 钛的氧化物钛的氧化物-二氧化钛(钛白),具有无毒、良好的物理化学二氧化钛(钛白),具有无毒、良好的物理化学稳定性(稳定性(10001000煅烧后不熔于任何酸和碱)、折射指数高(煅烧后不熔于任何酸和碱)、折射指数高(2.552.552.702.70),以及很强的白度、着色力、遮盖力、耐温性、抗粉化等特征,),以及很强的白度
3、、着色力、遮盖力、耐温性、抗粉化等特征,被称为被称为“颜料之王颜料之王”。防防晒晒霜霜物理防晒霜中的微小物理防晒霜中的微小粒子一般是由二氧化粒子一般是由二氧化钛、氧化锌等组成。钛、氧化锌等组成。二氧化钛二氧化钛(俗称钛白粉俗称钛白粉)是一种允许使是一种允许使用的食用色素用的食用色素,可以广泛用于食品,可以广泛用于食品,主要做为增白剂使用主要做为增白剂使用。食食用用色色素素耐蚀材料耐蚀材料 钛也被誉为钛也被誉为“第三金属第三金属”,在有色金属的应用中,仅次于铁、,在有色金属的应用中,仅次于铁、铝和铜。铝和铜。在航空、航天、舰船、军工、冶金、化工、机械、电力、在航空、航天、舰船、军工、冶金、化工、
4、机械、电力、海水淡化、交通运输、轻工、环境保护、医疗器械等领域,有着广海水淡化、交通运输、轻工、环境保护、医疗器械等领域,有着广泛的应用,并创造了巨大的经济效益和社会效益,在国民经济发展泛的应用,并创造了巨大的经济效益和社会效益,在国民经济发展中有其重要的地位和作用。中有其重要的地位和作用。耐蚀材料耐蚀材料 钛具有钛具有“亲生物亲生物”性。在人体内,能抵抗分泌物的腐蚀且无毒,性。在人体内,能抵抗分泌物的腐蚀且无毒,对任何杀菌方法都适应。因此被广泛用于制医疗器械,制人造髋关对任何杀菌方法都适应。因此被广泛用于制医疗器械,制人造髋关节、膝关节、肩关节、胁关节、头盖骨,主动心瓣、骨骼固定夹。节、膝关
5、节、肩关节、胁关节、头盖骨,主动心瓣、骨骼固定夹。当新的肌肉纤维环包在这些当新的肌肉纤维环包在这些“钛骨钛骨”上时,这些钛骨就开始维系着上时,这些钛骨就开始维系着人体的正常活动。人体的正常活动。钛的应用是从航空、航天等军事方面开始,逐渐向一般工业推钛的应用是从航空、航天等军事方面开始,逐渐向一般工业推广的。广的。耐蚀材料耐蚀材料4、固态下有两种同素异构体:熔点为、固态下有两种同素异构体:熔点为882.5为体心立方结构的为体心立方结构的相;相;882.5以下为密排六方晶格以下为密排六方晶格相。相。钛的物理特性钛的物理特性2、熔点:、熔点:16681、密度:、密度:4.53、导电导热性差(导热率只
6、有铜的、导电导热性差(导热率只有铜的5%,电阻率比铜高,电阻率比铜高34倍)倍)5、钛具有超导性,纯钛的超导临界温度为、钛具有超导性,纯钛的超导临界温度为。耐蚀材料耐蚀材料882.51668相相液液相相耐蚀材料耐蚀材料1 1、比强度高。(常用金属材料中最高,比镁合金还高)。用钛来、比强度高。(常用金属材料中最高,比镁合金还高)。用钛来制造潜艇制造潜艇钛潜艇。由于钛非常结实,能承受很高的压力,这种钛潜艇。由于钛非常结实,能承受很高的压力,这种潜艇可以在深达潜艇可以在深达45004500米的深海中航行。米的深海中航行。钛的力学性能特点钛的力学性能特点2 2、高纯钛强度低,塑性好。、高纯钛强度低,塑
7、性好。(纯度最高的钛是用碘化物法制得的,其杂质含量很低,不大于(纯度最高的钛是用碘化物法制得的,其杂质含量很低,不大于0.05%0.05%。抗拉强度一般低于抗拉强度一般低于255MPa255MPa,屈服强度低于,屈服强度低于170MPa170MPa,延伸率大于,延伸率大于50%50%。3 3、工业纯钛含有少量的、工业纯钛含有少量的Fe,C,Si,NFe,C,Si,N等杂质,因此强度大大提高,等杂质,因此强度大大提高,塑性显著降低。断面收缩率高达塑性显著降低。断面收缩率高达707080%80%)耐蚀材料耐蚀材料钛的加工工艺性钛的加工工艺性1、工业纯钛可以进行各种压力加工(锻、轧、挤压等)。、工业
8、纯钛可以进行各种压力加工(锻、轧、挤压等)。2、可用通用设备切削,但切削加工性差。、可用通用设备切削,但切削加工性差。3、可以焊接成型。(最常用氩弧焊。)、可以焊接成型。(最常用氩弧焊。)钛的化学活性大,导钛的化学活性大,导热性差,表面有较高热性差,表面有较高的粘接性。的粘接性。耐蚀材料耐蚀材料11.2 纯钛的耐蚀性纯钛的耐蚀性 钛以其优异的耐蚀性和可以接受的价格,已经成为化工和通用钛以其优异的耐蚀性和可以接受的价格,已经成为化工和通用工程的重要耐蚀结构材料。工程的重要耐蚀结构材料。钛的电化学特性钛的电化学特性 钛的标准电极电位很低(钛的标准电极电位很低(-1.63V),因此,钛在热力学上是极
9、),因此,钛在热力学上是极不稳定的金属。不稳定的金属。耐蚀材料耐蚀材料 钛的钝化和表面氧化膜钛的钝化和表面氧化膜1、钛的钝化、钛的钝化(1)钛是一个高钝化性的金属,它的钝化性超过)钛是一个高钝化性的金属,它的钝化性超过Al,Cr,Ni 和不锈和不锈钢。钢。(2)钛的致钝电位低,临界钝化电流小,因此容易钝化,而且有)钛的致钝电位低,临界钝化电流小,因此容易钝化,而且有很强的钝态稳定性。很强的钝态稳定性。(3)钝化电位区宽。(高达)钝化电位区宽。(高达20V),不易产生过钝化。),不易产生过钝化。(4)钝态不受氯离子破环。(对比铝的钝化膜)钝态不受氯离子破环。(对比铝的钝化膜)耐蚀材料耐蚀材料电极
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