Rozdiely pre zliatinu titánu vo vzduchu a teplote
Reakcia materiálov zliatiny titánu, ako sú titánové tyče a titánové trubice vo vzduchu, zvyčajne reaguje s tromi nekovovými prvkami: kyslík, dusík a vodík. Ich reakčný proces úzko súvisí s teplotou.
Reakcia titánu s kyslíkom vo vzduchu je veľmi pomalá pod 100 stupňov a iba povrch je oxidovaný pri 500 stupňoch. Keď teplota stúpa, film oxidu povrchu sa začína rozpúšťať v titáne a kyslík sa začína difundovať do vnútornej mriežky kovu, ale pri 700 stupňoch kyslík ešte nevstúpil do vnútornej mriežky kovu vo veľkých množstvách. Keď presahuje 700 stupňov, difúzia kyslíka do kovu sa zrýchľuje a film oxidu povrchu stráca svoj ochranný účinok pri vysokých teplotách.
Reakcia medzi titánom a kyslíkom závisí od formy a teploty titánu. Práškový titán môže horieť alebo násilne vybuchnúť vo vzduchu pri izbovej teplote v dôsledku statickej elektriny, iskier, trenia atď. Avšak hustý titán je vo vzduchu veľmi stabilný pri izbovej teplote. Keď sa vo vzduchu zahrieva hustý titán, začne reagovať s kyslíkom. Kyslík spočiatku vstupuje do titánovej povrchovej mriežky, aby vytvorila hustý oxidový film. Tento film oxidu povrchu môže zabrániť šíreniu kyslíka dovnútra a má ochranný účinok. Preto je titán stabilný vo vzduchu pod 500 stupňov. Farba jeho filmu povrchového oxidu súvisí s teplotou tvorby. Je to strieborná biela pod 200 stupňov, svetlo žltá pri 300 stupňoch, zlatožltá pri 400 stupňoch, modrá pri 500 stupňa, fialová pri 600 stupňoch, červenkastá šedá pri stupni 700-800 a šedá pri {800-900. V čistom kyslíku je počiatočná teplota násilnej reakcie medzi titánom a kyslíkom nižšia ako teplota vo vzduchu a titánový horí v kyslíku približne 500-600 stupňa.
Titanium nereaguje s dusík pri teplote miestnosti, ale pri vysokej teplote je titán jedným z mála kovových prvkov, ktoré môžu horieť v dusíku. Teplota spaľovania titánu v dusíku je približne vyššia ako 800 stupňov. Reakcia medzi roztaveným titánom a dusíkom je veľmi intenzívna. Okrem tvorby titánových nitridov (Ti3N, Tin atď.), Reakcia medzi titánom a dusíkom tiež tvorí tuhý roztok Ti-N. Ak je teplota 500-550 stupne, titán začína významne absorbovať dusík, aby vytvoril intersticiálny tuhý roztok; Keď teplota dosiahne nad 600 stupňov, zvyšuje sa rýchlosť dusíka absorbujúceho titány. V tuhom roztoku Ti-N vstupuje dusík do mriežky titánu vo forme nitridu titánu, čím sa zvyšuje teplota fázového prechodu titánu. Dusík je tiež stabilizátorom titánu.
Dusík je tiež stabilizátorom titánu. Maximálna rozpustnosť (hmotnostná frakcia) dusíka v titáne je 7% pri 1050 stupňov a 2% pri 2020 stupňov, ale rýchlosť, akou titán absorbuje dusík, je omnoho pomalšia ako jeho rýchlosť pri absorbovaní kyslíka. Preto titán absorbuje hlavne kyslík vo vzduchu a absorpcia dusíka je sekundárna.
Titanium reaguje s vodíkom za vzniku TIH, TIH2 zlúčeniny a tuhý roztok Ti-H. Vodík môže byť dobre rozpustený v titáne a 1 mol titánu môže absorbovať takmer 2 mol vodíka. Rýchlosť a množstvo absorpcie vodíka pomocou titánu súvisia s teplotou a tlakom vodíka. Množstvo vodíka absorbovaného titánom pri teplote miestnosti je menšie ako 0. 002%. Keď teplota dosiahne 300 stupňov, zvyšuje sa rýchlosť absorpcie vodíka pomocou titánu; Dosahuje maximálnu hodnotu pri stupňoch 500-600.
Ako teplota stúpa, množstvo vodíka absorbovaného titánom klesá. Keď teplota dosiahne 1 000 stupňov, väčšina vodíka absorbovaného titánom sa rozkladá. Zvýšenie tlaku vodíka môže urýchliť rýchlosť vodíka absorbujúceho titán a zvýšiť množstvo absorbovaného vodíka. Naopak, titán sa môže dehydrogovať pri zníženom tlaku. Reakcia medzi titánom a vodíkom je preto reverzibilná. Reakcia medzi titánom a vodíkom netvorí film na povrchu, pretože atóm vodíka má malú veľkosť a môže sa rýchlo šíriť do hĺbky titánovej mriežky za vzniku intersticiálneho tuhého roztoku. Rozpúšťanie vodíka v titáne môže znížiť teplotu fázového prechodu titánu. Vodík je stabilizátorom pre Ti.
