Apakah jenis logam titanium?

Titanium ialah unsur logam peralihan pada jadual berkala, dengan nombor atom 22 dan simbol Ti. Ia dikategorikan sebagai logam refraktori, bermakna ia mempunyai takat lebur yang tinggi dan tahan terhadap haba dan haus.titaniummempunyai gabungan unik kekuatan, ketumpatan rendah dan rintangan kakisan yang menjadikannya logam struktur yang penting.

Pada jadual berkala, titanium tergolong dalam Kumpulan 4 bersama-sama dengan logam peralihan lain termasuk zirkonium, hafnium dan renium. Ia mempunyai empat isotop semula jadi. Konfigurasi elektronik ialah [Ar] 4s2 3d2. Titanium mempunyai jejari atom 176 pm, berat atom 47.9 g/mol dan ketumpatan 4.5 g/cm3.

Adakah titanium logam logam?

Ya, titanium ialah logam peralihan berkilat dengan sifat logam yang pasti:

Ia adalah konduktor haba dan elektrik yang sangat baik, seperti unsur logam lain. Kekonduksian elektrik adalah kira-kira 2 peratus IACS (International Annealed Copper Standard).

Ia mempunyai penampilan logam kelabu-perak biasa apabila digilap, walaupun boleh menjadi kelabu gelap hingga hitam bergantung pada pengoksidaan permukaan.

Titanium boleh ditempa dan mulur, membolehkan ia ditempa, digulung, ditarik menjadi dawai dan dimesin ke dalam pelbagai bentuk.

Ia melekat dengan baik pada logam lain apabila dikimpal atau dipateri. Lapisan oksida mungkin perlu dibuang sebelum bercantum.

Aloi titanium bekerja keras dengan ketara semasa pemprosesan ubah bentuk sejuk seperti pembentukan kepingan logam, serupa dengan bahan logam lain.

Dalam bentuk serbuk,logam titaniummempamerkan kebolehsinteran semasa teknik metalurgi serbuk seperti menekan isostatik panas.

Oleh itu, titanium mempamerkan semua ciri unsur logam sebenar, walaupun dengan beberapa sifat unik berbanding logam peralihan yang lain. Ia menduduki tempat penting dalam jadual berkala antara logam reaktif dan logam mulia.

Adakah titanium logam keras atau lembut?

Pada skala kekerasan Mohs, titanium tulen secara komersial mendapat markah sekitar 6, yang melayakkannya sebagai logam keras. Dalam bentuk aloi, titanium boleh mencapai kekerasan melebihi 400 HV pada skala Vickers, menghampiri tahap kekerasan logam yang lebih berat seperti keluli.

Beberapa fakta penting tentang kekerasan titanium:

Struktur kristal heksagon padat rapat titanium menyumbang kepada kekerasan yang agak tinggi untuk logam ringan.

Penambahan aloi seperti aluminium, vanadium dan molibdenum meningkatkan lagi kekerasan melalui larutan pepejal dan pengukuhan kerpasan.

Kesan pengerasan kerja semasa kerja sejuk menghasilkan lonjakan kekerasan berhampiran permukaan produk titanium.

Proses rawatan haba seperti penuaan boleh digunakan untuk mengeras aloi titanium secara selektif dengan memanipulasi perubahan fasa.

Secara purata, aloi titanium adalah kira-kira dua kali lebih keras daripada aloi aluminium tetapi lebih lembut sedikit daripada aloi berasaskan besi seperti keluli.

Oleh itu, walaupun tidak berada di bahagian atas penarafan kekerasan, titanium mempunyai kekerasan yang mencukupi untuk aplikasi kejuruteraan struktur sambil mengekalkan kemuluran dan keliatan yang baik - kombinasi yang diingini.

Apakah logam titanium diperbuat daripada?

Logam titanium hanya terdiri daripada atom titanium. Ia mempunyai berat atom 47.9 amu dan nombor atom 22. Beberapa fakta penting tentang komposisi logam titanium:

Dalam bentuk tulennya, titanium komersial mengandungi 99.5-99.9 peratus atom titanium mengikut berat. Oksigen, nitrogen, karbon dan besi membentuk bakinya.

Gred aloi mengandungi unsur lain seperti aluminium, vanadium, molibdenum dan kromium yang ditambah untuk meningkatkan sifat.

Titanium mempunyai lima isotop semula jadi, tetapi hanya Ti-48 dan Ti-50 yang penting secara komersial. Ti-48 membentuk 73 peratus manakala Ti-50 membentuk 5.5 peratus .

Terdapat lima bentuk kristal alotropik titanium, tetapi fasa alfa padat heksagonal adalah stabil pada suhu bilik.

Semasa lebur, titanium tulen berubah daripada struktur alfa HCP kepada fasa beta BCC suhu yang lebih tinggi pada 1668 darjah F (825 darjah ).

Unsur mengaloi seperti molibdenum, vanadium dan kromium menstabilkan fasa beta, membolehkan ia wujud pada suhu bilik.

Jadi pada dasarnya, logam titanium tulen secara komersial kebanyakannya terdiri daripada atom titanium dalam susunan heksagon. Gred aloi menyesuaikan struktur mikro dan sifat dengan penambahan unsur logam lain.

Adakah titanium logam yang kuat?

Ya, titanium adalah logam yang sangat kuat berbanding dengan ketumpatannya yang rendah. Berdasarkan kekuatan kepada berat, aloi titanium mencapai kekuatan yang setanding dengan keluli karbon sederhana tetapi hampir 50 peratus lebih ringan.

Beberapa fakta penting tentang kekuatan titanium:

Titanium tulen secara komersial mempunyai tahap kekuatan tegangan sekitar 63,000 psi. Aloi meningkatkan ini dengan ketara kepada 160,000 psi atau lebih.

Kekuatan tegangan muktamad aloi titanium adalah lebih tinggi daripada aloi aluminium, aloi magnesium dan aloi kuprum.

Titanium mengekalkan kekuatannya yang tinggi pada suhu tinggi jauh lebih baik daripada aloi ringan lain seperti aluminium.

Apabila digunakan untuk bahagian struktur, titanium membolehkan kapasiti muatan yang lebih besar dan penjimatan bahan api berbanding alternatif logam yang lebih berat.

Kekuatan aloi titanium boleh disesuaikan dengan proses rawatan haba, membolehkan jurutera bahan mereka bentuk keseimbangan optimum.

Jadi titanium jelas berada di antara yang terkuat dalam kelas logam struktur ringan. Sifat uniknya membolehkan peningkatan prestasi dalam aplikasi kritikal seperti pesawat, peluru berpandu dan turbin penjanaan kuasa.

Rujukan:

C. Leyens dan M. Peters, eds. (2003). Titanium dan Aloi Titanium. Wiley-VCH.

M. Niinomi, ed. (2008). Logam untuk Peranti Bioperubatan. Penerbitan Woodhead.

M. Donachie Jr. (2000). Titanium: Panduan Teknikal. ASM Antarabangsa.

G. Lütjering dan J. Williams (2007). titanium. Sains Springer & Media Perniagaan.

Buku Panduan ASM, Vol 2 - Properties and Selection: Nonferrous Aloi and Special-Purpose Materials (1990). ASM Antarabangsa.