Különbségek a titánötvözetben levegőben és hőmérsékleten
A titánötvözet-anyagok, például a titánrudak és a levegőben lévő titáncsövek reakciója általában három nem fémes elemmel reagál: oxigén, nitrogén és hidrogén. Reakciós folyamatuk szorosan kapcsolódik a hőmérséklethez.
A titán reakciója a levegőben lévő oxigénnel nagyon lassú a 100 fok alatt, és csak a felület oxidálódik 500 fokon. Ahogy a hőmérséklet emelkedik, a felszíni oxidfilm elkezdi oldódni a titánban, és az oxigén diffundálni kezd a fém belső rácsába, de 700 fokon az oxigén még nem lépett be a fém belső rácsába nagy mennyiségben. Ha meghaladja a 700 fokot, akkor az oxigén diffúziója a fémbe felgyorsul, és a felszíni oxidfilm magas hőmérsékleten elveszíti védőhatását.
A titán és az oxigén közötti reakció a titán formájától és hőmérsékletétől függ. A porított titán szobahőmérsékleten hevesen éghet vagy felrobbanhat a levegőben statikus elektromosság, szikrák, súrlódás stb. Miatt. A sűrű titán azonban szobahőmérsékleten nagyon stabil a levegőben. Amikor a sűrű titán felmelegszik a levegőben, akkor az oxigénnel reagálni kezd. Kezdetben az oxigén belép a titán felszíni rácsba, hogy sűrű oxidfilmet képezzen. Ez a felszíni oxidfilm megakadályozhatja, hogy az oxigén diffundáljon befelé, és védőhatással rendelkezik. Ezért a titán stabil az 500 fok alatti levegőben. A felszíni oxidfilm színe a képződési hőmérséklethez kapcsolódik. Ez ezüstös fehér, 200 fok alatti, világossárga, 300 fokos, aranysárga, 400 fokos, kék, 500 fokos, lila 600 fokos, vöröses szürke 700-800 fokon, és szürke 800-900 fokon. Tiszta oxigén esetén a titán és az oxigén közötti erőszakos reakció kiindulási hőmérséklete alacsonyabb, mint a levegőben, és a titán oxigénben kb. 500-600 fokon ég.
A titán nem reagál nitrogénnel szobahőmérsékleten, de magas hőmérsékleten a titán egyike azon kevés fémelemek közül, amelyek nitrogénben éghetnek. A titán égési hőmérséklete nitrogénben körülbelül 800 fok. Az olvadt titán és a nitrogén közötti reakció nagyon intenzív. A titán-nitridek (Ti3N, Tin stb.) Képződése mellett a titán és a nitrogén közötti reakció Ti-N szilárd oldatot is képez. Ha a hőmérséklet 500-550 fok, akkor a titán szignifikánsan felszívja a nitrogént, hogy intersticiális szilárd oldatot képezzen; Amikor a hőmérséklet 600 fok fölé ér, a nitrogén titán felszívódásának sebessége növekszik. A Ti-N szilárd oldatban a nitrogén titán-nitrid formájában lép be a titánrácsba, ezáltal növelve a titán fázisátmeneti hőmérsékletét. A nitrogén a titán stabilizátora is.
A nitrogén a titán stabilizátora is. A nitrogén maximális oldhatósága (tömegfrakciója) a titánban 7% 1050 foknál és 2% 2020 foknál, de a titán a nitrogént felszívja, mint az oxigén abszorpciós sebessége. Ezért a titán elsősorban az oxigént abszorbeálja a levegőben, és a nitrogén abszorpciója másodlagos.
A titán reagál a hidrogénnel, hogy TIH, TIH2 vegyületeket és Ti-H szilárd oldatot képezzen. A hidrogén jól feloldható a titánban, és 1 mol titán képes szinte 2 mol hidrogént felszívni. A titán általi hidrogén abszorpció sebessége és mennyisége a hőmérséklethez és a hidrogénnyomáshoz kapcsolódik. A titán által szobahőmérsékleten abszorbeált hidrogén mennyisége kevesebb, mint 0. 002%. Amikor a hőmérséklet eléri a 300 fokot, akkor a hidrogén abszorpciós sebessége növekszik; Eléri a maximális értéket a 500-600 fokon.
Ahogy a hőmérséklet emelkedik, csökken a titán által elnyelt hidrogén mennyisége. Amikor a hőmérséklet eléri az 1000 fokot, a titán által abszorbeált hidrogén nagy része bomlik. A hidrogénnyomás növekedése felgyorsíthatja a hidrogén abszorbeáló titán sebességét és növeli az abszorbeált hidrogén mennyiségét. Éppen ellenkezőleg, a titán csökkentett nyomáson dehidrogénezhető. Ezért a titán és a hidrogén közötti reakció visszafordítható. A titán és a hidrogén közötti reakció nem képez filmet a felszínen, mivel a hidrogénatom méretű, és gyorsan diffundálhat a titánrács mélységébe, hogy intersticiális szilárd oldatot képezzen. A hidrogén oldódása a titánban csökkentheti a titán fázisátmeneti hőmérsékletét. A hidrogén stabilizátor a Ti számára.
