Kako će materijali od legure titana reagirati na zraku?

Reakcija materijala od legure titana u zraku, kao što su titanijske šipke, titanijske cijevi itd., obično je povezana s tri nemetalna elementa: kisikom, dušikom i vodikom. Njihov proces reakcije usko je povezan s temperaturom.

Titan vrlo sporo reagira s kisikom u zraku ispod 100 stupnjeva, a samo površina oksidira na 500 stupnjeva. Kako se temperatura povećava, površinski oksidni film počinje se otapati u titanu i kisik počinje difundirati u metal. Međutim, na 700 stupnjeva kisik ne ulazi u unutarnju metalnu rešetku. Kada temperatura prijeđe 700 stupnjeva, ubrzava se difuzija kisika u metal, a površinski oksidni film gubi svoj zaštitni učinak na visokim temperaturama.

Reakcija titana s kisikom ovisi o obliku i temperaturi titana. Titanski prah će gorjeti ili snažno eksplodirati pod djelovanjem statičkog elektriciteta, iskri i trenja u zraku na sobnoj temperaturi. Međutim, gusti titan je stabilan na zraku na sobnoj temperaturi. Kad se gusti titan zagrijava na zraku, počinje reagirati s kisikom. Prvo, kisik ulazi u kristalnu rešetku na površini titana i formira gusti oksidni film. Oksidni film na površini može spriječiti difuziju kisika u unutrašnjost i igrati zaštitnu ulogu. Stoga je titan stabilan na zraku ispod 500 stupnjeva. Boja površinskog oksidnog filma povezana je s temperaturom stvaranja. Ispod 200 stupnjeva je srebrnasto bijelo, 300 stupnjeva je svijetlo žuto, 400 stupnjeva je zlatno žuto, 500 stupnjeva je plavo, 600 stupnjeva je ljubičasto, 700-800 stupnjeva je crveno sivo, a 800-900 stupnjeva je sivo . U čistom kisiku početni temperaturni omjer titana i kisika niži je nego u zraku. Na oko 500-600 stupnjeva titan gori u kisiku.

Titan ne reagira s dušikom na sobnoj temperaturi, ali na visokim temperaturama titan je jedan od rijetkih metalnih elemenata koji mogu gorjeti u dušiku. Kada je temperatura izgaranja titana u dušiku viša od 800 stupnjeva, reakcija između titana i dušika je vrlo burna. Reakcija između titana i dušika ne samo da može stvoriti titanijev nitrid (Ti3n, TiN, itd.), već također može stvoriti čvrstu otopinu Ti-N. Kada je temperatura 500-550 stupnjeva, titan počinje apsorbirati dušik i formirati međuprostornu čvrstu otopinu; kada temperatura prijeđe 600 stupnjeva, stopa apsorpcije dušika titana se povećava. U čvrstoj otopini Ti-N dušik ulazi u rešetku titana u obliku titanijevog nitrida, a temperatura faznog prijelaza titana raste. Dušik je također stabilizator za titan. Topivost (maseni udio) dušika u zraku je 7 posto na 1050 stupnjeva i 2 posto na 2020 stupnjeva. Međutim, titan puno sporije apsorbira dušik nego kisik. Stoga titan uglavnom apsorbira kisik iz zraka, dok je apsorpcija dušika sekundarna.