Perbezaan untuk aloi titanium di udara dan suhu
Reaksi bahan aloi titanium seperti rod titanium dan tiub titanium di udara biasanya bertindak balas dengan tiga elemen bukan logam: oksigen, nitrogen dan hidrogen. Proses tindak balas mereka berkait rapat dengan suhu.
Reaksi titanium dengan oksigen di udara sangat perlahan di bawah 100 darjah, dan hanya permukaan yang dioksidakan pada 500 darjah. Apabila suhu meningkat, filem oksida permukaan mula larut dalam titanium, dan oksigen mula meresap ke dalam kekisi dalaman logam, tetapi pada 700 darjah, oksigen belum memasuki kisi dalaman logam dalam kuantiti yang banyak. Apabila ia melebihi 700 darjah, penyebaran oksigen ke dalam logam mempercepatkan, dan filem oksida permukaan kehilangan kesan perlindungannya pada suhu tinggi.
Reaksi antara titanium dan oksigen bergantung kepada bentuk dan suhu titanium. Titanium serbuk boleh membakar atau meletup secara ganas di udara pada suhu bilik kerana elektrik statik, percikan api, geseran, dan lain -lain. Walau bagaimanapun, titanium padat sangat stabil di udara pada suhu bilik. Apabila titanium padat dipanaskan di udara, ia mula bertindak balas dengan oksigen. Pada mulanya, oksigen memasuki kisi permukaan titanium untuk membentuk filem oksida yang padat. Filem oksida permukaan ini boleh menghalang oksigen daripada meresap ke dalam dan mempunyai kesan perlindungan. Oleh itu, titanium stabil di udara di bawah 500 darjah. Warna filem oksida permukaannya berkaitan dengan suhu pembentukan. Ia adalah keperakan putih di bawah 200 darjah, cahaya kuning pada 300 darjah, kuning keemasan pada 400 darjah, biru pada 500 darjah, ungu pada 600 darjah, kelabu merah pada 700-800 darjah, dan kelabu pada 800-900 darjah. Dalam oksigen tulen, suhu permulaan tindak balas ganas antara titanium dan oksigen adalah lebih rendah daripada udara, dan titanium terbakar dalam oksigen pada kira -kira 500-600 darjah.
Titanium tidak bertindak balas dengan nitrogen pada suhu bilik, tetapi pada suhu tinggi, titanium adalah salah satu daripada beberapa elemen logam yang boleh dibakar dalam nitrogen. Suhu pembakaran titanium dalam nitrogen adalah lebih tinggi daripada 800 darjah. Reaksi antara titanium cair dan nitrogen sangat sengit. Sebagai tambahan kepada pembentukan titanium nitrida (Ti3n, timah, dan lain-lain), tindak balas antara titanium dan nitrogen juga membentuk penyelesaian pepejal Ti-N. Apabila suhu adalah 500-550 darjah, titanium mula menyerap nitrogen dengan ketara untuk membentuk penyelesaian pepejal interstisial; Apabila suhu mencapai di atas 600 darjah, kelajuan titanium menyerap nitrogen meningkat. Dalam penyelesaian pepejal Ti-N, nitrogen memasuki kisi titanium dalam bentuk titanium nitride, dengan itu meningkatkan suhu peralihan fasa titanium. Nitrogen juga merupakan penstabil untuk titanium.
Nitrogen juga merupakan penstabil untuk titanium. Kelarutan maksimum (pecahan massa) nitrogen dalam titanium adalah 7% pada 1050 darjah dan 2% pada 2020 darjah, tetapi kelajuan di mana titanium menyerap nitrogen jauh lebih perlahan daripada kelajuannya untuk menyerap oksigen. Oleh itu, titanium terutamanya menyerap oksigen di udara, dan penyerapan nitrogen adalah sekunder.
Titanium bertindak balas dengan hidrogen untuk membentuk sebatian TIH, TIH2 dan penyelesaian pepejal Ti-H. Hidrogen boleh dibubarkan dengan baik dalam titanium, dan 1 mol titanium dapat menyerap hampir 2 mol hidrogen. Kelajuan dan jumlah penyerapan hidrogen oleh titanium berkaitan dengan suhu dan tekanan hidrogen. Jumlah hidrogen yang diserap oleh titanium pada suhu bilik adalah kurang daripada 0. 002%. Apabila suhu mencapai 300 darjah, kelajuan penyerapan hidrogen oleh peningkatan titanium; Ia mencapai nilai maksimum pada darjah 500-600.
Apabila suhu meningkat, jumlah hidrogen yang diserap oleh titanium berkurangan. Apabila suhu mencapai 1000 darjah, kebanyakan hidrogen yang diserap oleh titanium dibusuk. Peningkatan tekanan hidrogen dapat mempercepatkan kelajuan titanium menyerap hidrogen dan meningkatkan jumlah hidrogen yang diserap. Sebaliknya, titanium boleh dehidrogenasi di bawah tekanan yang dikurangkan. Oleh itu, tindak balas antara titanium dan hidrogen boleh diterbalikkan. Reaksi antara titanium dan hidrogen tidak membentuk filem di permukaan, kerana atom hidrogen adalah saiz kecil dan dengan cepat dapat meresap ke dalam kedalaman kisi titanium untuk membentuk penyelesaian pepejal interstisial. Pembubaran hidrogen dalam titanium dapat mengurangkan suhu peralihan fasa titanium. Hidrogen adalah penstabil untuk Ti.
