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チタン素材の特徴と特殊機能

1. 優れた耐食性

チタンのくすみは酸化膜の存在に依存し、その耐食性は、高い腐食速度が発生する可能性がある還元媒体よりも酸化媒体ではるかに優れています。 チタンは、海水、湿った塩素、亜塩素酸塩および次亜塩素酸塩溶液、硝酸、クロム酸、金属塩化物、硫化物、有機酸などの腐食性媒体では腐食しません。 ただし、チタンは一般に、水素を生成するためにチタンと反応する媒体 (塩酸や硫酸など) 内で高い腐食速度を示します。 しかし、酸に少量の酸化剤を加えると、チタンが不動態皮膜を形成します。 そのため、チタンは、遊離塩素を含む塩酸でも、硫酸と硝酸、または塩酸と硝酸の混合物での腐食に耐性があります。 チタンの保護酸化膜は、少量の水や水蒸気の存在下でも、金属が水に触れると形成されることがよくあります。 水が存在しない状態でチタンが高度な酸化環境にさらされると、急速な酸化と激しい自然発火反応が起こることがよくあります。 このような挙動は、チタンと過剰の窒素酸化物を含む発煙硝酸および乾燥塩素ガスとの反応で発生しました。 ただし、このような反応を防ぐには、一定量の水が存在する必要があります。


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2. 耐熱性が良い  

通常、150度のアルミニウム、310度のステンレス鋼は本来の高い機械的特性を失い、約500度のチタン合金は依然として良好な機械的特性を維持しています。 航空機の速度が音速の 2.7 倍に達し、航空機機構の表面温度が 230 度に達すると、アルミニウム合金とマグネシウム合金は使用できなくなりますが、チタン合金は要件を満たすことができます。 チタンは耐熱性に優れており、航空機エンジンのコンプレッサーのタービンディスクやブレード、航空機の胴体後部の表皮などに適しています。


3、低温性能が良い  

一部のチタン合金 (Ti-5Al-2.5Sneli など) の強度は温度の低下とともに増加しますが、可塑性はほとんど低下しません。 低温でも優れた延性と靭性を備えているため、極低温での使用に適しています。 液体水素、液体酸素ロケット エンジン、または有人宇宙船で使用して、超低温の容器や貯蔵タンクを作ることができます。


4、非磁性  

チタンは非磁性で、潜水艦のハウジングに使用されており、地雷の爆発を引き起こしません。


5、低減衰性能 

チタンと他の金属材料(銅、鋼)を使用して、ベルの形状とサイズをまったく同じにし、各ベルを同じ力でノックすると、チタン製のベルが長時間振動して音が大きくなることがわかります。つまり、ベルに与えられたエネルギーは、叩くことによって簡単には消えません。

 

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6. 形状記憶機能 

Ti-50 パーセント Ni (原子分率) 合金は、特定の温度条件下で元の形状に復元する能力があるため、チタン形状記憶合金と呼ばれます。


7. 超伝導 

NbTi 合金は、温度が絶対零度近くまで下がると、ワイヤでできた NbTi 合金は抵抗を失い、大きな電流を流すことができ、ワイヤは加熱されず、エネルギーを消費しないため、NbTi 合金は超伝導材料と呼ばれます。


8. 水素吸収機能  

Ti-50%Fe(原子分率)合金で、水素吸蔵量が多い。 このTi-Fe合金の特性を利用することで、水素を安全に貯蔵することができます。つまり、水素貯蔵用のスチール製高圧ボンベを使用する必要がありません。 水素吸蔵Ti-Fe合金は、条件によっては水素を放出することもできるため、水素吸蔵材と呼ばれています。


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