Vật liệu titan là một loại kim loại có màu trắng bạc, tỉ trọng thấp và độ bền cao. Titan có khả năng chống ăn mòn tốt, không bị ảnh hưởng bởi nước biển, nước cường toan và khí clo. Titan được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, như y tế, hàng không vũ trụ, trang sức, công nghiệp hàng hải và ô tô.
Titan được phát hiện bởi William Gregor vào năm 1791, và được đặt tên bởi Martin Heinrich Klaproth theo tên các Titan trong thần thoại Hy Lạp. Titan chiếm 0,44% vỏ trái đất và được tìm thấy chủ yếu ở dạng khoáng chất ilmenit và rutil. Titan được sản xuất bằng phương pháp Kroll hoặc Hunter, bằng cách khử clorua titan bằng magiê hoặc natri.
Titan có năm đồng vị bền, là titan-46, titan-47, titan-48, titan-49 và titan-50. Đồng vị phổ biến nhất là titan-48, chiếm 73,8% phong phú tự nhiên. Titan cũng có nhiều đồng vị phóng xạ, như titan-44, titan-51 và titan-54.
Vật liệu titan trong công nghiệp hiện nay
Có bao nhiêu loại titan?
Có nhiều cách để phân loại titan dựa trên các tiêu chí khác nhau, như thành phần hóa học, cấu trúc tinh thể, đặc tính cơ học và ứng dụng. Một cách phổ biến để phân loại titan là theo các loại hợp kim titan, bao gồm:
➤ Hợp kim titan thương mại (CP Ti): Là loại titan nguyên chất, có hàm lượng cacbon, oxy, nitơ, hydro và sắt thấp. CP Ti có nhiều lớp khác nhau, từ lớp 1 đến lớp 4, tùy thuộc vào độ tinh khiết và độ bền của chúng. CP Ti được sử dụng trong các ứng dụng y tế, hóa chất, dầu khí và hàng không vũ trụ.
➤ Hợp kim titan alpha (α Ti): Là loại titan có hàm lượng nhôm cao và hàm lượng vanadi thấp hoặc không có. α Ti có cấu trúc tinh thể lục phương, độ bền cao và khả năng chống ăn mòn tốt. α Ti được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ thấp, như lò phản ứng hạt nhân, thiết bị bay không người lái và máy bay trực thăng.
Vật liệu titan trong công nghiệp hiện nay
➤ Hợp kim titan alpha-beta (α+β Ti): Là loại titan có hàm lượng nhôm và vanadi cân bằng, tạo ra một cấu trúc tinh thể hỗn hợp giữa lục phương và thoi. α+β Ti có độ bền và độ cứng cao,
Vật liệu titan có độ cứng như thế nào?
Độ cứng của vật liệu titan phụ thuộc vào thành phần hóa học, cấu trúc tinh thể và xử lý nhiệt của nó. Một số thông tin về độ cứng của các loại titan khác nhau là:
➤ Titan tinh khiết (CP Ti): Độ cứng của titan tinh khiết dao động từ 115 HB (lớp 1) đến 200 HB (lớp 4), tùy thuộc vào độ tinh khiết và độ bền của chúng.
➤ Titan alpha (α Ti): Độ cứng của titan alpha khoảng 250 HB, có thể tăng lên 350 HB sau khi xử lý nhiệt.
➤ Titan alpha-beta (α+β Ti): Độ cứng của titan alpha-beta khoảng 300 HB, có thể tăng lên 450 HB sau khi xử lý nhiệt.
➤ Titan beta (β Ti): Độ cứng của titan beta khoảng 400 HB, có thể tăng lên 550 HB sau khi xử lý nhiệt.
Độ cứng của titan cũng có thể được đo bằng các thang khác, như thang Vickers, thang Brinell và thang Rockwell.
