I. 기체와의 반응
1. 산소
- 티타늄은 고온 환경에서 산소와 반응성이 높습니다. 티타늄의 녹는점(약 1,668도)에 가까운 온도가 상승하면 티타늄은 주변 환경의 산소와 빠르게 반응합니다. 이 반응에 의해 티타늄 표면에 산화막이 형성되고, 온도가 상승하고 시간이 지날수록 산화막은 계속해서 두꺼워집니다. 이는 티타늄 소재 자체를 소비할 뿐만 아니라 티타늄의 화학적 조성을 변화시켜 티타늄의 순도와 성능에 영향을 미칩니다. 예를 들어 일부 개방형 고온 용광로에서는 효과적인 보호 조치를 취하지 않으면 티타늄 표면의 산화로 인해 최종 제품의 품질이 저하되고 요구 사항과 같은 고급 응용 분야를 충족하지 못할 수 있습니다. 항공우주 분야의 티타늄 합금 부품용).
2. 질소
- 티타늄은 고온에서 질소와 반응하는 경향이 있습니다. 질소 분자는 고온에서 분해되어 티타늄 원자와 결합하여 질화 티타늄을 형성합니다. 이러한 질화물의 형성은 티타늄의 결정 구조를 변화시켜 더욱 부서지기 쉽게 만듭니다. 이러한 취성 현상은 티타늄 제품의 주조 또는 단조와 같은 고온 가공 중에 매우 불리합니다. 후속 가공이나 사용 중에 티타늄 제품에 균열이 생기거나 파손될 수 있어 티타늄 소재의 신뢰성과 서비스 수명이 단축될 수 있습니다.
3. 수소
- 고온 환경의 수소도 티타늄에 영향을 미칩니다. 수소는 티타늄에 쉽게 흡수되어 티타늄 내부에 수소화물을 형성합니다. 수소화물의 존재는 티타늄의 수소 취성을 유발하여 티타늄의 인성과 연성을 크게 감소시킬 수 있습니다. 일부 고온, 고압의 화학반응 용기에서 티타늄 소재를 사용하는 경우, 수소 취화 후 티타늄 소재가 용기 내부의 압력을 견디지 못해 파손될 수 있기 때문에 수소의 침투로 인해 심각한 안전 위험이 발생할 수 있습니다.
2. 불순물의 영향
1. 원료의 불순물
- 티타늄의 용해는 일반적으로 티타늄 함유 광석(예: 티탄석 또는 금홍석)을 추출하는 것으로 시작됩니다. 이러한 광석에는 철, 망간, 규소 등과 같은 다른 불순물 원소가 포함되어 있는 경우가 많습니다. 고온 용융 과정에서 이러한 불순물 원소는 티타늄과 함께 저융점 공융 물질을 형성할 수 있습니다. 이러한 공융 물질의 존재는 티타늄의 용융 특성을 변화시키고, 티타늄의 실제 용융 온도 범위를 감소시키며, 용융 과정에서 국부적인 과열 또는 과냉각을 유발하여 티타늄 응고 구조의 균일성에 영향을 미쳐 기계적 특성에 영향을 줄 수 있습니다. 티타늄 제품.
2. 가공 중 불순물 유입
- 티타늄을 녹이는 과정에서 사용되는 용광로 재료 및 도구에 의해 불순물이 유입될 수 있습니다. 예를 들어, 용광로의 내화물 품질이 좋지 않으면 일부 구성 요소가 고온에서 티타늄 액체에 용해될 수 있습니다. 이러한 외부 불순물은 티타늄의 정상적인 용융 및 응고 과정을 방해하고 티타늄에 함유물을 발생시켜 티타늄의 품질을 저하시킬 수 있습니다. 의료용 임플란트와 같이 매우 높은 순도의 티타늄 소재가 필요한 일부 응용 분야에서는 이러한 불순물이 인체에 면역 반응이나 기타 건강에 해로운 영향을 미칠 수 있으므로 허용되지 않습니다.
III. 온도 조절의 어려움
1. 국부적인 과열
- 고온 환경에서 티타늄을 녹일 경우, 티타늄의 열전도율이 상대적으로 낮기 때문에 국부적인 과열이 발생하기 쉽습니다. 예를 들어, 전자빔을 이용해 티타늄을 녹이는 과정에서 전자빔의 에너지는 고도로 집중된다. 스캐닝 경로나 전력이 적절하게 제어되지 않으면 티타늄의 국부적인 온도가 너무 높아질 것입니다. 국부적인 과열로 인해 티타늄의 미세 구조가 고르지 않게 되고 거친 입자가 생성되어 티타늄의 강도와 인성이 저하됩니다. 티타늄 소재의 성능에 대해 엄격한 요구 사항이 있는 항공우주 산업과 같은 산업에서는 이러한 미세 구조적 불균일성으로 인해 사용 중 부품이 조기에 파손될 수 있습니다.
2. 온도 구배
- 티타늄을 녹이는 과정에서 적절한 온도 구배를 유지하는 것도 어려운 일입니다. 온도 구배가 너무 크면 티타늄의 응고 과정에서 더 큰 열 응력이 발생합니다. 이러한 열응력은 티타늄 제품의 변형, 균열 등의 불량을 유발할 수 있습니다. 티타늄 합금 항공기 엔진 케이싱과 같은 대형 티타늄 구조 부품을 제조할 경우 구조가 복잡하고 크기가 크기 때문에 용융 및 응고 과정 전반에 걸쳐 온도 구배를 제어하는 것이 매우 어렵고 정밀한 가열 및 냉각 시스템과 고급 공정 제어가 필요합니다. 기술.
