هل تفاعل مواد سبائك التيتانيوم مثل أنابيب وقضبان التيتانيوم في الهواء مرتبط بدرجة الحرارة؟

رد فعل مواد سبائك التيتانيوم مثلتيتانيوم سكوير بارويتفاعل أنبوب التيتانيوم الموجود في الهواء عادةً مع ثلاثة عناصر غير معدنية مثل الأكسجين والنيتروجين والهيدروجين، وترتبط عملية تفاعلها ارتباطًا وثيقًا بدرجة الحرارة.

يتفاعل التيتانيوم مع الأكسجين الموجود في الهواء. إنه بطيء جدًا عندما يكون أقل من 100 درجة، ويتم أكسدة السطح فقط عند 500 درجة. مع ارتفاع درجة الحرارة، يبدأ فيلم الأكسيد السطحي في الذوبان في التيتانيوم، ويبدأ الأكسجين في الانتشار في الشبكة الداخلية للمعدن، ولكن عند درجة حرارة 700 درجة مئوية، لم يدخل الأكسجين بعد إلى الشبكة الداخلية للمعدن بكميات كبيرة. عندما تتجاوز درجة الحرارة 700 درجة، يتم تسريع انتشار الأكسجين إلى داخل المعدن، ويفقد فيلم الأكسيد السطحي تأثيره الوقائي عند درجات الحرارة المرتفعة.

يعتمد تفاعل Titanium Square Bar مع الأكسجين على شكل التيتانيوم ودرجة حرارته. يمكن أن يحترق مسحوق التيتانيوم أو ينفجر بعنف تحت تأثير الكهرباء الساكنة، والشرر، والاحتكاك، وما إلى ذلك في الهواء في درجة حرارة الغرفة. ومع ذلك، فإن التيتانيوم الكثيف مستقر جدًا في الهواء عند درجة حرارة الغرفة. عندما يتم تسخين التيتانيوم الكثيف في الهواء، فإنه يبدأ بالتفاعل مع الأكسجين. في البداية، يدخل الأكسجين إلى شبكة سطح التيتانيوم ليشكل طبقة أكسيد كثيفة. يمكن لهذه الطبقة من طبقة الأكسيد السطحية أن تمنع انتشار الأكسجين إلى الداخل ولها تأثير وقائي. لذلك، التيتانيوم مستقر في الهواء أقل من 500 درجة. يرتبط لون طبقة الأكسيد السطحية بدرجة حرارة التكوين. لونه أبيض فضي أقل من 200 درجة، أصفر فاتح عند 300 درجة، أصفر ذهبي عند 400 درجة، أزرق عند 500 درجة، أرجواني عند 600 درجة، أرجواني عند درجة 700-800 وهو أحمر-رمادي عندما يكون الجو حارا، ورمادي عندما تكون 800-900 درجة . في الأكسجين النقي، تكون درجة الحرارة الأولية للتفاعل العنيف بين التيتانيوم والأكسجين أقل من تلك الموجودة في الهواء، وسيحترق التيتانيوم في الأكسجين عند حوالي 500-600 درجة.

لا يتفاعل التيتانيوم مع النيتروجين في درجة الحرارة العادية، ولكن عند درجة الحرارة المرتفعة، يعد التيتانيوم أحد العناصر المعدنية القليلة التي يمكن أن تحترق في النيتروجين. درجة حرارة احتراق التيتانيوم في النيتروجين أعلى من 800 درجة. التفاعل بين التيتانيوم المنصهر والنيتروجين شديد للغاية. تفاعل التيتانيوم والنيتروجين، بالإضافة إلى توليد نيتريد التيتانيوم (Ti3N، TiN، إلخ)، يشكل أيضًا محلولًا صلبًا Ti-N. عندما تكون درجة الحرارة 500-550 درجة، يبدأ التيتانيوم في امتصاص النيتروجين بشكل واضح، مكونًا محلولًا صلبًا خلاليًا؛ عندما تصل درجة الحرارة إلى ما فوق 600 درجة، تزداد سرعة امتصاص النيتروجين بواسطة التيتانيوم، وفي المحلول الصلب Ti-N، لأن النيتروجين يدخل على شكل نيتريد التيتانيوم في شبكية التيتانيوم، بحيث تزداد درجة حرارة انتقال طور التيتانيوم، النيتروجين وهو أيضًا عامل استقرار للتيتانيوم. الحد الأقصى للذوبان (الكسر الكتلي) للنيتروجين في الوسط عند 1050 درجة هو 7%، والحد الأقصى للذوبان (الجزء الكتلي) في التيتانيوم عند 2020 درجة هو 2%، لكن سرعة امتصاص التيتانيوم للنيتروجين أبطأ بكثير من سرعة الأكسجين . لذلك، يمتص التيتانيوم بشكل أساسي الأكسجين الموجود في الهواء، ويكون امتصاص النيتروجين أمرًا ثانويًا.

يتفاعل التيتانيوم مع الهيدروجين لتكوين مركبات TiH وTiH2 والمحاليل الصلبة Ti-H. يمكن إذابة الهيدروجين جيدًا في التيتانيوم، ويمكن أن يمتص 1 مول من التيتانيوم ما يقرب من 2 مول من الهيدروجين. ترتبط سرعة امتصاص الهيدروجين وقدرة امتصاص الهيدروجين للتيتانيوم بدرجة الحرارة وضغط الهيدروجين. في درجة حرارة الغرفة، تكون قدرة امتصاص الهيدروجين للتيتانيوم أقل من 0.002%. عندما تصل درجة الحرارة إلى 300 درجة، يزداد معدل امتصاص التيتانيوم للهيدروجين؛ تصل إلى أقصى قيمة عند 500-600 درجة. وبعد ذلك، مع ارتفاع درجة الحرارة، تقل كمية الهيدروجين التي يمتصها التيتانيوم، وعندما تصل إلى 1000 درجة، يتحلل معظم الهيدروجين الذي يمتصه التيتانيوم. يمكن أن تؤدي زيادة ضغط الهيدروجين إلى تسريع معدل امتصاص الهيدروجين للتيتانيوم وزيادة قدرة امتصاص الهيدروجين. على العكس من ذلك، يمكن نزع الهيدروجين من التيتانيوم بشرط تقليل الضغط. لذلك فإن تفاعل التيتانيوم مع الهيدروجين قابل للعكس. التفاعل بين التيتانيوم والهيدروجين لا يشكل طبقة رقيقة على السطح، لأن ذرة الهيدروجين صغيرة الحجم ويمكن أن تنتشر بسرعة في عمق شبكة التيتانيوم لتشكل محلولًا صلبًا خلاليًا. يمكن أن يؤدي ذوبان الهيدروجين في التيتانيوم إلى تقليل درجة حرارة المرحلة الانتقالية للتيتانيوم. مثبت.