Откривене су неконвенционалне особине легура титанијума

Шта вам пада на памет када помислите на метал? Тежак, зарђао и хладан? Данашња тема, легуре титанијума, оспориће ваше претпоставке. Може да остане у води деценијама без рђања, да буде лаган као пластика, али тврђи од челика, да се веже за људске кости, па чак и да промени боје попут дуге. Које научне тајне крију ова контраинтуитивна својства? Данас ћемо открити одговоре један по један.

 

 

 

Рђање је уобичајена појава за метале, али легуре титанијума су изузетак. Потопите легуре титанијума у ​​морску воду на десет година, и оне избијају још увек сјајне и нове. Деценијама закопане под земљом, њихова површина остаје глатка и нова. Што је још значајније, могу се користити за складиштење нуклеарног отпада, с обзиром да је корозивност нуклеарног отпада довољна да потпуно уништи нерђајући челик.

 

Тајна лежи у невидљивом оксидном филму: у тренутку када легура титанијума дође у контакт са ваздухом, на његовој површини се тренутно формира оксидни филм дебљине само неколико нанометара (10.000 пута тањи од људске косе). Овај филм делује као непробојни "оклоп", потпуно изолујући титанијум од спољне воде, киселина и соли. Што је још занимљивије, када се овај филм изгребе, титанијум одмах „позива“ кисеоник из ваздуха да би регенерисао нови оксидни филм на оштећеном месту-који у суштини поседује уграђену-способност „зацељивања рана“.

 

 

 

Узмите пар оквира за наочаре направљене од легуре титанијума и можда ћете се запитати: „Да ли је ово заиста метал?“-његова густина је само 60% густине челика (слично алуминијуму), али је његова снага упоредива са челиком. Ово „лако и снажно“ својство чини легуру титанијума омиљеном у ваздухопловству: труп авиона направљен од легуре титанијума може бити 30% лакши од оних направљених од челика; рамови бицикала направљени од легуре титанијума су лагани и издржљиви, чинећи вожњу као "лагана".

 

 

У ортопедској хирургији, легура титанијума је једини метал који може да "прерасте" у кост. Када лекари имплантирају вештачке зглобове од легуре титанијума или зубне имплантате у људско тело, то не изазива одбацивање као нерђајући челик. Уместо тога, коштане ћелије постепено покривају површину титанијума, формирајући „осеоинтеграцију“-једноставно речено, кост третира титанијум као свој и чврсто га „грли“.

 

 

Обични метали могу да промене боју само прскањем боје или галванизацијом, али легуре титанијума су смислиле нови трик-примену електричне енергије (елоксирање), могу да се претворе у дугине боје као што су розе, плаве, зелене и љубичасте, и без икаквих боја.

То је зато што анодизација мења дебљину оксидног филма на површини титанијума. Када светлост сија на филмове различите дебљине, долази до различитих рефлексија и сметњи (слично принципу боје мехурића од сапуна). на пример:

1. 10 нанометара дебео оксидни филм → изгледа златно;

2. 30 нанометара дебљине → изгледа плаво;

3. 50 нанометара дебљине → изгледа љубичасто

Ова способност промене боје једноставним ослањањем на дебљину учинила је легуре титанијума новим фаворитом у индустрији накита-огрлице од титанијума могу да мењају боју у зависности од угла, што их чини још привлачнијим за око-од ​​огрлица опточених дијамантима{2}}.

 

 

Већина метала „изгуби живце“ на екстремним температурама: гвожђе постаје крто на -27 степени (разбија се као стакло једним додиром), а алуминијум почиње да омекшава на 100 степени. Али легуре титанијума су попут "будистичких практичара" - и даље су изузетно савитљиве.

1. На екстремно ниским температурама близу апсолутне нуле (-273 степена), његова жилавост се заправо повећава, што га чини погодним за употребу као резервоари за складиштење течног природног гаса;

2. Одржава своју снагу чак и на високој температури од 600 степени. Лопатице турбине борбених млазних мотора ослањају се на легуре титанијума да би издржале високу температуру и висок притисак.

 

 

Пре нешто више од једне деценије, легуре титанијума биле су синоним за „небеске{0}}метале високе цене“-пречишћавање једне тоне титанијума коштало је исто као и рафинисање три тоне челика, а могло је да се користи само у врхунским-областима као што су ракете и борбени авиони. Али сада можете купити тигање и термос боце од легуре титанијума за само неколико стотина јуана.

 

 

 

Многи људи верују да „титанијум има функцију памћења“, али ово је неспоразум, онај који може аутоматски да се врати у првобитни облик након савијања је „легура титанијума-никла“ (никл-легура титанијума), док чисти титанијум нема ту способност.

Неки трговци су једном рекламирали да „оквири за наочаре од легуре титанијума могу аутоматски да се повуку уназад“, али су корисници открили да „никада не могу да се сагну уназад“ након што су покушали да их савију.

 

Запамтите: Предности чистог титанијума су „лакоћа, чврстоћа и отпорност на корозију“, али „памћење облика“ је јединствена карактеристика легура титанијума{0}}никла.

Ова наизглед контраинтуитивна својства легура титанијума не крше законе физике, већ представљају нови начин на који људи истражују свет метала. Од -способности самоисцељивања оксидног филма до принципа промене боје{2}}сметњи светлости и његове стабилности у екстремним окружењима, свако својство нам говори да метали нису само у томе да „рђају, буду тешки и хладни“.