Теплопроводность титана: Теплопроводность, плотность и другие физические свойства титана Ti – Титан. Свойства, применение, марки, химический состав. Сплавы титана — НПФ Техсервис — Техническое оборудование общепромышленного и нефтепромыслового назначения

Содержание

Теплопроводность, плотность и другие физические свойства титана Ti

Сегодня титан является одним из наиболее популярных металлов. Сплавы титана находят применение во многих отраслях промышленности, а особенно в авиакосмической сфере. Благодаря низкой плотности и другим уникальным свойствам титан применяется, как при изготовлении ортопедических и стоматологических имплантов, так и самолетов последнего поколения и космических кораблей.

Повсеместное применение титана делает его одним из самых востребованных металлов на Земле. Популярность титана обусловлена его высокой сопротивляемости коррозии, по сравнению с другими металлами. Титан очень прочный и легкий металл, его плотность немногим выше плотности алюминия. При одинаковой прочности титановые конструкции легче стальных на 45%.

Титан «работает» в кислых средах, в морской воде, не реагирует с большинством агрессивных веществ. Титан легко сплавляется с алюминием, железом, ванадием, молибденом, образуя прочные и легкие титановые сплавы.

В таблицах приведены следующие теплофизические свойства титана Ti: плотность титана, теплоемкость, температуропроводность, теплопроводность титана, удельное сопротивление, функция Лоренца, коэффициент температурного расширения.

Плотность титана равна 4500 кг/м³ при комнатной температуре. При нагревании титан расширяется и его плотность снижается. Плотность жидкого титана имеет значение 4120 кг/м³. Теплоемкость титана при температуре 27°С составляет величину 530,8 Дж/(кг·град) и при повышении температуры растет.

Свойства титана представлены в зависимости от от температуры, в интервале от 100 до 2000 К.

Теплопроводность титана не высока, ее значение сравнимо с теплопроводностью нержавеющей стали. Теплопроводность титана при комнатной температуре в среднем составляет величину 18 Вт/(м·град). По мере нагревания, теплопроводность титана увеличивается.

Источники:
1. В.Е. Зиновьев. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах.

2. Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники.

Теплопроводность — титан — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Теплопроводность — титан

Cтраница 1

Теплопроводность титана составляет — 14 0 Вт / м град, что несколько ниже теплопроводности легированной стали. Материал хорошо куется, штампуется, обрабатывается резанием. Сварка изделий из титана производится вольфрамовым электродом в защитной атмосфере аргона. В последнее время титан используется для изготовления широкого ассортимента труб, листа, проката. [1]

Теплопроводность титана низкая — примерно в 13 раз ниже алюминия и в 4 4 раза ниже железа. [2]

Теплопроводность титана близка к теплопроводности нержавеющей стали и составляет 14 ккал / м С час. Титан хорошо куется, штампуется и удовлетворительно обрабатывается резанием. При температуре более 200 С склонен поглощать газы. Сварка титана производится вольфрамовым электродом в защитной атмосфере аргона. [3]

Теплопроводность титана и его сплавов примерно в 15 раз ниже, чем у алюминия, и в 3 5 — 5 раз ниже, чем у стали. Коэффициент линейного термического расширения титана также значительно ниже, чем у алюминия и нержавеющей стали. [4]

Теплопроводность титана составляет — 14 0 Вт / ( м — К), что несколько ниже теплопроводности легированной стали. Материал хорошо куется, штампуется, обрабатывается резанием. Сварка изделий из титана производится вольфрамовым электродом в защитной атмосфере аргона. В последнее время титан используется для изготовления широкого ассортимента труб, листа, проката. [5]

Коэффициент теплопроводности титана в области рабочих температур ( 20 — 400 С) составляет 0 057 — 0 055 кал / ( см-с — С), что примерно в 3 раза меньше теплопроводности железа, в 16 раз меньше теплопроводности меди и близко к теплопроводности нержавеющих сталей аустенитного класса. [6]

Поэтому, например, теплопроводность титана в 8 — 10 раз меньше теплопроводности алюминия. [7]

Полученные расчетные значения фононнои теплопроводности титана совпадают с оценкой этой величины, сделанной в работе [5], где она принята равной 3 -: — 5 вт / м-град. [8]

Прежде всего необходимо учитывать, что теплопроводность титана и его сплавов при невысоких температурах очень низка. При комнатной температуре теплопроводность титана равна приблизительно 3 % от теплопроводности меди и в несколько раз ниже, чем, например, у сталей ( теплопроводность титана равна 0 0367 кал / см сек С, а теплопроводность стали 40 равна 0 142 кал. С повышением температуры теплопроводность титановых сплавов возрастает и приближается к теплопроводности сталей. Это сказывается на скоростях нагрева титановых сплавов в зависимости от температуры, на которую они нагреваются, что видно по скоростям нагрева и охлаждения технически чистого титана ( сплав ВТ1) сечением 150 мм ( фиг. [9]

При легировании так же, как и при увеличении содержания примесей, теплопроводность титана, как правило, уменьшается. При нагреве теплопроводность сплавов, как и чистого титана, увеличивается; уже при 500 — 600 С она приближается к теплопроводности нелегированного титана. [10]

Модуль упругости титана почти вдвое меньше модуля упругости железа, находится на одном уровне с модулем медных сплавов и значительно выше, чем у алюминия. Теплопроводность титана

низкая: она составляет около 7 % от теплопроводности алюминия и 16 5 % от теплопроводности железа. Это необходима учитывать при нагреве металла для обработки давлением и при сварке. Электросопротивление титана примерно в 6 раз больше чем у железа и в 20 раз больше, чем у алюминия. [11]

Титан обладает низкой теплопроводностью, которая в 13 раз меньше теплопроводности алюминия и в 4 раза меньше теплопроводности железа. С повышением температуры теплопроводность титана несколько понижается и при 700 С составляет 0 0309 кал / см сек СС. [13]

При сварке плавлением для получения соединения хорошего качества необходима надежная защита от газов атмосферы ( О2, Nj, h3) металла сварного соединения, нагретого до температуры выше 400 С с обеих сторон шва. Рост зерна усугубляется низкой теплопроводностью титана

, увеличивающей время пребывания металла сварного соединения при высоких температурах. Для преодоления указанных трудностей сварку выполняют при минимально возможной погонной энергии. [15]

Страницы: 1 2

Титан теплопроводность — Справочник химика 21

Титан является основным конструкционным материалом, используемым в производстве хлора. Возрастает количество холодильников, изготовляемых из титана. Они дешевле стеклянных и занимают в 8 раз меньше места. Благодаря лучшей теплопроводности, возможности применения более эффективной конструкции и отсутствию необходимости в ремонте, титановые холодильники окупаются за 13 месяцев. Металл широко применяется также для изготовления труб разбрызгивателей. Возможно его использование для крышек и других деталей электролизеров. [c.217]
Плавка титановой губ-к и. Особенности переплавки титановой губки в слитки обусловлены высокой активностью расплавленного титана, реагирующего со всеми огнеупорными материалами и графитом. Наиболее приемлемой оказалась плавка в электродуговых печах в атмосфере инертных газов или в вакууме 10 мм рт.ст.) с кристаллизатором из красной меди, охлаждаемым водой. Выбор меди обусловлен ее высокой теплопроводностью, благодаря чему внутренняя поверхность кристаллизатора имеет температуру, при которой титан не реагирует с медью и не приваривается к ней. [c.275]

Титан очень стоек к коррозии и эрозии и допускает высокие скорости воды (примерно 9 м/с). Микроорганизмы могут влиять на него при умеренных скоростях воды, но это не приводит к образованию коррозионных язв. Титан дорог и имеет низкую теплопроводность, но изготовленные из него трубки при малой толщине стенок (примерно 0,5 мм) могут конкурировать с трубками из других материалов, пригодных при работе в сильно агрессивных водах.

[c.57]

Значительный интерес представляют металлонаполненные полимеры [57] (металлополимеры), где наполнителями служат порошкообразные металлы или металлические волокна (алюминий, никель, сталь, олово, кадмий, бериллий, бор, вольфрам, титан, лакированные железо и медь, магний н т. д.). Такие металлополимеры отличаются высокой прочностью (особенно в случае применения волокон), термостойкостью, тепло- и электропроводностью. Прочность в некоторых случаях обусловлена химическим взаимодействием полимера с металлом (образование комплексов за счет я-электронов двойных связей, реакция карбоксильных групп с окислами на поверхности металла и т. д.) наряду с физическим взаимодействием. Некоторые полимеры этого типа вследствие своей дешевизны и доступности заменяют цветные и драгоценные металлы в производстве вкладышей подшипников, изделий с высокой теплопроводностью и низким коэффициентом термического расширения, другие применяются в радиотехнике, для защиты от радиации (свинцовый наполнитель), при изготовлении магнитных лент, каталитических систем (наполнитель — платина, палладий, родий, иридий) и т. д.

[c.475]

По сравнению с традиционно используемыми материалами для клапанных пластин титан и его сплавы, обладая близкими прочностными характеристиками, имеют ряд существенно отличных свойств низкую теплопроводность, чувствительность к надрезам, склонность к самовозгоранию и т. д. Поэтому технологический Процесс изготовления пластин из титана и его сплавов нужно разрабатывать с учетом специфических характеристик применяемого материала.. [c.176]

Растворы соляной кислоты характеризуются большой коррозионной агрессивностью. Практически ни один из металлических материалов, широко применяемых в технике, неустойчив в растворах соляной кислоты. Неустойчива этой среде и титан [1]. Поэтому весьма актуальной задачей является исследование коррозионных свойств новых конструкционных материалов и разработка методов защиты доступных материалов. В последние годы внимание исследователей привлекает нитрид титана как новый конструкционный и электродный материал, обладающий высокой теплопроводностью и электропроводностью. [c.52]

Многие легирующие элементы (титан, ванадий, алюминий, вольфрам, медь, молибден, хром, олово, марганец, никель) повышают твердость Б. ч., кремний и сера уменьшают ее. Увеличение содержания цементита снижает теплопроводность чугунов, вследствие чего они склонны к образованию холодных трещин. Б. ч. отличаются хорошей жидкотекучестью, повышающейся с увеличением содержания углерода и кремния. Однако значительная линейная усадка и грубая первичная структура обусловливают повышенную склонность Б. ч. к образованию горячих трещин.Наибольшей износостойкостью характеризуются Б. ч., содержащие 12—24% Сг (рис., г). Чугуны, содержащие 34% Сг и [c.126]

Их мех. св-ва улучшают нормализацией, закалкой и отпуском. Из таких чугунов изготовляют блоки цилиндров, станины, поршневые кольца, гильзы, поршни, коленчатые и распределительные валы, головки различных двигателей, корпуса, штампы. К износостойким (табл. 1 иа с. 687) относятся средне- и высоколегированные (хромом, никелем, молибденом) чугуны, характеризующиеся мартенситной структурой и твердыми карбидами. Эти чугуны идут на изготовление деталей, эксплуатируемых при интенсивном абразивном изнашивании. Для получения необходимой структуры и св-в чугуны иногда подвергают закалке, обработке холодом (см. Холодом обработка металлов). Распространен износостойкий чугун нихард (см. также Износостойкий чугун). Антифрикционные чугуны относятся к низколегированным. Кроме высокой износостойкости, они отличаются небольшим коэфф. трения, высокой теплопроводностью, хорошей обрабатываемостью, прирабатывае-мостью, сопротивлением задирам. Такие св-ва обусловливаются наличием в структуре мягкой основы (перлита, феррита) и сфероидальных карбидов или фосфидной эвтектика. Различают серые (марки АЧС), ковкие (марки АЧК) и высокопрочные (марки АЧВ) антифрикционные чугуны (табл. 2). Их легируют хромом (до 0,4%), никелем (до 0,4%), титаном (до 0,1%), медью (0,3—1,5%), сурь- [c.688]

МЕДИ СПЛАВЫ — сплавы на ото ве меди. В виде бронзы применялись за 3000 лет до н. э. В жидком состоянии медь сплавляется со многими элементами, с большинством из них — в любом соотношении. Лишь вольфрам, молибден, осмий, рутений и тантал практически не сплавляются с нер. В твердом состоянии макс. растворимость элементов (в альфа-твердом растворе меди) изменяется в очень широких пределах от сотых и десятых долей процента (хром, ниобий, свинец, ванадий, цирконий) до процентов (серебро, алюминий, мышьяк, бериллий, кадмий, кобальт, железо, магний, кремний, титан и др.) и десятков процентов (индий, олово, цинк). Неограниченно растворяются никель, золото, марганец, палладий и платина. Однако с золотом, марганцем, палладием и платиной М. с. в твердом состоянии претерпевают превращения. С увеличением концентрации легирующего элемента в альфа-твердом растворе меди повышается мех. прочность сплавов их теплопроводность и электропроводность уменьшаются (менее всего при легировании серебром). К вредным примесям относятся висмут, сурьма, свинец и углерод (в медноникелевых сплавах), к-рые приводят к хрупкости. Стойкость против коррозии М. с. зависит от природы легирующего элемента и окружающей среды. Повышают стойкость никель, олово и алюминий. С понижением т-ры раст [c.780]

Из всех тугоплавких металлов титан в нормальных условиях имеет наибольшие теплоемкость и коэффициент термического линейного расширения, самую низкую теплопроводность (в 10 раз меньшую, чем вольфрам). [c.11]

Плавка титановой губки. Титановую губку превращают в слитки, пригодные для дальнейшей обработки, в дуговых электропечах. Плавку проводят в атмосфе

Температурные, электрические и магнитные свойства титана : wond_world — LiveJournal

Уникальные физико-технические свойства титана – лёгкость, особая прочность и высокая коррозионная стойкость сделали его одним из основных композиционных материалов, широко востребованных практически во всех областях машиностроения и во многих отраслях промышленности.

Однако всё большее применение находят и другие особенности титана, обусловленные его температурными, электрическими и магнитными свойствами.

Чистый, без примесей, титан имеет очень высокую температуру плавления (около 1660°C), по тугоплавкости он уступает только таким металлам, как молибден, тантал, вольфрам, платиноиды, ниобий, цирконий и рений. Теплопроводность титана составляет 22,065 Вт/(м.К), что примерно в 7 раз ниже, чем теплопроводность магния, в 3 – железа, в 17 – меди и алюминия. Коэффициент термического расширения у титана самый маленький по сравнению с другими металлами: при температуре 20°C он в 3 раза меньше, чем у алюминия, в 1,5 – чем у железа и в 2 – чем у меди. Поэтому такие качества титана, как твёрдость и прочность сохраняются при достаточно высоких температурах — до +450-500°C, для некоторых сплавов титана этот предел достигает +650°C. При понижении температуры титан сохраняет хорошую пластичность при некотором увеличении прочностных характеристик, и это ещё больше расширяет температурный диапазон его использования. Сейчас титановые сплавы применяются для условий от -250 до +550 °С.

При нагревании, даже незначительном, проявляется одно из главных свойств титана – его способность активно поглощать газы: водород – начиная с 50-70°С, кислород – свыше 400°С, азот, углекислый газ и окись углерода – с 600°С. Такая высокая химическая активность титана требует соблюдения особых условий при его плавке или сварке. Вместе с тем способность к газопоглощению обеспечила титану применение в электронной и радиопромышленности в качестве геттерного материала.

Наряду с тем, что титан обладает низкой теплопроводностью, он является также плохим проводником электричества. При температуре 20°C, в зависимости от содержащихся примесей, удельное электросопротивление титана колеблется в интервале 0,42-0,55 мкОм*м. Для сравнения: если принять за 100% электропроводность серебра, то медь будет обладать электропроводностью 94%, алюминий – 55%, железо и ртуть – 2%, а титан –лишь 0,3%. Но при температурах ниже -272°C титан становится сверхпроводником электричества, и это его свойство открывает новые перспективы применения титановых сплавов в областях, связанных с генерированием, передачей на большие расстояния и использованием электроэнергии.

Ещё более привлекательным для применения в электротехнике делает титан его слабая магнитная восприимчивость, характеризующаяся коэффициентом магнитной проницаемости, равным 1, 00004. То есть титан, так же как, например, алюминий, относится к парамагнитным металлам, которые не намагничиваются подобно железу или никелю в магнитном поле, но и не выталкиваются из него, как медь, серебро или золото. Это свойство титана с успехом используется как в производстве специального немагнитного оборудования, техники, приборов и машин, так и в медицине для создания имплантатов и протезов. В последнем случае особую ценность титановым конструкциям придаёт то, что их низкая электропроводность и слабая намагничиваемость не препятствуют проведению любых физиотерапевтических процедур.

Источник

Свойства карбидов металлов (гафния, хрома, титана, вольфрама и др.)

Представлены сведения о химических и физических свойствах карбидов металлов: таких, как гафний, хром, титан, вольфрам и других. Физические свойства карбидов сведены в отдельные таблицы, в которых указана их плотность, твердость, температура плавления и кипения, а также электрические и тепловые свойства.

Карбид гафния GfC

В таблице приведены свойства карбида металла гафния. Карбид гафния представляет собой соединение серого цвета с температурой плавления 3890°С и высокой плотностью, которая при комнатной температуре составляет 12600 кг/м³. Энергия кристаллической решетки GfC равна 117,2·10⁵ кДж/кмоль.

Карбид гафния полностью растворяется в ортофосфорной, азотной и серной кислотах. При температуре около 2000°С он начинает взаимодействовать с тугоплавкими металлами — такими, как молибден, вольфрам, тантал и ниобий.

Физические свойства карбида гафния GfC
Молекулярная масса	190,5
Тип решетки	Кубическая
Плотность, кг/м³	12600
Температура плавления, °С	3890±150
Температура кипения, °С	4160
Средний ТКЛР в интервале 20-1200°С, α·10⁶, град^-1	6,1
Молярная теплоемкость при 20°С, кДж/(кмоль·град)	35,3

Теплопроводность карбида гафния с нулевой пористостью при температуре 300°С равна 9,2 Вт/(м·град). При нагревании коэффициент теплопроводности GfC увеличивается. Удельная теплоемкость карбида гафния относительно невысока и при росте температуры слабо увеличивается.

Удельная теплоемкость и теплопроводность карбида гафния при температуре от 300 до 1200°С
	300	400	600	800	1000	1200
Удельная массовая теплоемкость, Дж/(кг·град)	251	251	255	268	281	297
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град)	9,2	10	11,7	13,8	15,9	17,2

Карбиды хрома

Таблица содержит физические свойства карбидов хрома различного состава. Соединения с формулой Cr₂₃C₆ и Cr₃C₂ имеют серый цвет; Cr₇C₃ — серебристый.

Карбиды хрома Cr₂₃C₆ и Cr₇C₃ нерастворимы в царской водке. После длительного нагрева при 730…870°С карбид Cr₇C₃ превращается в Cr₂₃C₆. Карбид Cr₃C₂ нерастворим в воде. Изделия из него также практически нерастворимы в кислотах, их смесях и растворах щелочей. Однако, он может взаимодействовать с цинком при температуре 940°С. Температура начала окисления Cr₃C₂ составляет 900…1000°С.

Физические свойства карбидов хрома Cr₄C, Cr₂₃C₆, Cr₇C₃, Cr₃C₂
Свойства/карбид	Cr₄C	Cr₂₃C₆	Cr₇C₃	Cr₃C₂
Молекулярная масса	220	1265	400	180
Тип решетки	Кубическая	Кубическая	Гексагональная	Ромбическая
Плотность, кг/м³	—	6970	6920	6680
Температура плавления, °С	1520	1550	1700±50	1890 (разлаг.)
Средний ТКЛР в интервале 20-800°С, α·10⁶, град^-1	—	10,1	10	10,3
Удельная массовая теплоемкость при 20°С, Дж/(кг·град)	—	493	523	546
Молярная теплоемкость при 20°С, кДж/(кмоль·град)	—	84	209	98
Коэффициент теплопроводности при 20°С, Вт/(м·град)	—	18,7	16,6	16,2

Карбид титана TiC

Карбид титана TiC представляет собой соединение светло-серого цвета с металлическим блеском. Он химически инертен при комнатной температуре: плохо растворяется в кислотах, их смесях и некоторых щелочах в холодном и нагретом состояниях.

При высоких температурах (выше 2500°С) начинает реагировать с азотом. При взаимодействии с водородом обезуглероживается. Кроме того, окисляется углекислым газом при температурах выше 1200°С. Температура активного окисления карбида титана составляет 1100…1200°С.

Область температурной устойчивости TiC достигает 3140°С, он высокостоек в расплавленных легкоплавких металлах и металлах типа меди, алюминия, латунях, чугунах и сталях. Степень черноты карбида титана равна 0,9 (при длине волны 0,655 мкм).

Физические свойства карбида титана TiC
Молекулярная масса	59,9
Тип решетки	Кубическая
Плотность, кг/м³	4930
Температура плавления, °С	3147±50
Температура кипения, °С	4305
Твердость по шкале Мооса	8-9
Средний ТКЛР в интервале 20-2700°С, α·10⁶, град^-1	9,6
Молярная теплоемкость при 20°С, кДж/(кмоль·град)	33,7
Удельная массовая теплоемкость при 25°С, Дж/(кг·град)	842
Коэффициент теплопроводности при 20°С, Вт/(м·град)	34…39
Удельное электрическое сопротивление при 20°С, ρ·10⁸, Ом·м	60

Карбиды вольфрама W₂C и WC

Карбиды вольфрама W₂C и WC представляют собой соединения серого цвета. Область температурной устойчивости для W₂C составляет до 2750°С; для WC — до 2600°С. Тонкий порошок WC быстро окисляется на воздухе при 500…520°С. Температура начала окисления грубого порошка WC составляет 595°С. При 700°С изменение массы карбида вольфрама WC в результате часового окисления составляет 8,3 мг/(см²·ч).

При комнатной температуре порошок карбида вольфрама практически не растворяется в сильных концентрированных кислотах. Однако он почти полностью растворим в кипящих H₂SO₄ и HNO₃. При температуре 940°С WC слабо взаимодействует с расплавом цинка.

Физические свойства карбидов вольфрама W₂C, WC
Свойства/карбид	W₂C	WC
Молекулярная масса	379,7	195,9
Тип решетки	Гексагональная
Плотность, кг/м³	1720	1560
Температура плавления, °С	2730±15	2720
Температура кипения, °С	6000
Твердость по шкале Мооса	9-10	9
Средний ТКЛР в интервале 20-2000°С, α·10⁶, град^-1	5,8
Удельная массовая теплоемкость в интервале 0-100°С, Дж/(кг·град)	—	184
Молярная теплоемкость при 25°С, кДж/(кмоль·град)	—	36
Коэффициент теплопроводности при 20°С, Вт/(м·град)	29,3	197

Карбид кальция CaC₂

В таблице приведены физические свойства карбида кальция CaC₂. По своим оптическим свойствам химически чистый карбид кальция — большие, почти бесцветные кристаллы с голубоватым оттенком. Технический CaC₂ в зависимости от степени чистоты имеет серый, коричнево-желтый или черный цвет.

Предел температурной устойчивости для карбида кальция равен 2300°С. При температуре 20°С он полностью растворяется в воде (с выделением ацетилена) и концентрированной соляной кислоте.

Физические свойства карбида кальция CaC₂
Молекулярная масса	64,1
Тип решетки	Тетрагональная, кубическая
Плотность, кг/м³	2100
Температура плавления, °С	2300 (разлаг.)
Удельная массовая теплоемкость при 25°С, Дж/(кг·град)	960
Молярная теплоемкость при 25°С, кДж/(кмоль·град)	61,3

Карбид циркония ZrC

Карбид циркония представляет собой соединение серого цвета с металлическим блеском. Он химически инертен при комнатной температуре: плохо растворяется в концентрированных кислотах, их смесях и некоторых щелочах, как в холодном, так и нагретом состоянии. Карбид циркония нерастворим в воде, однако взаимодействует с азотом с образованием нитридов.

Температура активного окисления ZrC составляет 1100…1200°С, область температурной устойчивости — до 3530°С. Карбид циркония стоек в расплавах меди и медных сплавов, стали, чугуна и легкоплавких металлов.

Физические свойства карбида циркония ZrC
Молекулярная масса	103,2
Тип решетки	Кубическая
Плотность, кг/м³	6730
Температура плавления, °С	3530
Температура кипения, °С	5100
Твердость по шкале Мооса	8-9
Средний ТКЛР в интервале 20-1100°С, α·10⁶, град^-1	6,74
Молярная теплоемкость при 20°С, кДж/(кмоль·град)	61,1
Удельная массовая теплоемкость при 25°С, Дж/(кг·град)	456
Коэффициент теплопроводности при 0°С, Вт/(м·град)	42
Удельное электрическое сопротивление при 20°С, ρ·10⁸, Ом·м	50

Карбиды ниобия Nb₂C и NbC

В таблице даны физические свойства карбидов ниобия Nb₂C и NbC. Плотный карбид ниобия NbC имеет серовато-коричневый или бледно-лиловый металлический цвет. Порошок NbC имеет фиолетовый оттенок.

Карбиды ниобия при комнатной температуре химически инертны, обладают высокой химической стойкостью к действию кислот и их смесей даже в нагретом состоянии. Однако, они растворимы в смеси плавиковой и азотной кислоты.

При нагревании на воздухе NbC слегка обезуглероживается. До температуры 2500°С он устойчив в атмосфере азота. Температура активного окисления карбида ниобия составляет 900…1000°С. Область температурной устойчивости — до 3890°С. Он стоек в расплавах металлов (Cu, Al), имеет высокую твердость по шкале Мооса.

Физические свойства карбидов ниобия Nb₂C и NbC
Свойства/карбид	Nb₂C	NbC
Молекулярная масса	197,8	105
Тип решетки	Гексагональная	Кубическая
Плотность, кг/м³	7860	7560
Температура плавления, °С	2927	3480
Температура кипения, °С	—	4500
Твердость по шкале Мооса	—	9-10
Средний ТКЛР в интервале 20-1100°С, α·10⁶, град^-1	6,5
Удельная массовая теплоемкость при 20°С, Дж/(кг·град)	315	355
Молярная теплоемкость при 25°С, кДж/(кмоль·град)	30,36	37,35
Коэффициент теплопроводности при 20°С, Вт/(м·град)	—	19
Удельное электрическое сопротивление при 20°С, ρ·10⁸, Ом·м	55	46

Источники:

Чиркин В. С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. М.: Атомиздат, 1967. — 474 с.
Кржижановский Р. Е., Штерн З. Ю. Теплофизические свойства неметаллических материалов (карбиды). Справочник. Л.: Энергия, 1976. — 120 с.

Теплопроводность металлов и сплавов: таблица

Все изделия, используемые человеком, способны передавать и сохранять температуру прикасаемого к ним предмета или окружающей среды. Способность отдачи тепла одного тела другому зависит от вида материала, через который проходит процесс. Свойства металлов позволяют передавать тепло от одного предмета другому, с определенными изменениями, в зависимости от структуры и размера металлической конструкции. Теплопроводность металлов — один из параметров, определяющих их эксплуатационные возможности.

Что такое теплопроводность и для чего нужна

Процесс переноса энергии атомов и молекул от горячих предметов к изделиям с холодной температурой, осуществляется при хаотическом перемещении движущихся частиц. Такой обмен тепла зависит от агрегатного состояния металла, через который проходит передача. В зависимости от химического состава материала, теплопроводность будет иметь различные характеристики. Данный процесс называют теплопроводностью, он заключается в передаче атомами и молекулами кинетической энергии, определяющей нагрев металлического изделия при взаимодействии этих частиц, или передается от более теплой части – к той, которая меньше нагрета.

Способность передавать или сохранять тепловую энергию, позволяет использовать свойства металлов для достижения необходимых технических целей в работе различных узлов и агрегатов оборудования, используемого в народном хозяйстве. Примером такого применения может быть паяльник, нагревающийся в средней части и передающий тепло на край рабочего стержня, которым выполняют пайку необходимых элементов. Зная свойства теплопроводности, металлы применяют во всех отраслях промышленности, используя необходимый параметр по назначению.

Понятие термического сопротивления и коэффициента теплопроводности

Если теплопроводность характеризует способность металлов передавать температуру тел от одной поверхности к иной, то термическое сопротивление показывает обратную зависимость, т.е. возможность металлов препятствовать такой передаче, иначе выражаясь, – сопротивляться. Высоким термическим сопротивлением обладает воздух. Именно он, больше всего, препятствует передаче тепла между телами.

Количественную характеристику изменения температуры единицы площади за единицу времени на один градус (К), называют коэффициентом теплопроводности. Международной системой единиц принято измерять этот параметр в Вт/м*град. Эта характеристика очень важна при выборе металлических изделий, которые должны передавать тепло от одного тела к другому.

Таблица 1

Металл	Коэффициент теплопроводности металлов при температура, °С
Металл	— 100	0	100	300	700
Алюминий	2,45	2,38	2,30	2,26	0,9
Бериллий	4,1	2,3	1,7	1,25	0,9
Ванадий	—	—	0,31	0,34	—
Висмут	0,11	0,08	0,07	0,11	0,15
Вольфрам	2,05	1,90	1,65	1,45	1,2
Гафний	—	—	0,22	0,21	—
Железо	0,94	0,76	0,69	0,55	0,34
Золото	3,3	3,1	3,1	—	—
Индий	—	0,25	—	—	—
Иридий	1,51	1,48	1,43	—	—
Кадмий	0,96	0,92	0,90	0,95	0,44 (400°)
Калий	—	0,99	—	0,42	0,34
Кальций	—	0,98	—	—	—
Кобальт	—	0,69	—	—	—
Литий	—	0,71	0,73	—	—
Магний	1,6	1,5	1,5	1,45	—
Медь	4,05	3,85	3,82	3,76	3,50
Молибден	1,4	1,43	—	—	1,04 (1000°)
Натрий	1,35	1,35	0,85	0,76	0,60
Никель	0,97	0,91	0,83	0,64	0,66
Ниобий	0,49	0,49	0,51	0,56	—
Олово	0,74	0,64	0,60	0,33	—
Палладий	0,69	0,67	0,74	—	—
Платина	0,68	0,69	0,72	0,76	0,84
Рений	—	0,71	—	—	—
Родий	1,54	1,52	1,47	—	—
Ртуть	0,33	0,09	0.1	0,115	—
Свинец	0,37	0,35	0,335	0,315	0,19
Серебро	4,22	4,18	4,17	3,62	—
Сурьма	0,23	0,18	0,17	0,17	0,21
Таллий		0,41	0,43	0,49	0,25 (400 ⁰)
Тантал	0,54	0,54	—	—	—
Титан	—	—	0,16	0,15	—
Торий	—	0,41	0,39	0,40	0,45
Уран	—	0,24	0,26	0,31	0,40
Хром	—	0,86	0,85	0,80	0,63
Цинк	1,14	1,13	1,09	1,00	0,56
Цирконий	—	0,21	0,20	0,19	—

От чего зависит показатель теплопроводности

Изучая способность передачи тепла металлическими изделиями выявлено, что теплопроводность зависит от:

вида металла;
химического состава;
пористости;
размеров.

Металлы имеют различное строение кристаллической решетки, а это может изменить теплопроводность материала. Так, например, у стали и алюминия, особенности строения микрочастиц влияют по-разному на скорость передачи тепловой энергии через них.

Коэффициент теплопроводности может иметь различные значения для одного и того же металла при изменении температуры воздействия. Это связано с тем, что у разных металлов градус плавления отличается, а значит, при других параметрах окружающей среды, свойства материалов также будут отличаться, а это отразится на теплопроводности.

Методы измерения

Для измерения теплопроводности металлов используют два метода: стационарный и нестационарный. Первый характеризуется достижением постоянной величины изменившейся температуры на контролируемой поверхности, а второй – при частичном изменении таковой.

Стационарное измерение проводится опытным путем, требует большого количества времени, а также применения исследуемого металла в виде заготовок правильной формы, с плоскими поверхностями. Образец располагают между нагретой и охлажденной поверхностью, а после прикосновения плоскостей, измеряют время, за которое заготовка может увеличить температуру прохладной опоры на один градус по Кельвину. Когда рассчитывают теплопроводность, обязательно учитывают размеры исследуемого образца.

Нестационарную методику исследований используют в редких случаях из-за того, что результат, зачастую, бывает необъективным. В наши дни никто, кроме ученых, не занимается измерением коэффициента, все используют, давно выведенные опытным путем, значения для различных материалов. Это обусловлено постоянством данного параметра при сохранении химического состава изделия.

Теплопроводность стали, меди, алюминия, никеля и их сплавов

Обычное железо и цветные металлы имеют разное строение молекул и атомов. Это позволяет им отличаться друг от друга не только механическими, но и свойствами теплопроводности, что, в свою очередь, влияет на применение тех или иных металлов в различных отраслях хозяйства.

Таблица 2

Сталь имеет коэффициент теплопроводности, при температуре окружающей среды 0 град. (С), равный 63, а при увеличении градуса до 600, он снижается до 21 Вт/м*град. Алюминий, в таких же условиях, наоборот – увеличит значение от 202 до 422 Вт/м*град. Сплавы из алюминия, будут также повышать теплопроводность, по мере увеличения температуры. Только величина коэффициента будет на порядок ниже, в зависимости от количества примесей, и колебаться в пределах от 100 до 180 единиц.

Медь, при изменении температуры в тех же пределах, будет уменьшать теплопроводность от 393 до 354 Вт/м*град. При этом, медь содержащие сплавы латуни будут иметь такие же свойства, как и алюминиевые, а значение теплопроводности будет изменяться от 100 до 200 единиц, в зависимости от количества цинка и других примесей в составе сплава латуни.

Коэффициент теплопроводности чистого никеля считается низким, он будет менять свое значение от 67 до 57 Вт/м*град. Сплавы с содержанием никеля, будут также иметь коэффициент с пониженным значением, который, благодаря содержанию железа и цинка, колеблется от 20 до 50 Вт/м*град. А наличие хрома, позволит понизить теплопроводность в металлах до 12 единиц, с небольшим увеличением этой величины, при нагреве.

Применение

Агрегатное состояние материалов имеет отличительную структуру строения молекул и атомов. Именно это оказывает большое влияние на металлические изделия и их свойства, в зависимости от назначения.

Отличающийся химический состав узлов и деталей из железа, позволяет обладать различной теплопроводностью. Это связано со структурой таких металлов как чугун, сталь, медь и алюминий. Пористость чугунных изделий способствует медленному нагреванию, а плотность медной структуры – наоборот, ускоряет процесс теплоотдачи. Эти свойства используют для быстрого отвода тепла или постепенного нагревания продукции инертного назначения. Примером использования свойств металлических изделий является:

кухонная посуда с различными свойствами;
оборудование для пайки труб;
утюги;
подшипники качения и скольжения;
сантехническое оборудование для подогрева воды;
приборы отопления.

Медные трубки широко используют в радиаторах автомобильных систем охлаждения и кондиционеров, применяемых в быту. Чугунные батареи сохраняют тепло в квартире, даже при непостоянной подаче теплоносителя требуемой температуры. А радиаторы из алюминия, способствуют быстрой передаче тепла отапливаемому помещению.

При возникновении высокой температуры, в результате трения металлических поверхностей, также важно учитывать теплопроводность изделия. В любом редукторе или другом механическом оборудовании, способность отводить тепло, позволит деталям механизма сохранить прочность и не быть подвергнутыми разрушению, в процессе эксплуатации. Знание свойств теплопередачи различных материалов, позволит грамотно применить те или иные сплавы из цветных или черных металлов.

Оцените статью:

Рейтинг: 5/5 — 1 голосов

Низкая теплопроводность — титан — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Низкая теплопроводность — титан

Cтраница 1

Низкая теплопроводность титана при сварке вызывает перегрев металла шва и околошовной зоны, что способствует росту размера зерна р-фазы на стадии нагрева и образованию хрупких фаз при охлаждении и старении. Необходима оптимизация режимов сварки, которая выражается в снижении погонной энергии для а и псевдо-а-с плавов и в увеличении погонной энергии для ( а Р) — сплавов. [1]

Низкая теплопроводность титана и его способность образовывать ненавивающуюся стружку являются причиной существенных особенностей механической обработки титана и его сплавов. При резании титана грани режущего инструмента могут нагреваться до высоких температур. Для уменьшения нагрева применяют острозаточенный инструмент и подают значительное количество охлаждающей и смазывающей жидкости. Наилучшие режущие свойства при обработке точением, фрезерованием и сверлением имеют инструменты из твердых сплавов ВК. [2]

Низкая теплопроводность титана способствует увеличению времени п быва-ния шва и околошовной зоны при высоких температурах. Например, время пребывания околошовной зоны на титане выше температуры а — р превращения превосходит аналогичный параметр для стали в 2 5 — 3 раза. Чтобы преодолеть указанное затруднение, сварку выполняют при минимально возможной погонной энергии. [3]

Низкая теплопроводность титана затрудняет его применение в условиях больших термических градиентов и при работе на термическую усталость. Однако этот недостаток титана несколько компенсируется его небольшим коэффициентом термического расширения. [4]

Низкая теплопроводность титана и его способность образовывать ненавивающуюся стружку обусловливают существенные особенности его механической обработки. При резании титана грани режущего инструмента могут нагреваться до высоких температур. Для уменьшения нагрева применяют острозаточенный инструмент и подают значительное количество охлаждающей и смазывающей жидкости. Для обработки титана и его сплавов точением, фрезерованием и сверлением рекомендуется применять инструмент из твердых сплавов ВК. [5]

Низкая теплопроводность титана и его способность образовывать ненавивающуюся стружку вызывают существенные особенности при механической обработке титана и его сплавов. Несмотря на то, что при резании титановых сплавов общее выделение тепла меньше, чем при обработке других, более пластичных материалов, грани режущего инструмента нагреваются до высоких температур. Приваривание титана к контактирующим поверхностям инструмента и налипание на них приводят к изменению геометрических параметров резца и дальнейшему повышению температуры. Для уменьшения нагрева при резании применяют острозаточенный инструмент и подают значительное количество охлаждающей и смазывающей жидкостей. Материал инструментов должен иметь хорошие сопротивление истиранию, теплоемкость, высокую ударную вязкость, прочность при изгибе. [7]

Низкая теплопроводность титана ( почти в 13 раз меньше, чем у алюминия и в четыре раза меньше, чем у железа) затрудняет его применение в условиях больших термических градиентов и при работе на термическую усталость. Однако этот недостаток частично компенсируется его сравнительно низким коэффициентом термического расширения. [9]

Из-за низкой теплопроводности титана следует несколько увеличить площадь поверхности охлаждения или уменьшить толщину трубок до 0 5 — 0 7 мм по сравнению с 1 0 — 1 2 мм для трубок из медных сплавов. [10]

Несмотря на рравнительно низкую теплопроводность титана, площадь поверхности трубной системы конденсатора турбин, выполненной из этого металла, при одной и той же тепловой нагрузке оказывается почти такой же, как у конденсаторов турбин с латунными трубками. Это обстоятельство обусловлено, во-первых, возможностью использования в конденсаторах турбин титановых трубок с меньшей толщиной стенки, чем она предусмотрена у латунных: по условиям прочности и коррозионной стойкости средняя толщины титановых трубок составляет 0 6 — 0 7, латунных 1 0 — 1 2 мм. [11]

Дополнительные затруднения при сварке создает большая склонность титановых с

Теплопроводность титана: Теплопроводность, плотность и другие физические свойства титана Ti – Титан. Свойства, применение, марки, химический состав. Сплавы титана