Введение
Титановый гидрид обычно относится к неорганическому соединению TiH2 и связанным с ним нестехиометрическим материалам. Он продается в виде стабильного серого/черного порошка, который используется в качестве добавки при производстве спеченных магнитов Alnico, при спекании порошкообразных металлов, производстве металлической пены, производстве порошкообразного металлического титана и в пиротехнике. Это сплав титана, водорода и, возможно, других элементов. Если водород является основным легирующим элементом, его содержание в гидриде титана составляет от 0,02% до 4,0% по весу. Сплавные элементы, намеренно добавленные для изменения характеристик гидрида титана, включают галлий, железо, ванадий и алюминий.
Titanium hydride normally refers to the inorganic compound |TiH2 and related nonstoichiometric materials. It is commercially available as a stable grey/black powder, which is used as an additive in the production of Alnico sintered magnets, in the sintering of powdered metals, the production of metal foam, the production of powdered titanium metal and in pyrotechnics. it is an alloy of titanium, hydrogen, and possibly other elements. When hydrogen is the main alloying element, its content in the titanium hydride is between 0.02% and 4.0% by weight. Alloying elements intentionally added to modify the characteristics of titanium hydride include gallium, iron, vanadium, and aluminium.
Реакции
На TiH1.95 не влияет вода и воздух. Он медленно атакуется сильными кислотами и разлагается гидрофториновой и горячей серной кислотами. Он быстро реагирует с окислителями, и эта реактивность привела к использованию гидрида титана в пиротехнике.
Структура
По мере приближения TiH {x} до стехиометрии, она принимает искаженную телоцентрированную тетрагональную структуру, называемую формой ε с осевым соотношением менее 1. Этот состав очень нестабилен в отношении частичного термического разложения, если только он не поддерживается в атмосфере чистого водорода. В противном случае, композиция быстро разлагается при комнатной температуре до приблизительного состава TiH1.74. Эта композиция принимает фторитную структуру, и называется формой δ, и только очень медленно термически разлагается при комнатной температуре до приблизительного состава TiH1.47, в этот момент начинают появляться включения шестиугольной плотной упакованной формы α, которая является той же формой, что и чистый титан. Эволюция дигидрида из титанового металла и водорода была изучена в некоторых подробностях. Титан имеет шестиугольную структуру с плотной упаковкой (hcp) при комнатной температуре. Водород первоначально занимает тетраэдрические интерстициальные участки в титане. По мере приближения соотношения H/Ti к 2, материал принимает форму β в кубическую форму с центральным лицом (fcc), δ, атомы H в конечном итоге заполняют все тетраэдрические участки, чтобы дать ограничивающую стехиометрию TiH2. Различные этапы описаны в таблице ниже. + Температура приблизительно 500 °C, взято из иллюстрацииФазовый вес % HAатомный % HаиTiH {x}АиС Металлическая решеткаα0 0.20 8АиTiH0 При быстром затухании α гидрида титана с содержанием водорода 0,02 0,06% он образует гидрид титана γ, поскольку атомы "замерзают" на месте, когда структура клетки меняется с hcp на fcc. Титан имеет тетрагональную (bct) структуру. Кроме того, не происходит никаких изменений в составе, поэтому атомы обычно сохраняют своих соседей.
If titanium hydride contains 4.0% hydrogen at less than around 40 °C then it transforms into a body centred tetragonal (bct) structure called ε titanium. When α titanium hydride with a hydrogen content of 0.02 0.06% is quenched rapidly, it forms into γ titanium hydride, as the atoms "freeze" in place when the cell structure changes from hcp to fcc. γ Titanium takes a body centred tetragonal (bct) structure. Moreover, there is no compositional change so the atoms generally retain their same neighbours.
Упругость водорода в титане и титановых сплавах
Поглощение водорода и образование гидрида титана являются источником повреждения титана и титановых сплавов. Этот процесс хрупкости водорода вызывает особую озабоченность, когда титан и сплавы используются в качестве конструкционных материалов, например, в ядерных реакторах. Упругость водорода проявляется в виде снижения пластичности и, в конечном итоге, расщепления поверхностей титана. Эффект водорода в значительной степени определяется составом, металлической историей и обработкой сплава Ti и Ti. Титан CP (коммерчески чистый: содержание Ti ≤ 99,55%) более восприимчив к атаке водорода, чем чистый титан α. Расслабление, наблюдаемое как снижение пластичности и вызванное образованием твердого раствора водорода, может возникать в CP титане при концентрациях до 30 40 ppm. Образование гидридов связано с наличием железа на поверхности сплава Ti. Гидридные частицы наблюдаются в образцах Ti и Ti сплавов, которые были сварены, и из-за этого сварка часто проводится под экраном инертного газа, чтобы уменьшить возможность образования гидрида. который обеспечивает определенную защиту водороду, поступающему в массу. Существует много типов процессов термической обработки гидрида титана. Наиболее распространенными являются отжигание и гашение. Отжигание - это процесс нагрева гидрида титана до достаточно высокой температуры, чтобы смягчить его. Этот процесс проходит в три фазы: восстановление, рекристаллизация и рост зерна. Температура, необходимая для отжига гидрида титана, зависит от типа отжига. Для предотвращения выброса газов отжига должна производиться в атмосфере водорода.