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.

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.

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.