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1.鈦的原子結(jié)構(gòu)

鐵在元素周期表中位于W。族第四長(zhǎng)周期中，原子序數(shù)為22,原子核半徑為5x10一”cm,鈦原子的22個(gè)外層電子在各電子層的分布為一s22s22p63s23少3d 24s'，其特點(diǎn)是d電子層不充滿，屬于過(guò)渡金屬。鈦原子的價(jià)電子是4s23d2 ,鈦的氧化鈦?zhàn)罡邇r(jià)通常是正四價(jià)。鐵原子半徑和離子半徑如下:

鈦的相對(duì)原子質(zhì)量是47.90，其主要五種穩(wěn)定的同位素相對(duì)原子質(zhì)量有46 ,47 ,48 ,49 ,50 ,其中相對(duì)原子質(zhì)量為48的同位素在自然界中的相對(duì)含量最高，達(dá)到了73.45%。還有八種不穩(wěn)定的微量同位素，它們的同位素相對(duì)原子質(zhì)量有42,43,44,45,51,52 ,53 ,54

1.1.2鈦的物理性能

1.1.2.1鈦晶體結(jié)構(gòu)及相轉(zhuǎn)變

鈦有兩種同素異構(gòu)體即a相和日相，其同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度為882.5℃，在轉(zhuǎn)變溫度以下為密排六方結(jié)構(gòu)(hcp)的a相，而在882.5℃以上為體心立方結(jié)構(gòu)(bee)的日相。a-Ti在25℃時(shí)的點(diǎn)陣常數(shù)為a=(0.29503 1 0.00004) nm, c二(0.46831 1 0.00004) nm ,c/a = 1.5873 1 0. 0004;日- Ti在25℃時(shí)的點(diǎn)陣常數(shù)為a二(0.32320士0.00001) nm，在900℃時(shí)的點(diǎn)陣常數(shù)為a二(0.33065士0. 00001) nm。由于a-Ti的c/a比值小于理想橢球形軸比1.633，所以鈦是具有可鍛性的金屬。

鈦的晶型轉(zhuǎn)變潛熱為3.68一3. 97 kJ/mold鈦的熔點(diǎn)為(1668t4)℃，鐵的溶化潛熱范圍是15.46一20.9 kJ/mol,熔點(diǎn)時(shí)液態(tài)鈦的表面張力為1.588 N/m,1730℃時(shí)液態(tài)鈦的動(dòng)力私度為8.9 x10 -S m2/s,鈦的沸點(diǎn)為(3260土20) 9C，氣化潛熱為428.5 -470. 3 kJ/mold鈦的臨界溫度大約為4350`C，臨界壓力為

113 MPao

1.1.2.2密度和線膨脹系數(shù)

在20℃時(shí)，a-Ti的密度為4.500 -4.516擴(kuò)c耐。因?yàn)殁伵c氧形成間隙固溶體，其晶格發(fā)生明顯畸變，所以隨著鈦中氧含量的增加，其密度隨之增加。室溫(20CC)時(shí)，純鈦的密度為4.50 g/cm' a900℃時(shí)，R-Ti的密度為4.32歲cm',1000℃時(shí)為4. 30 g/cm';熔化態(tài)(在熔點(diǎn)溫度)為(4. 11 t 0.08 )歲emscm 0

a-Ti單晶的線膨脹系數(shù)是各向異性的。在0℃時(shí)，a軸方向?yàn)?/span>7.34 x 10 -6/cC ,。軸方向?yàn)?/span>8.9 x 10 -6/c由于。軸方向的線膨脹系數(shù)比a軸方向大，所以六方晶胞軸比c/a值隨溫度的升高而增加。在20一300℃時(shí)，a- Ti的平均線膨脹系數(shù)為8.2x10℃。

1.1.2.3導(dǎo)熱性能

鐵的異熱性能較差，其導(dǎo)熱系數(shù)比不銹鋼略低。鈦的導(dǎo)熱性能與純度有關(guān)，其隨雜質(zhì)元素含量的增加而降低。

工業(yè)純鈦的導(dǎo)熱系數(shù)在0一250 K時(shí)，隨著溫度的升高逐漸增力II，在250 K達(dá)到最大值(17.56 W/(m·K))。高于250 K時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)隨著溫度的升高略有減少，大約在580 K時(shí)達(dá)到最小值(16.89 W/ ( m·K))。

1.1.2.4導(dǎo)電性能

鐵的導(dǎo)電性能較差，近似于不銹鋼，僅為銅電導(dǎo)率的3.1%,,鈦的電導(dǎo)率隨所含雜質(zhì)元素的增加而降低。純度最高的碘化法鈦的電阻率p=0.45 51Z·m,隨溫度升高電阻率增加。20℃時(shí)，工業(yè)純鈦的電阻率為0.556悶·m。

當(dāng)發(fā)生+--"R相轉(zhuǎn)變時(shí)，電導(dǎo)率下降，13-Ti的平均電阻率為ps0.165n.m,

1.1.2.5超導(dǎo)性

鈦的超導(dǎo)性對(duì)由雜質(zhì)(氧、氮、碳、鐵等)元素和冷加工引起的晶格內(nèi)應(yīng)變是極敏感的，屬于“硬超導(dǎo)體”。純鈦的超導(dǎo)臨界溫度為0.38 -0.4 K。研究表明.當(dāng)溫度接近絕對(duì)零度時(shí)，飲具有超導(dǎo)性。

1.1.2.6磁性質(zhì)

金屬鈦是順磁性物質(zhì)，它的磁化率隨溫度的升高而增加。加℃時(shí)，a-Ti的磁化率為(3.2土0.4) x10。