Trong ngành cơ khí và gia công chính xác, Titan (Titanium) được mệnh danh là “vua của các kim loại nhẹ” nhờ tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cực kỳ ấn tượng. Tuy nhiên, khi tính toán vật tư cho các dự án hàng không, y tế hay đóng tàu, các kỹ sư cần một con số chính xác.
Vậy khối lượng riêng của Titan là bao nhiêu? Nó nhẹ hơn thép bao nhiêu lần? Bài viết này sẽ cung cấp thông số kỹ thuật chuẩn nhất cho bạn.
1. Khối lượng riêng của Titan là bao nhiêu?
Theo các tài liệu vật lý chuẩn quốc tế, khối lượng riêng (Density) trung bình của Titan nguyên chất là:
D = 4.51 g/cm³
(Hoặc 4510 kg/m³)
Lưu ý: Đối với các loại hợp kim Titan (thường dùng trong công nghiệp), con số này có thể dao động nhẹ từ 4.43 g/cm³ đến 4.85 g/cm³ tùy thuộc vào thành phần kim loại đi kèm (như Nhôm, Vanadi, Molypden…).
Trọng lượng riêng của Titan
Nếu bạn cần tính Trọng lượng riêng (đơn vị N/m³), ta áp dụng công thức: Trọng lượng riêng = Khối lượng riêng x 9.81 (thường làm tròn là x10).
- Trọng lượng riêng của Titan ≈ 45.000 N/m³.
2. So sánh khối lượng của Titan với Thép, Nhôm và Vàng
Để dễ hình dung Titan “nhẹ” như thế nào, hãy xem bảng so sánh dưới đây. Đây là yếu tố quyết định tại sao Titan được chọn làm vỏ máy bay thay vì thép.
| Vật liệu | KLR (g/cm³) | So sánh với Titan |
|---|---|---|
| Titan (Ti) | 4.51 | – |
| Nhôm (Al) | 2.70 | Titan nặng hơn Nhôm khoảng 60%. |
| Thép (Steel) | 7.85 | Titan nhẹ hơn Thép khoảng 45%. |
| Đồng (Cu) | 8.96 | Titan chỉ nặng bằng 1/2 Đồng. |
| Vàng (Au) | 19.32 | Titan nhẹ hơn Vàng gấp 4 lần. |
Nhận xét:
- Titan nặng hơn Nhôm nhưng cứng hơn Nhôm gấp nhiều lần.
- Titan nhẹ hơn Thép gần một nửa nhưng độ cứng tương đương (hoặc hơn thép thường).
- Đây chính là lý do các dòng iPhone Pro hay Apple Watch chuyển sang dùng vỏ Titan: Nhẹ hơn thép (cầm không mỏi tay) nhưng bền hơn nhôm.
3. Công thức tính khối lượng Titan tấm, tròn đặc
Khi bạn cần mua phôi Titan, các nhà cung cấp thường báo giá theo kg. Để ước lượng chi phí, bạn cần tính khối lượng dựa trên kích thước.
Công thức tổng quát:
3.1. Tính khối lượng Titan tấm
Dành cho các tấm Titan dạng phẳng, hình chữ nhật.
Công thức:
Khối lượng (kg) = T (mm) x R (m) x D (m) x 4.51
Trong đó:
- T: Độ dày tấm (mm)
- R: Chiều rộng (mét)
- D: Chiều dài (mét)
- 4.51: Tỷ trọng của Titan
Ví dụ: Tấm Titan dày 2mm, rộng 1m, dài 2m.
=> Khối lượng = 2 x 1 x 2 x 4.51 = 18.04 kg.
3.2. Tính khối lượng Titan tròn đặc (Cây láp tròn)
Dành cho các thanh Titan tròn dùng để tiện, phay.
Công thức:
Khối lượng (kg) = Đường kính (mm)² x Dài (m) x 0.00354
Trong đó:
- Đường kính: Tính bằng mm
- Dài: Chiều dài cây tính bằng mét
- 0.00354: Hệ số chuyển đổi riêng của Titan
Ví dụ: Cây Titan phi 10 (đường kính 10mm), dài 1m.
=> Khối lượng = 10² x 1 x 0.00354 = 100 x 0.00354 = 0.354 kg.
4. Tại sao khối lượng riêng của Titan lại quan trọng?
Con số 4.51 g/cm³ có ý nghĩa sống còn trong các ngành công nghiệp mũi nhọn:
- Hàng không vũ trụ: Giảm 1kg trọng lượng máy bay giúp tiết kiệm hàng tấn nhiên liệu trong suốt vòng đời. Titan giúp máy bay nhẹ hơn thép nhưng vẫn chịu được áp suất lớn.
- Y tế (Cấy ghép): Xương nhân tạo làm bằng Titan có trọng lượng gần tương đồng với xương thật, giúp bệnh nhân vận động tự nhiên, không có cảm giác “nặng nề”.
- Thể thao: Một chiếc xe đạp khung Titan giúp vận động viên tiết kiệm sức lực đáng kể so với khung thép mà không lo bị gãy như khung Carbon.
Xem thêm: Thép Titan Có Gỉ Không? Có Bị Đen Không? Sự Thật Về Độ Bền Của Titan
5. Kết luận
Như vậy, khối lượng riêng của Titan là 4.51 g/cm³ (hay 4510 kg/m³). Đây là thông số lý tưởng cân bằng giữa trọng lượng nhẹ và độ bền siêu hạng.
Hy vọng qua bài viết này, bạn đã nắm được cách tính toán khối lượng vật tư Titan cho dự án của mình. Nếu bạn cần tra cứu thêm về khối lượng riêng của thép hay các loại vật liệu khác, hãy tham khảo các bài viết kỹ thuật tại website của chúng tôi.