Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2014 » Декабрь » 18 » Титан. Металл будущего.
19:29
Титан. Металл будущего.

   Ранее мы познакомились с технологией алюминия и ряда его сплавов, сегодня коснемся очень важного соседа алюминия по области применения. Несмотря на то, что титан открыт сравнительно давно, его возможности в промышленном масштабе не до конца раскрыты и сегодня. Титан, практически одновременно и независимо друг от друга, открыт двумя научными сотрудниками, англичанином У. Грегором (1791 г.) и немцем М. Г. Клапротом (1795 г.). Элемент был восстановлен из двух богатых титаном минералов: рутил и анотаз. При обогащении руды химикам пришлось работать с диоксидом титана (TiO2) в виде тонкого порошка.

   Несмотря на сравнительно большое распространение в природе (10-е место, почти 0,6% от массы земной коры), титан достаточно трудно добывать в промышленном масштабе. Это связано как со склонностью титановых руд образовывать разбросанные россыпи с низким содержанием соединений титана. Оксид и соли титана немагнитны и накапливаются в значительных количествах лишь в глинистых отложениях осадочных пород. Что осложняет концентрирование руды перед восстановлением.

   Процесс получения титана изрядно осложняет высокая химическая активность титана и большой список примесей, сопутствующих ему в титановой руде. Методика получения основана на аккуратном восстановлении концентрата руды углеродом кокса, при этом железо и менее активные металлы переходят в жидкий расплав, а титан в виде диоксида и частично силиката, остается в шлаковом слое. Шлак очищают обработкой концентрированной серной кислотой с последующим прокаливанием продукта, или обработкой хлором. При этом получается или диоксид титана или хлорид титана (IV). Восстановлением данных продуктов получают пористую титановую губку, которая и подвергается дальнейшему рафинированию.

   В целом, процесс получения и очистки титана достаточно трудоемкое и дорогостоящее занятие. Несмотря на достижения в области машиностроения и автоматизации производственных процессов, титан сегодня стоит в разы дороже некоторых цветных металлов и их сплавов.

   Титан без легирующих добавок практически не применяется в промышленности из-за сравнительно малой твердости и, главное, сложности получения в чистом виде. Малейшие посторонние примеси сильно влияют на механические и коррозионные свойства чистого титана. Технический титан, получаемый по промышленным регламентам стран СНГ, содержит, в зависимости от сорта, 0,1 – 0,5% примесей. Главными примесями в титане являются: марганец, железо, углерод, кремний, алюминий, никель и др. элементы. Примеси снижают эластичность титана, одновременно повышая его твердость. С углеродом и кремнием титан образует очень твердые солевые соединения, по аналогии с цементитом сталей.

   Чистый титан имеет температуру плавления 1660*С, плотность 4,5 гр./см3 и предел текучести σв = 51 кг/мм2 при относительном удлинении растяжения около 32 – 35%. Плотность титана находится посередине между плотностью алюминия (2,7) и железа (7,8), что обуславливает его использование для изготовления высокопрочных деталей, от которых требуется минимальная масса. Из титановых сплавов изготавливают детали авиационных двигателей, пластины бронежилетов, каски, каркас и обшивку боевых вертолетов, силовые элементы экранопланов, детали судов на подводных крыльях, вездеходов, ракетной техники и ряда других транспортных средств.

   Титановые сплавы обладают высокой стойкостью к коррозии в пресной и морской воде, а так же, в ряде кислот. Наиболее широкое применение получили сплавы титана с алюминием, ванадием, хромом и углеродом. Так же используются сплавы с молибденом, вольфрамом, марганцем, ниобием, танталом, оловом и др. элементами.

   Все титановые сплавы хорошо обрабатываются давлением и резанием, но, сварка осуществляется только в атмосфере инертных газов. Технический титан, содержащие не более 0,5% примесей, имеет прочность σв = 55 – 75 кг/мм2 при относительном удлинении в приделах 21 – 25%.

   Для большинства деформируемых сплавов титана, используемых в машиностроении характерна прочность σв = 100 – 110 кг/мм2 и относительное удлинение при растяжении 10 – 15%. Сплавы подвергают термической обработке для придания большей эластичности и ударной вязкости. С течением времени свойства титановых сплавов могут изменяться, для предотвращения этого явления широко используют искусственное старение в специальных печах. Кроме того, подбор качественного и количественного состава титанового сплава позволяет нивелировать его основные недостатки. Но, об этом мы поговорим в беседе, посвященной титановым сплавам.

   Набор уникальных свойств титановых сплавов делает их ценнейшими материалами для современной химической промышленности и машиностроения.

Категория: Металлургия | Просмотров: 977 | Добавил: Chemadm | Теги: конструкционные материалы, цветные металлы, технология металлов | Рейтинг: 5.0/5
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]