Titan și aliaje și proprietățile sale

Titan. Simbol element chimic Ti (lat. titan, deschis în 1795 și poartă numele eroului grec al Titan epic). Are un număr de secvență 22, greutate atomică de 47, 90, densitatea de 4, 5 g / cm 3 punctul de topire de 1668 ° C, un punct de fierbere de 3300 ° C

Titan există în două modificări: până la 882 ° C, într-o modificare # 945; o-ambalate aproape hexagonal rețea cristalină, în timp ce peste 882 ° C este de modificare stabilă # 946; o rețea cubică centrată pe corp.

Titanium combină de înaltă rezistență cu densitate scăzută și o rezistență ridicată la coroziune. Datorită acestui fapt, în multe cazuri, are avantaje considerabile asupra materialelor structurale majore, cum ar fi oțelul și aluminiul. Mai multe din aliaj de titan pentru putere de două ori oțelul la o densitate semnificativ mai mică și o mai bună rezistență la coroziune. Cu toate acestea, datorită conductivității termice scăzute face dificilă utilizarea pentru structuri și componente care funcționează în condiții de temperaturi extreme ridicate, și oboseala termică. Dezavantajele titan ca material de construcție ar trebui să includă, de asemenea, un modul relativ scăzut de elasticitate.

Proprietățile mecanice depind puternic de puritatea metalului și tratarea mecanică și termică precedent. De înaltă puritate titan are proprietăți de plastic bune.

Proprietatea caracteristică titan - capacitatea de a absorbi gazele active - oxigen, azot și hidrogen. Aceste gaze se dizolvă în anumite limite în titan. Deja cantități mici de oxigen și azot reduce proprietățile de plastic de titan. amestec insignifiant de hidrogen (0, 01-0, 005%) crește semnificativ fragilității titan.

În aer la titan rezistent la temperaturi normale. Atunci când este încălzit la 400-550 ° C, este acoperit cu un film de metal oxid-nitrură, care este susținută fix pe metal și îl protejează de oxidare în continuare. La temperaturi mai mari, crește viteza de dizolvare și oxidare a oxigenului din titan.

Titan reacționează cu azot, la temperaturi de peste 600 ° C pentru a forma un film de nitrură (TiN) și soluție solidă de azot din titan. Nitrură de titan are o duritate ridicată și se topește la 2950 ° C

Titan absoarbe hidrogen pentru a forma soluții solide și hibrizi (TIH și TIH 2). Spre deosebire de oxigen și azot, hidrogen aproape toate absorbit poate fi eliminat din titan prin încălzire într-un vid la 1000-1200 ° C,

Carbon și gazele cu conținut de carbon (CO, CH 4) reacționează cu titan la o temperatură ridicată (peste 1000 ° C), pentru a forma un dur și refractar carbură de titan TiC (punct de topire 3140 ° C). Adaosului de carbon afectează în mod semnificativ proprietățile mecanice ale titan.

Fluor, clor, brom și iod interacționează cu titan la temperaturi relativ scăzute (100-200 ° C). În această formă halogenuri volatile de titan.

Proprietățile mecanice ale titan într-o măsură mult mai mare decât celelalte metale, în funcție de viteza de aplicare a sarcinii. Prin urmare, titan teste mecanice trebuie să fie efectuate la o condiții mai strict reglementate și fixe decât încercări ale altor materiale de construcție.

Șoc titan viscozitatea crește substanțial în timpul recoacere în intervalul 200-300 ° C, modificări semnificative ale altor proprietăți nu se observă. Cea mai mare creștere titan ductilitate obținută după călire la temperaturi peste temperatura de transformare polimorfa și temperare ulterioară.

titan pur nu este un material rezistent la căldură, deoarece rezistența sa scade rapid odată cu creșterea temperaturii.

O caracteristică importantă a titanului este capacitatea sa de a forma soluții solide cu gazele atmosferice și hidrogenul. La încălzirea titan în aer pe suprafața sa, pe lângă scara de obicei, un strat constând dintr-o soluție solidă bazată pe # 945; - Ti (alfitirovanny strat), stabilizat cu oxigen, grosimea care depinde de temperatura și durata încălzirii. Acest strat are o temperatură de tranziție mai mare decât stratul de metal de bază și formarea sa pe suprafața pieselor sau produselor semifinite pot provoca ruperea casantă.

Titan, aliaje pe bază de titan sunt caracterizate prin rezistență ridicată la coroziune într-o atmosferă de aer în apă, apă rece și caldă naturale proaspete de mare (într-o placă din titan timp de 10 ani, în apa de mare nu apare și urme de rugină) precum și în soluții alcaline, săruri anorganice, acizi organici și compuși chiar la fierbere. Pentru rezistența la coroziune cum ar fi din oțel inoxidabil, titan, crom-nichel. El nu se corodează în apa de mare, fiind în contact cu aliaje din oțel inoxidabil și cupru-nichel. Rezistență ridicată la coroziune datorită formării de titan pe suprafața sa un strat dens omogen, care protejează metalul de interacțiune cu mediul. De exemplu, în acid sulfuric diluat (5%) la cameră rafturi temperatură de titan. Viteza de coroziune cu creșterea concentrației crește acide, atingând un maxim de 40%, apoi scade la minimum 60%, atinge un al doilea vârf de la 80%, iar apoi din nou coborâtă.

În acid clorhidric diluat (5-10%), la temperatura camerei, este suficient rack-uri de titan. Odată cu creșterea concentrației de acid și de temperatură, viteza de coroziune a crește titan rapid. titan în coroziunea acid clorhidric poate fi mult redusă adăugarea de cantități mici de oxidanți (HNO 3. KMnO 4. K 2 CrO 4. săruri de cupru, fier). Titanul este foarte solubil în acid fluorhidric. În soluții alcaline (concentrație 20%) în frig și încălzirea rafturilor de titan.

Deoarece materialul structural este titan cea mai mare aplicație în aviație, inginerie de rachete, în construcția de nave maritime, inginerie electrică și mecanică. Titan și aliajele sale posedă proprietăți de înaltă rezistență la temperaturi ridicate și, prin urmare, pot fi utilizate cu succes pentru fabricarea de piese supuse la încălzire la temperaturi ridicate. Deci, din aliajele sale sunt produse în afara aeronavei (motor nacela, eleroane, cârmele rândul său), și multe alte componente și piese de schimb - de la motor la piulițele și șuruburile. De exemplu, în cazul în care unul dintre motoarele pentru înlocuirea șuruburilor din oțel pentru titan, greutatea motorului va scădea cu aproape 100 kg.

Oxidul de titan utilizat pentru prepararea pigmenților de dioxid de titan. O astfel de merlan poate fi vopsit suprafață de mai multe ori mai mare decât aceeași cantitate de plumb sau oxid de zinc. În plus, dioxidul de titan nu este toxic. Titanium este utilizat pe scară largă în metalurgie, inclusiv ca element de aliere în oțeluri inoxidabile și rezistente la căldură. Aditivii de titan din aliaje de aluminiu, nichel și cupru crește puterea lor. Face parte din carbură de instrumente de tăiere pentru, și instrumente chirurgicale folosite cu succes realizate din aliaje de titan. Dioxid de titan este folosit pentru a spăla electrozii de sudură. tetraclorura de titan (tetraclorura) este utilizat în armată pentru a crea ecrane de fum, și în timp de pace pentru fumigație a plantelor în timpul înghețurile de primăvară.

În titan sub formă de praf electrice și radio este utilizat ca gaz captator - în timp ce încălzirea la 500 ° C viguros titan absoarbe gazele și, prin urmare, oferă un spațiu închis într-un vid înalt.

Titan, în unele cazuri, este un material indispensabil în industria chimică și în domeniul construcțiilor navale. Din ea produce piese destinate pentru pomparea lichidelor corozive, schimbătoare de căldură care funcționează în medii corozive, dispozitive pandantiv utilizate în diferite părți anodizare. Titanul este inert în electroliți și alte fluide utilizate în galvanizare și, prin urmare, potrivite pentru fabricarea diferitelor piese de băi de galvanizare. Acesta este utilizat pe scară largă în fabricarea de echipamente pentru centralele cu nichel-cobalt hidrometalurgie, deoarece are o rezistență ridicată la coroziune și eroziune în contact cu nichel și cobalt șlamul la temperaturi și presiuni ridicate.

Titanium este cel mai rezistent la oxidare medii. In reducerea mediile de titan corodează relativ repede datorită distrugerii filmului protector de oxid.

titan tehnic și aliajele sale sunt sensibile la toate metodele cunoscute de formare. Ele pot fi rulate în condiții reci și calde, stampilat, încrețite, sa cedeze la ambutisare adâncă, este extins. Titan și aliajele sale se prepară bare, tije, benzi, profile diferite laminate fără sudură tuburi, sârmă și folie.

rezistența la deformare la titanul este mai mare decât cea a oțelului structural sau aliaje de cupru și aluminiu. Titan și aliajele sale sunt prelucrate sub presiune aproximativ aceeași ca și gradul de oțel austenitic inoxidabil. Cel mai adesea titan este supus la forjare la 800-1000 ° C Pentru a proteja titanul de poluare a gazelor, căldură și tratament de presiune se efectuează în cel mai scurt timp posibil. Datorită faptului că la temperaturi> 500 ° C, hidrogenul difuzează în titan și aliajele sale cu o viteză foarte mare, încălzirea este efectuată într-o atmosferă oxidantă.

Titan și aliajele sale au prelucrabile mai mici similare cu oțeluri inoxidabile austenitice. Pentru toate tipurile de tăiere rezultatele cele mai de succes sunt realizate la viteze mici și o adâncime mare de tăiere, și atunci când se utilizează instrumente din oțel de mare viteză sau de carbură de tăiere. Datorită reactivitatea ridicată a titanului cu sudură de temperatură ridicată se efectuează într-o atmosferă de gaz inert (heliu, argon). Astfel, protejat de reactie cu atmosfera, iar gazul trebuie nu numai metalul sudat topit, dar piesele puternic încălzite produse sudate.

Unele dificultăți tehnice apar în producția de titan și aliaje de titan piese turnate.