Титан и неговите сплави и свойства
Titanium. Химическа символ елемент Ti (лат. Titanium, открита през 1795 и е кръстен на гръцкия герой на епичната Титан). Има пореден номер 22, атомно тегло от 47, 90, плътност от 4, 5 г / см 3, точка на топене 1668 ° С, точка на кипене от 3300 ° С
Титанов съществува в две модификации: до 882 ° С в модификация # 945; шестоъгълна плътно опаковани кристална решетка, а над 882 ° С е стабилна модификация # 946; кубична решетка тяло в центъра.
Титанов комбинира висока якост с ниска плътност и висока устойчивост на корозия. Поради това, в много случаи, има значителни предимства пред основните структурни материали като стомана и алуминий. Няколко титанова сплав за якост два пъти на стоманата при значително по-ниска плътност и по-добра устойчивост на корозия. Въпреки това, поради ниската топлопроводимост го прави трудно да се използва за конструкции и компоненти, работещи в условия на високи температурни крайности, както и топлинна умора. Недостатъците на титан като материалът на строителство трябва да включват относително нисък модул на еластичност.
Механичните свойства силно зависят от чистотата на метала и предходната механична и термична обработка. титанов висока чистота има добри пластмасови свойства.
Характерните собственост на титан - способността да абсорбира активни газове - кислород, азот и водород. Тези газове се разтварят в определени граници в титан. Вече малки количества кислород и азот намалява пластмасови свойства на титан. Незначително смес на водород (0, 01-0, 005%) значително повишава крехкостта на титан.
В въздух при нормално устойчиви температура титан. Когато загрява до 400-550 ° С е покрит с метален оксид-нитрид филм, който е неподвижно закрепен към метал и я предпазва от по-нататъшно окисление. При по-високи температури увеличава скоростта на окисляване и разтваряне на кислород в титан.
Титанов реагира с азот при температура над 600 ° С за образуване на нитрид филм (TIN) и твърд разтвор на азот в титан. Титанов нитрид има висока твърдост и се топи при 2950 ° С
Титанов поглъща водород за образуване на твърди разтвори и хибриди (ТИХ и ТИХ 2). За разлика от кислород и азот, почти всички абсорбира водород може да бъде отстранен от титан чрез загряване във вакуум при 1000-1200 ° С
Въглероден и въглерод-съдържащи газове (CO, CH 4) реагира с титанов при висока температура (над 1000 ° С), за да се образува твърд и огнеупорен титанов карбид TiC (точка на топене 3140 ° С). Сместа от въглероден оказва значително влияние върху механичните свойства на титан.
Флуоро, хлоро, бромо и йодо взаимодейства с титанов при относително ниски температури (100-200 ° С). В тази форма летливи халогениди на титан.
Механичните свойства на титан в много по-голяма степен, отколкото другите метали, в зависимост от скоростта на прилагане на натоварването. Ето защо, титаниеви механични изпитвания трябва да се извършват на едно по-строго регулирани и фиксирани условия от проучвания на други строителни материали.
Шок титанови вискозитета увеличава значително време отгряване в диапазона 200-300 ° С, не се наблюдават значителни промени в други свойства. Най-голямото увеличение пластичност титан постига след охлаждане от температури над температурата на полиморфна трансформация и последващо темпериране.
Pure титан не е топлоустойчиви материали, тъй като неговото съдържание бързо намалява с повишаване на температурата.
Важна особеност на титан е неговата способност да образуват твърди разтвори с атмосферни газове и водород. При нагряване на титан във въздуха на повърхността си, освен обичайните скалата, слой, състоящ се от твърд разтвор, на базата на # 945; - Ti (alfitirovanny слой), стабилизиран чрез кислород, дебелината на които зависи от температурата и продължителността на нагряване. Този слой има по-висока температура на преход от неблагороден метал слой и неговото формиране на повърхността на части или полуготови продукти може да причини крехко разрушаване.
Титан и титанови сплави на базата се характеризират с висока устойчивост на корозия в атмосфера на въздух в естествена топла и студена прясна вода, морска вода (в плоча, направена от титан в продължение на 10 години в морската вода не се появи и ръжда следа), както и в алкални разтвори, неорганични соли, органични киселини и съединения, дори при кипене. За корозионна устойчивост като титанов хром-никел неръждаема стомана. Той не корозира в морската вода, които са в контакт с неръждаема стомана и мед-никелови сплави. Висока устойчивост на корозия, поради образуването на титан на повърхността на хомогенна плътен филм, който предпазва метала от по-нататъшно взаимодействие с околната среда. Например, в разредена сярна киселина (5%) при стайна температура титанови стелажи. Скоростта на корозия с увеличаване на концентрацията на киселина се увеличава, достигайки максимум при 40%, след това намалява до минимум на 60%, достига втори пик при 80% и след това се понижава отново.
В разредена солна киселина (5-10%), при стайна температура е достатъчно титанови стелажи. С увеличаване на концентрацията на киселина и температурата, скоростта на корозия на титанов увеличава бързо. титан в корозия солна киселина може да бъде значително намалена прибавяне на малки количества оксиданти (HNO 3. калиев перманганат 4. К 2 СгОз 4. медни соли, желязо). Титанов е силно разтворим във флуороводородна киселина. В алкални разтвори (концентрация 20%) на студено и нагряване на титанови стелажи.
Тъй като структурен материал е титан-голямо приложение в авиацията, ракета инженерство, в изграждането на морски плавателни съдове, електрически и машиностроенето. Титан и неговите сплави запазват високи якостни свойства при високи температури и следователно могат да бъдат успешно използвани за производство на части, подложени на висока температура на нагряване. Така че, на неговите сплави се произвеждат извън самолета (гондолата на двигателя, елерони, кормила обръщат), както и много други компоненти и резервни части - от двигателя до гайки и болтове. Например, ако един от двигателите да замени стоманени болтове за титан, теглото на двигателя ще намалее с около 100 кг.
Титанов оксид, използван за получаване на пигменти титанов диоксид. Такова меджид могат да бъдат боядисани няколко пъти по-голяма площ, отколкото същото количество олово, или цинков оксид. В допълнение, титанов диоксид не е отровен. Титанов е широко използван в металургията, включително като съставен елемент в неръждаема и топлоустойчив стомани. Добавки от титан в алуминиеви сплави, никел и мед увеличават силата си. Той е част от карбид режещи инструменти за и успешно използвани хирургически инструменти от титанови сплави. Титанов диоксид се използва за измиване на заваръчни електроди. Титанов тетрахлорид (тетрахлорметан) се използва в армията да се създаде дим екрани, и по време на мира за опушването на растенията през пролетта студове.
В електрически и радио прахообразен титанов се използва като акцептор газ - при нагряване до 500 ° С енергично титанов абсорбира газове и по този начин осигурява затворено пространство във висок вакуум.
Titanium в някои случаи е незаменим материал в областта на химическата промишленост и в корабостроенето. От него произвеждат части, предназначени за изпомпване на корозивни течности, топлообменници, работещи в корозивна среда, висящи устройства, използвани в различни части анодиране. Титанов е инертен в електролитите и други течности, използвани в галванично покритие и следователно подходящ за производството на различни части галванични вани. Той е широко използван в производството на оборудване за хидрометалургични никел-кобалтови растенията, защото има висока устойчивост срещу корозия и ерозия в контакт с никел и кобалт суспензията при високи температури и налягания.
Титанов е най-устойчиви на окисляване среда. В намаляване среда титанов кородира сравнително бързо поради разрушаването на защитния филм оксид.
Техническа титан и неговите сплави са податливи на всички познати методи за формоване. Те могат да се търкаля в студени и топли условия, подпечатан, гофрирани, да се поддават на дълбоко изтегляне, се разширява. Титан и неговите сплави се получават Пръти, ленти, профили на различни валцувани безшевни тръби, кабели и фолио.
устойчивост на деформация на титана е по-висока от тази на конструкционна стомана или мед и алуминиеви сплави. Титан и неговите сплави се обработват налягане приблизително същата като аустенитна неръждаема стомана. Най-често титан се подлага на коване при 800-1000 ° С За защита на титана от замърсяване газ, топлина и налягане третиране се извършва в най-кратък срок. Поради факта, че при температури> 500 ° С, водород дифундира в титан и неговите сплави с много висока скорост, нагряването се извършва в окислителна атмосфера.
Титан и неговите сплави имат по-ниска обработваемост подобен на аустенитни неръждаеми стомани. За всички видове за рязане на най-успешните резултати се постигат при ниски скорости и голям дълбочина на рязане, както и при използване на режещи инструменти, изработени от високоскоростна стомана или карбид. Поради високата реактивност на титана с висока температура на заваряване се извършва в атмосфера на инертен газ (хелий, аргон). Така защитен от взаимодействие с атмосферата и газът трябва не само стопения метал заварка, но силно нагрети части заварени продукти.
Някои технически трудности възникват при производството на титан и титанови сплави отливки.