Ühe kõvema metalli – titaani – füüsikalised omadused ja omadused. Titaan on metall. titaani omadused. Titaani pealekandmine. Titaani klassid ja keemiline koostis
1metal.com Metallurgia turg 1metal.com Lühiteave Ukraina ettevõtete titaani ja selle sulamite kohta metallide kauplemisplatvormil 1metal.com 4,6 tärni 95 põhjal
Titaan ja selle sulamidTitaan laialt levinud maapõues, kus see sisaldab umbes 6%, ning levimuse poolest on ta alumiiniumi, raua ja magneesiumi järel neljandal kohal. Kuid selle kaevandamise tööstuslik meetod töötati välja alles kahekümnenda sajandi 40ndatel. Tänu edusammudele lennukite ja rakettide tootmises on titaani ja selle sulamite tootmist intensiivselt arendatud. Selle põhjuseks on titaani selliste väärtuslike omaduste kombinatsioon nagu madal tihedus, kõrge eritugevus (s in /r × g), korrosioonikindlus, valmistatavus survetöötluses ja keevitatavus, külmakindlus, mittemagnetilisus ja mitmed muud allpool loetletud väärtuslikud füüsikalised ja mehaanilised omadused.
Titaani füüsikaliste ja mehaaniliste omaduste omadused (VT1-00)
| Tihedus r, kg / m 3 | 4,5 × 10 -3 |
| Sulamistemperatuur T pl , °C | 1668±4 |
| Lineaarne paisumistegur a × 10 –6 , kraad –1 | 8,9 |
| Soojusjuhtivus l , W/(m × deg) | 16,76 |
| Tõmbetugevus s in, MPa | 300–450 |
| Tingimuslik voolavuspiir s 0,2 , MPa | 250–380 |
| Eritugevus (s in /r×g)× 10 –3 , km | 7–10 |
| Suhteline pikenemine d, % | 25–30 |
| Suhteline kokkutõmbumine Y , % | 50–60 |
| Normaalse elastsusmoodul E´ 10-3, MPa | 110,25 |
| Nihkemoodul G´ 10-3, MPa | 41 |
| Poissoni suhe m, | 0,32 |
| Kõvadus HB | 103 |
| Löögitugevus KCU, J/cm2 | 120 |
Titaanil on kaks polümorfset modifikatsiooni: a-titaan kuusnurkse tihedalt tihendatud võrega punktidega a= 0,296 nm, koos= 0,472 nm ja b-titaani kõrgtemperatuuriline modifikatsioon kuupkehakeskse võrega perioodiga a\u003d 0,332 nm temperatuuril 900 ° C. Polümorfse a "b-transformatsiooni temperatuur on 882 ° C.
Titaani mehaanilised omadused sõltuvad oluliselt lisandite sisaldusest metallis. Seal on interstitsiaalsed lisandid – hapnik, lämmastik, süsinik, vesinik ja asenduslisandid, mille hulka kuuluvad raud ja räni. Kuigi lisandid suurendavad tugevust, vähendavad nad samal ajal järsult plastilisust ja kõige tugevam negatiivne mõju on interstitsiaalsetel lisanditel, eriti gaasidel. Ainult 0,003% H, 0,02% N või 0,7% O lisamisega kaotab titaan täielikult plastilise deformatsioonivõime ja muutub rabedaks.
Eriti kahjulik on vesinik, mis põhjustab vesiniku rabestumine titaani sulamid. Vesinik siseneb metalli sulamisel ja sellele järgneval töötlemisel, eriti pooltoodete peitsimisel. Vesinik lahustub a-titaanis halvasti ja moodustab lamellhüdriidi osakesi, mis vähendavad löögitugevust ja on eriti negatiivsed hilinenud murdumistestides.
Tööstuslik meetod titaani tootmiseks seisneb titaanimaagi rikastamises ja kloorimises, millele järgneb selle taastamine titaantetrakloriidist metallilise magneesiumiga (magneesiumi termiline meetod). Selle meetodiga saadud titaanist käsn(GOST 17746–79) toodetakse sõltuvalt keemilisest koostisest ja mehaanilistest omadustest järgmisi sorte:
TG-90, TG-100, TG-110, TG-120, TG-130, TG-150, TG-T V (vt tabel 17.1). Numbrid tähendavad Brinelli kõvadust HB, T B - kõva.
Monoliitse titaani saamiseks jahvatatakse käsn pulbriks, pressitakse ja paagutatakse või sulatatakse uuesti kaareahjudes vaakumis või inertgaasi atmosfääris.
Titaani mehaanilisi omadusi iseloomustab hea tugevuse ja elastsuse kombinatsioon. Näiteks kaubanduslikult puhtal titaanil VT1-0 on: s in = 375–540 MPa, s 0,2 = 295–410 MPa, d ³ 20% ja need omadused ei jää alla paljudele süsiniku ja Cr-Ni korrosioonikindlatele terastele.
Titaani kõrge elastsus võrreldes teiste hcp-võrega metallidega (Zn, Mg, Cd) on seletatav väikesest vahekorrast tingitud suure hulga libisemis- ja mestimissüsteemidega koos/a= 1,587. Ilmselt on see titaani ja selle sulamite kõrge külmakindluse põhjuseks (vt täpsemalt ptk. 13).
Kui temperatuur tõuseb 250 ° C-ni, väheneb titaani tugevus peaaegu 2 korda. Kuumuskindlatel Ti-sulamitel pole aga temperatuurivahemikus 300–600 °C eritugevuselt võrdset; temperatuuridel üle 600°C on titaanisulamid halvemad kui raua- ja niklipõhised sulamid.
Titaanil on madal normaalne elastsusmoodul ( E= 110,25 GPa) - peaaegu 2 korda vähem kui raua ja nikli puhul, mis raskendab jäikade konstruktsioonide tootmist.
Titaan on üks reaktiivsetest metallidest, kuid sellel on kõrge korrosioonikindlus, kuna selle pinnale moodustub stabiilne passiivne TiO 2 kile, mis on tugevalt seotud mitteväärismetalliga ja välistab selle otsese kokkupuute söövitava keskkonnaga. Selle kile paksus ulatub tavaliselt 5–6 nm-ni.
Tänu oksiidkilele ei korrodeeru titaan ja selle sulamid atmosfääris, mage- ja merevees, on vastupidavad kavitatsioonikorrosioonile ja pingekorrosioonile, samuti orgaanilistele hapetele.
Titaanist ja selle sulamitest toodete valmistamisel on mitmeid tehnoloogilisi omadusi. Sula titaani kõrge keemilise aktiivsuse tõttu toimub selle sulatamine, valamine ja kaarkeevitus vaakumis või inertgaaside atmosfääris.
Tehnoloogilisel ja operatiivsel kuumutamisel, eriti üle 550–600 °C, on vaja rakendada meetmeid titaani kaitsmiseks oksüdatsiooni ja gaasiküllastumise eest (alfakiht) (vt ptk 3).
Titaani töödeldakse hästi surve all kuumas olekus ja rahuldavalt külmas. Seda on lihtne valtsida, sepistada, tembeldada. Titaan ja selle sulamid on hästi keevitatud takistus- ja argoonkaarkeevitusega, tagades keevisliitele suure tugevuse ja elastsuse. Titaani puuduseks on kleepumise, madala soojusjuhtivuse ja halbade hõõrdevastaste omaduste tõttu halb töödeldavus.
Titaanisulamite legeerimise peamine eesmärk on suurendada tugevust, kuumakindlust ja korrosioonikindlust. Lai rakendus leidis titaani sulameid alumiiniumi, kroomi, molübdeeni, vanaadiumi, mangaani, tina ja muude elementidega. Legeerelementidel on suur mõju titaani polümorfsetele muundumistele.
Tabel 17.1
Käsnakujulise titaani klassid, keemiline koostis (%) ja kõvadus (GOST 17746–79)
| Ti, mitte vähem | kõvadus HB, 10/1500/30, mitte rohkem |
||||||||
Tabel 17.2
Sepistatud titaanisulamite klassid ja keemiline koostis (%) (GOST 19807–91)
| Märge | ||||||||||||||
Märge. Muude lisandite summa kõigis sulamites on 0,30%, sulamis VT1-00 - 0,10%.
Titaanisulamite struktuuri kujunemist ja sellest tulenevalt ka omadusi mõjutavad otsustavalt titaani polümorfismiga seotud faasimuutused. Joonisel fig. 17.1 on näidatud "titaani legeeriva elemendi" olekudiagrammid, mis kajastavad legeerivate elementide jaotust vastavalt nende mõju iseloomule titaani polümorfsetele muundumistele nelja rühma.
a - Stabilisaatorid(Al, O, N), mis tõstavad polümorfse teisenduse a "b temperatuuri ja laiendavad a-titaanil põhinevate tahkete lahuste valikut (joonis 17.1, a). Arvestades lämmastiku ja hapniku rabedust tekitavat mõju, on titaani legeerimiseks praktilise tähtsusega ainult alumiinium. See on kõigi tööstuslike titaanisulamite peamine legeeriv element, mis vähendab nende tihedust ja kalduvust vesinikuga rabeneda ning suurendab ka tugevust ja elastsusmoodulit. Stabiilse a-struktuuriga sulamid ei kõvene kuumtöötlemisel.
Isomorfsed b-stabilisaatorid (Mo, V, Ni, Ta jne), mis alandavad b-transformatsiooni temperatuuri ja laiendavad b-titaanil põhinevate tahkete lahuste valikut (joonis 17.1, b).
Eutektoide moodustavad b-stabilisaatorid (Cr, Mn, Cu jne) võivad moodustada titaaniga TiX tüüpi intermetallilisi ühendeid. Sel juhul toimub b-faasis jahutamisel eutektoidne transformatsioon b ® a + TiX (joonis 17.1, sisse). Enamus
b-stabilisaatorid suurendavad titaanisulamite tugevust, kuumakindlust ja termilist stabiilsust, vähendades mõnevõrra nende elastsust (joon. 17.2.). Lisaks saab (a + b) ja pseudo-b struktuuriga sulameid karastada kuumtöötlemise teel (karastamine + vanandamine).
Neutraalsed elemendid (Zr, Sn) ei mõjuta oluliselt polümorfse muundumise temperatuuri ega muuda titaanisulamite faasilist koostist (joon. 17.1, G).
Polümorfne b ® a -transformatsioon võib toimuda kahel viisil. Aeglase jahutamise ja aatomite suure liikuvusega toimub see tavalise difusioonimehhanismi järgi tahke a-lahuse polüeedrilise struktuuri moodustumisega. Kiire jahutamisega - difusioonivaba martensiitmehhanismi abil, moodustades nõelakujulise martensiitse struktuuri, mida tähistatakse ¢ või kõrgema legeerimisastmega - a ¢ ¢ . A , a ¢ , a ¢ ¢ kristallstruktuur on praktiliselt sama tüüpi (HCP), kuid a ¢ ja a ¢ ¢ võre on rohkem moonutatud ning moonutuste aste suureneb legeerelementide kontsentratsiooni suurenedes. On tõendeid [1], et a ¢ ¢ -faasi võre on rohkem ortorombiline kui kuusnurkne. Vananemisfaasid a ¢ ja a ¢ ¢ on eraldatud b-faasi või intermetallilise faasiga.
Riis. 17.1. "Ti-legeerivate elementide" süsteemide olekuskeemid (skeemid):
a) "Ti-a-stabilisaatorid";
b) „Ti-isomorfsed b-stabilisaatorid”;
sisse) "Ti-eutektoide moodustavad b-stabilisaatorid";
G) "Ti-neutraalsed elemendid"
Riis. 17.2. Legeerelementide mõju titaani mehaanilistele omadustele
Erinevalt süsinikteraste martensiidist, mis on interstitsiaalne lahus ja mida iseloomustab suur tugevus ja rabedus, on titaanmartensiit asenduslahendus ning titaanisulamite karastamine martensiidi a ¢ jaoks põhjustab kerget kõvenemist ja sellega ei kaasne plastilisuse järsk langus. .
Erineva b-stabilisaatorite sisaldusega titaanisulamite aeglasel ja kiirel jahutamisel toimuvad faasimuutused, samuti tekkivad struktuurid on toodud üldistatud diagrammil (joon. 17.3). See kehtib isomorfsete b-stabilisaatorite puhul (joonis 17.1, b) ja mõningase lähendusega eutektoide moodustavate b-stabilisaatorite jaoks (joonis 17.1, sisse), kuna eutektoidne lagunemine nendes sulamites on väga aeglane ja seda võib tähelepanuta jätta.
Riis. 17.3. Sulamite "Ti-b-stabilisaator" faasikoostise muutumise skeem sõltuvalt kiirusest
jahutamine ja karastamine b-piirkonnast
Titaanisulamite aeglase jahutamisega saab sõltuvalt b-stabilisaatorite kontsentratsioonist saada struktuure: vastavalt a, a + b või b.
Temperatuurivahemikus M n -M k (näidatud punktiirjoonega joonisel 17.3) martensiitse muundamise tulemusena karastamisel tuleks eristada nelja sulamite rühma.
Esimesse rühma kuuluvad sulamid, mille b-stabiliseerivate elementide kontsentratsioon on kuni C1, st sulamid, millel on b-piirkonnast kustutamisel eranditult ¢ (a ¢ ¢) struktuur. Pärast nende sulamite kustutamist temperatuuride (a + b) piirkonnas vahemikus polümorfsest transformatsioonist kuni T 1 on nende struktuur segu faasidest a ¢ (a ¢ ¢), a ja b ning pärast jahutamist madalamatel temperatuuridel T cr neil on (a + b)-struktuur.
Teine rühm koosneb sulamitest, mille legeerivate elementide kontsentratsioon on vahemikus C1 kuni Ccr, kus b-piirkonnast kustutamisel ei toimu martensiitsene muundumine lõpuni ja nende struktuur on a ¢ (a ¢ ¢ ) ja b. Selle rühma sulamid pärast summutamist temperatuuridelt polümorfsest transformatsioonist kuni T kr on struktuuriga a ¢ (a ¢ ¢), a ja b ning temperatuuridega allpool T cr - struktuur (a + b).
Kolmanda rühma sulamite kõvenemine b-stabiliseerivate elementide kontsentratsiooniga C cr-st C 2-ks b-piirkonna temperatuuride või polümorfse transformatsiooni temperatuuride tõttu. T 2 on kaasas osa b-faasi muundumine w-faasiks ja seda tüüpi sulamitel on pärast kustutamist struktuur (b + w). Kolmanda rühma sulamid pärast kõvenemist madalamatel temperatuuridel T 2 on struktuuriga (b + a).
Neljanda rühma sulamitel on pärast polümorfsest transformatsioonist kõrgematel temperatuuridel karastamist eranditult b-struktuur ja temperatuuridel, mis on madalamad polümorfsest transformatsioonist - (b + a).
Tuleb märkida, et b ® b + w transformatsioonid võivad toimuda nii sulamite karastamise ajal kontsentratsiooniga (С cr –С 2) kui ka sulamite vananemisel, mille kontsentratsioon on suurem kui С 2 ja millel on metastabiilne b-faas. . Igal juhul on w-faasi olemasolu ebasoovitav, kuna see rabeneb tugevalt titaani sulamid. Soovitatavad kuumtöötlusrežiimid välistavad selle esinemise tööstuslikes sulamites ega välimuse töötingimustes.
Titaanisulamite puhul kasutatakse järgmisi kuumtöötluse liike: lõõmutamine, kõvenemine ja vanandamine, samuti keemilis-termiline töötlemine (nitridimine, silikoonimine, oksüdeerimine jne).
Lõõmutamine viiakse läbi kõikide titaanisulamite puhul, et viia lõpule konstruktsiooni moodustumine, tasandada struktuuri ja kontsentratsiooni heterogeensust ning mehaanilisi omadusi. Lõõmutamistemperatuur peaks olema kõrgem kui ümberkristallimistemperatuur, kuid madalam kui b-olekusse ülemineku temperatuur ( T pp) teravilja kasvu takistamiseks. Rakenda tavaline lõõmutamine, topelt- või isotermiline(struktuuri ja omaduste stabiliseerimiseks), mittetäielik(sisemiste pingete leevendamiseks).
Karastamist ja vanandamist (kõvenemist kuumtöötlust) saab kasutada (a + b) struktuuriga titaanisulamite puhul. Kõvenemise kuumtöötlemise põhimõte on saada karastamise käigus metastabiilsed faasid b , a ¢ , a ¢ ¢ ja nende järgnev lagunemine koos dispergeeritud osakeste a- ja b-faaside vabanemisega kunstliku vananemise käigus. Sel juhul sõltub tugevdav toime metastabiilsete faaside tüübist, kogusest ja koostisest, samuti vananemise järel tekkinud a- ja b-faasi osakeste peenusest.
Keemiline-termiline töötlus viiakse läbi kõvaduse ja kulumiskindluse, hõõrdetingimustes töötamisel vastupidavuse "kinnitõmbumise" suurendamiseks, väsimustugevuse suurendamiseks, samuti korrosioonikindluse, kuumakindluse ja kuumakindluse parandamiseks. Nitriidil, silikoonimisel ja teatud tüüpi difusioonmetallistamisel on praktilisi rakendusi.
Titaanisulamitel on võrreldes tehnilise titaaniga suurem tugevus, sealhulgas kõrgetel temperatuuridel, säilitades samal ajal piisavalt kõrge plastilisuse ja korrosioonikindluse.
Kodumaiste kaubamärgid ja keemiline koostis
sulamid (GOST 19807–91) on esitatud tabelis. 17.2.
Valmistamistehnoloogia järgi jagunevad titaanisulamid sepistatud ja valamine; vastavalt mehaaniliste omaduste tasemele - sulamitele madal tugevus ja kõrge elastsus, keskel tugevus, kõrge tugevus; vastavalt kasutustingimustele - sisse külmakindel, kuumakindel, korrosioonikindel . Kuumtöötlemise teel kõvenemise võime järgi jagunevad need karastatud ja karastamata, vastavalt struktuurile lõõmutatud olekus - a -, pseudo-a -, (a + b) -, pseudo-b - ja b-sulamiteks (tabel 17.3).
Titaanisulamite eraldi rühmad erinevad tingimusliku stabiliseerimiskoefitsiendi väärtusest Kb, mis näitab b-stabiliseeriva legeerelemendi sisalduse ja selle sisalduse suhet kriitilise koostisega sulamis koos kr. Kui sulam sisaldab mitut b-stabiliseerivat elementi, siis nende Kb kokkuvõtvalt.
< 700 MPa, nimelt: a - klasside VT1-00, VT1-0 (tehniline titaan) sulamid ja sulamid OT4-0, OT4-1 (Ti-Al-Mn süsteem), AT3 (Ti-Al süsteem väikeste Cr lisanditega , Fe, Si, B), mis on seotud väikese koguse b-faasiga pseudo-a-sulamitega. Nende sulamite tugevusnäitajad on puhta titaani omadest kõrgemad, kuna sulamites VT1-00 ja VT1-0 on lisandeid ning sulamites OT4-0, OT4-1, AT3 on sulamite a- ja b-stabilisaatoreid kerge legeerida.
Need sulamid eristuvad kõrge elastsuse poolest nii kuumas kui ka külmas olekus, mis võimaldab saada igat tüüpi pooltooteid: fooliumi, ribasid, lehti, plaate, sepiseid, stantse, profiile, torusid jne. nendest sulamitest valmistatud pooltooted on toodud tab. 17.4–17.6.
Tabel 17.3
Titaanisulamite klassifikatsioon struktuuri järgi
| Sulamirühm | Sulami klass |
| VT1-00, VT1-0, VT5, VT5-1, PT-7M |
|
| Pseudo-a-sulamid | OT4-0, OT4-1, OT4, VT20, AT3 |
| (a + b)-martensiitne klass ( Kb= 0,3–0,9) | VT6S, VT6, VT14, VT8, VT9, PT-3V, VT3-1, AT3 |
| (a + b) - üleminekuklassi sulamid ( Kb= 1,0–1,4) | |
| pseudo-b-sulamid ( Kb= 1,5–2,4) | VT35*, VT32*, VT15 |
| b-sulamid ( Kb= 2,5–3,0) |
* Eksperimentaalsed sulamid.
Tabel 17.4
Titaanisulamist lehtede mehaanilised omadused (GOST 22178–76)
| Titaani klassid | Näidisseisund | lehe paksus, | Tõmbetugevus, s in, MPa | Suhteline pikenemine, d, % |
| lõõmutatud | ||||
| St 6,0–10,5 | ||||
| St 6,0–10,5 | ||||
| lõõmutatud | ||||
| St 6,0–10,5 | ||||
| St 6,0–10,5 | ||||
| St 6,0–10,5 | ||||
| 885 (885–1080) | ||||
| lõõmutatud | 885 (885–1050) | |||
| St 5,0–10,5 | 835 (835–1050) | |||
| karastatud ja | ||||
| St 7,0–10,5 | ||||
| lõõmutatud | 930 (930–1180) | |||
| St 4,0–10,5 | ||||
| lõõmutatud | 980 (980–1180) | |||
| St 4,0–10,5 | ||||
Märge. Sulgudes olevad joonised on kõrge pinnaviimistlusega lehtede jaoks.
Tabel 17.5
Titaanisulamitest valmistatud vardade mehaanilised omadused (GOST 26492–85)
| Sulami klass | osariik | Varda läbimõõt | Piirang | Sugulane | Sugulane | löökpillid |
| Lõõmutatud | ||||||
| Lõõmutatud | ||||||
| Lõõmutatud | 885 (905–1050) | |||||
| 835 (835–1050) | ||||||
| Karastatud ja vananenud | ||||||
| Lõõmutatud | ||||||
| Karastatud ja vananenud | ||||||
| Lõõmutatud | 930 (980–1230) | |||||
| 930 (930–1180) | ||||||
| 980 (980–1230) | ||||||
| 930 (930–1180) | ||||||
| 980 (1030–1230) | ||||||
| 930 (980–1230) | ||||||
| Lõõmutatud | 885 (885–1080) | |||||
| 865 (865–1080) | ||||||
| Karastatud ja vananenud | ||||||
| Lõõmutatud | 885 (930–1130) | |||||
| 885 (885–1130) | ||||||
| 1030 (1080–1230) | ||||||
| 1030 (1080–1280) | ||||||
Märge. Sulgudes olevad andmed on kvaliteetsemate tulpade jaoks.
Tabel 17.6
Titaanisulamist plaatide mehaanilised omadused (GOST 23755–79)
| Sulami klass | osariik | plaadi paksus, | Tõmbetugevus s in, MPa | Suhteline pikenemine d, % | Suhteline kokkutõmbumine y , % | Löögitugevus KCU, J/cm2 |
| Ilma | ||||||
| lõõmutatud | ||||||
| lõõmutatud | ||||||
| Karastatud ja vananenud | ||||||
| lõõmutatud | ||||||
| Ilma kuumtöötluseta | ||||||
Sepistamine, mahu- ja lehtede stantsimine, valtsimine, pressimine toimub kuumas olekus vastavalt tabelis näidatud režiimidele. 17.7. Lõplik valtsimine, lehtede stantsimine, joonistamine ja muud toimingud tehakse külmas olekus.
Neid sulameid ja neist valmistatud tooteid lõõmutatakse ainult vastavalt tabelis näidatud režiimidele. 17.8. Mittetäielikku lõõmutamist kasutatakse mehaanilise töötlemise, lehtede stantsimise, keevitamise jms sisepingete leevendamiseks.
Need sulamid on hästi keevitatud sulakeevitusega (argoon-kaar, sukelkaar, elektriräbu) ja kontaktkeevitusega (punkt, rull). Sulandkeevitusel on keevisliite tugevus ja elastsus peaaegu samad, mis mitteväärismetallil.
Nende sulamite korrosioonikindlus on kõrge paljudes keskkondades (merevesi, kloriidid, leelised, orgaanilised happed jne), välja arvatud HF, H 2 SO 4, HCl ja mõnede teiste lahuste puhul.
Rakendus. Neid sulameid kasutatakse laialdaselt konstruktsioonimaterjalidena peaaegu igat tüüpi pooltoodete, osade ja konstruktsioonide, sealhulgas keevitatud, valmistamiseks. Neid kasutatakse kõige tõhusamalt kosmosetehnikas, keemiatehnikas, krüogeentehnikas (tabel 17.9.), samuti üksustes ja konstruktsioonides, mis töötavad temperatuuril kuni 300–350 °C.
Sellesse rühma kuuluvad sulamid, mille tõmbetugevus on s = 750–1000 MPa, nimelt: a - VT5 ja VT5-1 klassi sulamid; pseudo-a-sulamid klassidest OT4, VT20; (a + b)-sulamid klassidest PT3V, samuti VT6, VT6S, VT14 lõõmutatud olekus.
Sulamid VT5, VT5-1, OT4, VT20, PT3V, VT6S, mis sisaldavad vähesel määral b-faasi (tasakaaluseisundis 2–7% b-faasist), ei allu kõvenemiskuumtöötlusele ja neid kasutatakse lõõmutatud olekus. Sulami VT6S kasutatakse mõnikord termiliselt karastatud olekus. Sulameid VT6 ja VT14 kasutatakse nii lõõmutatud kui ka termiliselt karastatud olekus. Viimasel juhul on nende tugevus suurem kui 1000 MPa ja neid käsitletakse ülitugevate sulamite jaotises.
Vaatlusalused sulamid säilitavad koos suurenenud tugevusega rahuldava elastsuse külmas olekus ja hea plastilisuse kuumas olekus, mis võimaldab saada neist igat tüüpi pooltooteid: lehed, ribad, profiilid, sepised, stantsitud , torud jne Erandiks on sulam VT5, millest madala tehnoloogilise plastilisuse tõttu lehti ja plaate ei toodeta. Kuumsurvetöötluse režiimid on toodud tabelis. 17.7.
See sulamite kategooria moodustab suurema osa masinaehituses kasutatavate pooltoodete toodangust. Peamiste pooltoodete mehaanilised omadused on toodud tabelis. 17.4–17.6.
Kõik keskmise tugevusega sulamid on hästi keevitatud kõigi titaani jaoks kasutatavate keevitusmeetoditega. Sulakeevitusmeetodil valmistatud keevisliite tugevus ja elastsus on lähedane mitteväärismetalli tugevusele ja elastsusele (VT20 ja VT6S sulamite puhul on see suhe 0,9–0,95). Pärast keevitamist on sisemiste keevituspingete leevendamiseks soovitatav mittetäielik lõõmutamine (tabel 17.8).
Nende sulamite töödeldavus on hea. Korrosioonikindlus enamikus agressiivsetes keskkondades on sarnane tehnilisele titaanile VT1-0.
Tabel 17.7
Titaanisulamite kuumvormimise viisid
| Sulami klass | Valuploki sepistamise režiim | Sepistamisrežiim eel | Vajutage tembeldamisrežiimi | Haamri stantsimise režiim | Režiim |
|||||||||
| temperatuuri | paksus, | temperatuuri | temperatuuri | temperatuuri | temperatuuri |
|||||||||
| lõpp | lõpp | lõpp | lõpp |
|||||||||||
| Kõik | ||||||||||||||
| 40–70 | ||||||||||||||
| 40–70 | ||||||||||||||
| 40–50** | ||||||||||||||
| 40–50** | ||||||||||||||
| 850 | 40–50** | |||||||||||||
| Kõik | ||||||||||||||
* Ühe kütte deformatsiooniaste, %.
** Deformatsioon (a + b) piirkonnas.
*** Deformatsioon b-piirkonnas.
Tabel 17.8
Titaanisulamite lõõmutamisrežiimid
| Sulami klass | Lõõmutustemperatuur, ° С | Märge |
|
| Lehed | Vardad, sepised, stantsitud, |
||
| 445–585 ° С* |
|||
| 445–585 ° С* |
|||
| 480–520 ° С* |
|||
| 520–560 ° С* |
|||
| 545–585 ° С* |
|||
| Isotermiline lõõmutamine: kuumutamine 870–920°C, hoidmine, jahutamine 600–650°C, jahutamine ahjuga või üleviimine teise ahju, hoidmine 2 h, õhkjahutus |
|||
| Kahekordne lõõmutamine, hoidmine 550–600°C juures 2–5 tundi. Lõõmutamine 850°C juures, jõuosadele on lubatud õhkjahutus |
|||
| 550–650 ° С* |
|||
| Lõõmutamine on lubatud vastavalt režiimidele: 1) kuumutamine kuni 850 ° C, hoidmine, jahutamine ahjuga kuni 750 ° C, hoidmine 3,5 tundi, jahutamine õhu käes; 2) kuumutamine kuni 800°C, hoidmine 30 min, jahutamine ahjuga kuni 500°C, seejärel õhu käes |
|||
| Kahekordne lõõmutamine, eksponeerimine temperatuuril 570–600 ° С - 1 h. Lubatud on isotermiline lõõmutamine: kuumutamine kuni 920–950°C, hoidmine, jahutamine ahjuga või üleviimine teise ahju temperatuuriga 570–600°C, hoidmine 1 h, jahutamine õhu käes. |
|||
| Kahekordne lõõmutamine, eksponeerimine temperatuuril 530–580 °C - 2–12 tundi. Lubatud on isotermiline lõõmutamine: kuumutamine kuni 950–980°C, hoidmine, jahutamine ahjuga või üleviimine teise ahju, mille temperatuur on 530–580°C, hoidmine 2–12 h, jahutamine õhu käes. |
|||
| 550–650 ° С* |
|||
| Lubatud on isotermiline lõõmutamine: kuumutamine kuni 790–810°C, hoidmine, jahutamine ahjuga või üleviimine teise ahju kuni 640–660°C, hoidmine 30 min, jahutamine õhu käes. |
|||
| Lehtdetailide lõõmutamine on lubatud temperatuuril 650–750 ° С, (600–650 °С)* |
|||
| (olenevalt pooltoote sektsioonist ja tüübist) | Jahutamine ahjus kiirusega 2–4 °C/min kuni 450 °C, seejärel õhu käes. Kahekordne lõõmutamine, eksponeerimine temperatuuril 500–650 ° С 1–4 tundi. Topeltlõõmutamine on lubatud osadele, mis töötavad temperatuuril kuni 300 ° С ja kestusega kuni 2000 h |
||
| (545–585 °C*) |
|||
* Mittetäieliku lõõmutamise temperatuurid.
Tabel 17.9
Titaanisulamite mehaanilised omadused madalatel temperatuuridel
| s in (MPa) temperatuuril, ° С | d (%) temperatuuril, ° С | KCU, J / cm 2 temperatuuril, ° С |
||||||
Rakendus. Neid sulameid soovitatakse kasutada toodete valmistamiseks lehtstantsimise teel (OT4, VT20), keevitatud osade ja sõlmede jaoks, stantskeevitatud osade jaoks (VT5, VT5-1, VT6S, VT20) jne. VT6S sulamit kasutatakse laialdaselt anumate ja surveanumate tootmine. Sulamitest OT4, VT5 valmistatud osad ja sõlmed võivad töötada pikka aega temperatuuril kuni 400 ° C ja lühikest aega - kuni 750 ° C; sulamitest VT5-1, VT20 - pikka aega temperatuuril kuni 450–500 ° C ja lühikest aega - kuni 800–850 ° C. Sulamid VT5-1, OT4, VT6S on soovitatav kasutada ka külmutusseadmetes ja krüogeentehnoloogia (tabel 17.9).
Sellesse rühma kuuluvad sulamid tõmbetugevusega s > 1000 MPa, nimelt (a + b)-sulamid klassidest VT6, VT14, VT3-1, VT22. Kõrge tugevus nendes sulamites saavutatakse karastamise kuumtöötlemise teel (karastamine + vanandamine). Erandiks on kõrge legeeritud sulam VT22, mille s B on isegi lõõmutatud olekus > 1000 MPa.
Need sulamid koos suure tugevusega säilitavad kuumas olekus hea (VT6) ja rahuldava (VT14, VT3-1, VT22) tehnoloogilise elastsuse, mis võimaldab saada neist erinevaid pooltooteid: lehed (va VT3- 1), vardad, plaadid, sepised, stantsitud, profiilid jne. Kuumvormimisrežiimid on toodud tabelis. 17.7. Sulamid VT6 ja VT14 lõõmutatud olekus (s in » 850 MPa) võib allutada väikeste deformatsioonidega külmlehe sepistamisele. Peamiste pooltoodete mehaanilised omadused lõõmutatud ja karastatud olekus on toodud tabelis. 17.4–17.6.
Vaatamata heterofaasilisele struktuurile on vaadeldavatel sulamitel rahuldav keevitatavus kõigi titaani jaoks kasutatavate keevitusviiside puhul. Nõutava tugevuse ja plastilisuse taseme tagamiseks on täielik lõõmutamine kohustuslik ning VT14 sulami puhul (keevitatud osade paksusega 10–18 mm) on soovitatav läbi viia karastamine, millele järgneb vanandamine. Sel juhul on keevisliite (sulakeevitus) tugevus vähemalt 0,9 mitteväärismetalli tugevusest. Keevisühenduse elastsus on lähedane mitteväärismetalli elastsusele.
Töödeldavus on rahuldav. Sulamite töötlemine võib toimuda nii lõõmutatud kui ka termiliselt karastatud olekus.
Nendel sulamitel on kõrge korrosioonikindlus lõõmutatud ja termiliselt karastatud olekus niiskes atmosfääris, merevees ja paljudes muudes agressiivsetes keskkondades, nagu kaubanduslik titaan.
Kuumtöötlus . Sulamid VT3-1, VT6, VT6S, VT14, VT22 alluvad kõvenemisele ja vananemisele (vt eespool). Soovitatavad kuumutusrežiimid monoliittoodete, pooltoodete ja keevisdetailide kõvenemiseks ja vanandamiseks on toodud tabelis. 17.10.
Jahutamine karastamise ajal toimub vees ja pärast vananemist õhus. Täielik karastamine on tagatud VT6, VT6S sulamitest valmistatud osadele maksimaalse ristlõikega kuni 40–45 mm ja VT3-1, VT14, VT22 sulamitest kuni 60 mm.
Et tagada (a + b) struktuuriga sulamite tugevuse ja elastsuse rahuldav kombinatsioon pärast karatamist ja vanandamist, on vaja, et nende struktuur oleks enne karastamise kuumtöötlemist võrdsustatud või "korvipõime". Näited esialgsetest mikrostruktuuridest, mis pakuvad rahuldavaid omadusi, on näidatud joonistel fig. 17,4 (tüübid 1–7).
Tabel 17.10
Titaanisulamite kuumtöötluse tugevdamise viisid
| Sulami klass | Polümorfse transformatsiooni temperatuur T pp, ° С | Temperatuur | Temperatuur | Kestus |
Sulami esialgne nõelakujuline struktuur koos b-faasi (tüübid 8–9) primaarsete terapiiride olemasoluga pärast kustutamist ja vananemist või lõõmutamist viib abiellumiseni - tugevuse ja elastsuse vähenemiseni. Seetõttu on vaja vältida sulamite (a + b) kuumutamist polümorfse muundumise temperatuurist kõrgemale temperatuurile, kuna ülekuumenenud struktuuri on kuumtöötlemise teel võimatu parandada.
Kuumtöötlemise ajal kuumutamist soovitatakse läbi viia automaatse temperatuuri reguleerimise ja registreerimisega elektriahjudes. Katlakivi tekke vältimiseks tuleb valmis detailide ja lehtede kuumutamine läbi viia kaitsva atmosfääriga ahjudes või kaitsekatteid kasutades.
Õhukeste lehtdetailide karastamise eesmärgil kuumutamisel, temperatuuri ühtlustamiseks ja nende kõverdumise vähendamiseks asetatakse ahju põrandale 30–40 mm paksune terasplaat. Keerulise konfiguratsiooniga osade ja õhukeseseinaliste detailide kõvendamiseks kasutatakse lukustusseadmeid, et vältida kõverdumist ja jalutusrihmasid.
Pärast kõrgel temperatuuril töötlemist (karastamist või lõõmutamist) kaitsva atmosfäärita ahjus tuleb pooltooted, mida edasi ei töödelda, läbida hüdroliivapritsiga või korundlihvimisega, samuti tuleb lehttooted marineerida.
Rakendus. Kõrgtugevaid titaanisulameid kasutatakse kriitiliste detailide ja sõlmede valmistamiseks: keeviskonstruktsioonid (VT6, VT14), turbiinid (VT3-1), tempelkeevitatud sõlmed (VT14), suure koormusega osad ja stantsitud konstruktsioonid (VT22). Need sulamid võivad töötada pikka aega temperatuuril kuni 400 ° C ja lühikest aega kuni 750 ° C.
Kõrgtugevate titaanisulamite kui konstruktsioonimaterjali eripäraks on nende suurenenud tundlikkus pingekontsentraatorite suhtes. Seetõttu tuleb nendest sulamitest osade projekteerimisel arvestada mitmete nõuetega (parem pinnakvaliteet, üleminekuraadiuste suurenemine ühest sektsioonist teise jne), mis on sarnased kõrgtugevate teraste puhul kehtivatele nõuetele. kasutatud.
Titaani füüsikalised ja keemilised omadused, titaani saamine
Titaani kasutamine puhtal kujul ja sulamite kujul, titaani kasutamine ühendite kujul, titaani füsioloogiline toime
1. jagu. Titaani ajalugu ja esinemine looduses.
Titan -See neljanda rühma, D. I. Mendelejevi keemiliste elementide perioodilise süsteemi neljanda perioodi sekundaarse alamrühma element aatomnumbriga 22. Lihtaine titaan (CAS number: 7440-32-6) on hõbeda kergmetall -valge värv. See eksisteerib kahes kristallilises modifikatsioonis: α-Ti kuusnurkse tihedalt pakitud võrega, β-Ti kuubiku kehakeskse tihendiga, polümorfse transformatsiooni α↔β temperatuur on 883 °C. Sulamistemperatuur 1660±20 °C.
Titaani ajalugu ja olemasolu looduses
Titan sai nime Vana-Kreeka tegelaste Titaanide järgi. Saksa keemik Martin Klaproth nimetas seda oma isiklikel põhjustel nii, erinevalt prantslastest, kes püüdsid anda nimesid vastavalt elemendi keemilistele omadustele, kuid kuna elemendi omadused olid tol ajal teadmata, siis selline nimi oligi. valitud.
Titaan on selle arvu poolest meie planeedil 10. element. Titaani kogus maakoores on 0,57 massiprotsenti ja 0,001 milligrammi 1 liitri merevee kohta. Titaani leiukohad asuvad Lõuna-Aafrika Vabariigis, Ukrainas, Venemaal, Kasahstanis, Jaapanis, Austraalias, Indias, Tseilonis, Brasiilias ja Lõuna-Koreas.
Füüsikaliste omaduste poolest on titaan hele hõbedane metall, lisaks iseloomustab seda kõrge viskoossus töötlusel ja see on altid lõikeriista külge kleepuma, mistõttu selle efekti kõrvaldamiseks kasutatakse spetsiaalseid määrdeaineid või pihustust. Toatemperatuuril on see kaetud poolläbipaistva TiO2-oksiidi kilega, mille tõttu on see korrosioonikindel enamikus agressiivsetes keskkondades, välja arvatud leelised. Titaanitolmul on plahvatusvõime, mille leekpunkt on 400 °C. Titaanlaastud on tuleohtlikud.
Puhta titaani või selle sulamite tootmiseks kasutatakse enamasti titaandioksiidi koos vähese hulga ühendeid. Näiteks rutiili kontsentraat, mis saadakse titaanimaakide rikastamisel. Kuid rutiili varud on äärmiselt väikesed ja sellega seoses kasutatakse ilmeniidikontsentraatide töötlemisel saadud nn sünteetilist rutiili ehk titaanräbu.
Titaani avastajaks peetakse 28-aastast inglise munka William Gregorit. 1790. aastal juhtis ta oma kihelkonnas mineraloogilisi uuringuid tehes tähelepanu musta liiva levimusele ja ebatavalistele omadustele Edela-Inglismaal Menakeni orus ning asus seda uurima. Preester leidis liivast musta läikiva mineraali terad, mida tõmbas ligi tavaline magnet. 1925. aastal Van Arkeli ja de Boeri poolt jodiidimeetodil saadud puhtaim titaan osutus plastiliseks ja tehnoloogiliseks metalliks, millel on palju väärtuslikke omadusi, mis äratas paljude disainerite ja inseneride tähelepanu. 1940. aastal pakkus Croll välja magneesiumtermilise meetodi titaani maakidest ekstraheerimiseks, mis on praegugi peamine. 1947. aastal toodeti esimesed 45 kg kaubanduslikult puhast titaani.
Titaanil on Mendelejevi perioodilises elementide tabelis aatomnumber 22. Aatommass looduslik titaan on selle isotoopide uuringute tulemuste põhjal arvutatud 47,926. Seega sisaldab neutraalse titaani aatomi tuum 22 prootonit. Neutronite ehk neutraalsete laenguta osakeste arv on erinev: sagedamini 26, kuid võib varieeruda 24 kuni 28. Seetõttu on titaani isotoopide arv erinev. Kokku on praegu teada 13 elemendi nr 22 isotoopi Looduslik titaan koosneb viie stabiilse isotoobi segust, enim on esindatud titaan-48, mille osakaal looduslikes maakides on 73,99%. Titaan ja teised IVB alarühma elemendid on omadustelt väga sarnased IIIB alarühma (skandiumirühm) elementidega, kuigi nad erinevad viimastest oma suure valentsuse poolest. Titaani sarnasus skandiumi, ütriumiga, aga ka VB alarühma elementidega - vanaadiumi ja nioobiumiga väljendub ka selles, et titaani leidub sageli looduslikes mineraalides koos nende elementidega. Ühevalentsete halogeenidega (fluor, broom, kloor ja jood) võib see moodustada di-tri- ja tetraühendeid, väävli ja selle rühma elementidega (seleen, telluur) - mono- ja disulfiidid, hapnikuga - oksiidid, dioksiidid ja trioksiidid .
Titaan moodustab ka ühendeid vesinikuga (hüdriidid), lämmastiku (nitriidid), süsinikuga (karbiidid), fosforiga (fosfiidid), arseeniga (arsiidid), aga ka ühendeid paljude metallidega – intermetallilisi ühendeid. Titaan ei moodusta mitte ainult lihtsaid, vaid ka palju keerulisi ühendeid, paljud selle ühendid orgaaniliste ainetega on teada. Nagu nähtub ühendite loetelust, milles titaan võib osaleda, on see keemiliselt väga aktiivne. Ja samas on titaan üks väheseid metalle, millel on erakordselt kõrge korrosioonikindlus: see on õhus, külmas ja keevas vees praktiliselt igavene, on väga vastupidav merevees, paljude soolade, anorgaaniliste ja orgaaniliste soolade lahustes. happed. Oma korrosioonikindluse poolest merevees ületab see kõiki metalle, välja arvatud väärismetallid - kuld, plaatina jne, enamik roostevaba terase liike, niklit, vaske ja muid sulameid. Vees, paljudes agressiivsetes keskkondades, puhas titaan ei allu korrosioonile. Takistab titaani ja erosioonikorrosiooni, mis tuleneb metallile avalduva keemilise ja mehaanilise mõju kombinatsioonist. Sellega seoses ei jää see alla roostevaba terase, vasepõhiste sulamite ja muude konstruktsioonimaterjalide parimatele klassidele. Titaan talub hästi ka väsimuskorrosiooni, mis sageli väljendub metalli terviklikkuse ja tugevuse rikkumistena (pragunemine, lokaalsed korrosioonikeskused jne). Titaani käitumine paljudes agressiivsetes keskkondades, nagu lämmastik, vesinikkloriid, väävel, "aqua regia" ja muud happed ja leelised, on selle metalli jaoks üllatav ja imetlusväärne.
Titaan on väga tulekindel metall. Pikka aega usuti, et see sulab temperatuuril 1800 ° C, kuid 50ndate keskel. Inglise teadlased Diardorf ja Hayes määrasid puhta elementaarse titaani sulamistemperatuuri. See ulatus 1668 ± 3 ° C-ni. Oma tulekindluse poolest on titaan teisel kohal selliste metallide nagu volfram, tantaal, nioobium, reenium, molübdeen, plaatinoidid, tsirkoonium ja peamiste struktuurimetallide hulgas on see esikohal. Titaani kui metalli kõige olulisem omadus on selle ainulaadne füüsiline ja Keemilised omadused: madal tihedus, kõrge tugevus, kõvadus jne Peaasi, et need omadused ei muutu kõrgel temperatuuril oluliselt.
Titaan on kergmetall, selle tihedus 0°C juures on vaid 4,517 g/cm8 ja 100°C juures 4,506 g/cm3. Titaan kuulub metallide rühma, mille erikaal on alla 5 g/cm3. Siia kuuluvad kõik leelismetallid (naatrium, kaadium, liitium, rubiidium, tseesium) erikaaluga 0,9–1,5 g/cm3, magneesium (1,7 g/cm3), alumiinium (2,7 g/cm3) jne. Titaan on rohkem kui 1,5 korda raskem kui alumiinium ja selles ta muidugi kaotab, kuid on 1,5 korda kergem kui raud (7,8 g/cm3). Siiski, võttes erikaal vahepealne positsioon alumiiniumi ja raua vahel, ületab titaan neid oma mehaaniliste omaduste poolest kordades.). Titaanil on märkimisväärne kõvadus: see on 12 korda kõvem kui alumiinium, 4 korda kõvem kui raud ja vask. Metalli teine oluline omadus on voolavuspiir. Mida kõrgem see on, seda paremini taluvad sellest metallist valmistatud osad töökoormust. Titaani voolavuspiir on peaaegu 18 korda kõrgem kui alumiiniumil. Titaanisulamite eritugevust saab suurendada 1,5–2 korda. Selle kõrged mehaanilised omadused säilivad hästi kuni mitmesaja kraadise temperatuuri juures. Puhas titaan sobib igat tüüpi töötlemiseks kuumas ja külmas olekus: seda saab sepistada nagu rauda, tõmmata ja isegi traati teha, rullida kuni 0,01 mm paksusteks lehtedeks, lintideks ja fooliumideks.
Erinevalt enamikust metallidest on titaanil märkimisväärne elektritakistus: kui võtta hõbeda elektrijuhtivuseks 100, siis vase elektrijuhtivus on 94, alumiiniumil 60, raual ja plaatinal -15 ning titaanil vaid 3,8. Titaan on paramagnetiline metall, ta ei magnetiseeru nagu raud magnetväljas, aga ei tõugata sellest välja nagu vask. Selle magnetiline tundlikkus on väga nõrk, seda omadust saab kasutada ehituses. Titaanil on suhteliselt madal soojusjuhtivus, ainult 22,07 W / (mK), mis on ligikaudu 3 korda madalam kui raua soojusjuhtivus, 7 korda madalam kui magneesiumil, 17–20 korda madalam kui alumiiniumil ja vasel. Sellest tulenevalt on titaani lineaarse soojuspaisumise koefitsient madalam kui teistel konstruktsioonimaterjalidel: 20 C juures on see 1,5 korda madalam kui raual, 2 - vasel ja peaaegu 3 - alumiiniumil. Seega on titaan halb elektri- ja soojusjuht.
Tänapäeval kasutatakse lennutehnoloogias laialdaselt titaanisulameid. Titaanisulameid kasutati esmakordselt tööstuslikus mastaabis lennukite reaktiivmootorite ehitamisel. Titaani kasutamine reaktiivmootorite konstrueerimisel võimaldab vähendada nende massi 10...25%. Eelkõige on titaanisulamist valmistatud kompressori kettad ja labad, õhu sisselaske osad, juhtlabad ja kinnitusdetailid. Titaanisulamid on ülihelikiirusega lennukite jaoks asendamatud. Lennukiiruste kasv lennukid tõi kaasa naha temperatuuri tõusu, mille tagajärjel alumiiniumsulamid ei vasta enam lennutehnoloogia nõuetele ülehelikiiruse osas. Naha temperatuur ulatub sel juhul 246...316 °C-ni. Nendes tingimustes osutusid titaanisulamid kõige vastuvõetavamaks materjaliks. 70ndatel kasvas märkimisväärselt titaanisulamite kasutamine tsiviillennukite raamides. Keskmise vahemaa lennukis TU-204 kogukaal titaanisulamitest valmistatud osad on 2570 kg. Titaani kasutamine helikopterites laieneb järk-järgult, peamiselt pearootorisüsteemi, ajami ja juhtimissüsteemi osade jaoks. Oluline koht on raketiteaduses titaanisulamitel.
Merevee kõrge korrosioonikindluse tõttu kasutatakse titaani ja selle sulameid laevaehituses propellerite, laevade plaadistuse, allveelaevade, torpeedode jms tootmiseks. Titaani ja selle sulamite külge ei kleepu kestad, mis suurendavad järsult laeva takistust selle liikumisel. Järk-järgult laienevad titaani kasutusalad. Titaani ja selle sulameid kasutatakse keemia-, naftakeemia-, tselluloosi- ja paberi- ning toiduainetööstuses, värvilise metallurgias, energeetikas, elektroonikas, tuumatehnoloogias, galvaniseerimises, relvade valmistamisel, soomusplaatide, kirurgiainstrumentide valmistamisel, kirurgilised implantaadid, magestamistehased, võidusõiduautode osad, spordivahendid (golfiklubid, ronimisvarustus), kellaosad ja isegi ehted. Titaani nitreerimine viib selle pinnale kuldse kile moodustumiseni, mis ei jää oma ilu poolest alla tõelisele kullale.
TiO2 avastamise tegid peaaegu samaaegselt ja sõltumatult inglane W. Gregor ja saksa keemik M. G. Klaproth. W. Gregor, uurides magnetilise raudliiva koostist (Creed, Cornwall, Inglismaa, 1791), eraldas tundmatust metallist uue "maa" (oksiidi), mida nimetas menakeniks. 1795. aastal avastas saksa keemik Klaproth mineraalses rutiilis uue elemendi ja nimetas selle titaaniks. Kaks aastat hiljem tegi Klaproth kindlaks, et rutiil ja menakenmuld on sama elemendi oksiidid, mille taha jäi Klaprothi pakutud nimetus "titaan". 10 aasta pärast avastati titaan kolmandat korda. Prantsuse teadlane L. Vauquelin avastas anataasi koostises titaani ja tõestas, et rutiil ja anataas on identsed titaanoksiidid.
Esimese metallilise titaani proovi sai 1825. aastal J. Ya. Berzelius. Titaani kõrge keemilise aktiivsuse ja selle puhastamise keerukuse tõttu said hollandlased A. van Arkel ja I. de Boer 1925. aastal titaanjodiidi TiI4 auru termilise lagundamise teel puhta Ti proovi.
Titaan on looduses sisalduselt 10. kohal. Maakoore sisaldus on 0,57 massiprotsenti, merevees 0,001 mg / l. Ultraaluselistes kivimites 300 g/t, aluselistes kivimites 9 kg/t, happelistes kivimites 2,3 kg/t, savides ja kildades 4,5 kg/t. Maakoores on titaan peaaegu alati neljavalentne ja seda leidub ainult hapnikuühendites. See ei esine vabas vormis. Titaanil on ilmastikutingimuste ja sademete tingimustes geokeemiline afiinsus Al2O3 suhtes. See on koondunud mureneva maakoore boksiididesse ja meresavitesse setetesse. Titaani ülekanne toimub mineraalide mehaaniliste fragmentide ja kolloidide kujul. Osadesse savidesse koguneb kuni 30 massiprotsenti TiO2. Titaanmineraalid on vastupidavad ilmastikumõjudele ja moodustavad suurtes kontsentratsioonides platsi. Tuntakse üle 100 titaani sisaldava mineraali. Olulisemad neist on: rutiil TiO2, ilmeniit FeTiO3, titanomagnetiit FeTiO3 + Fe3O4, perovskiit CaTiO3, titaniit CaTiSiO5. Seal on primaarsed titaanimaakid - ilmeniit-titanomagnetiit ja plater - rutiil-ilmeniit-tsirkoon.
Peamised maagid: ilmeniit (FeTiO3), rutiil (TiO2), titaniit (CaTiSiO5).
2002. aastal kasutati 90% kaevandatud titaanist titaandioksiidi TiO2 tootmiseks. Maailma titaandioksiidi toodang oli 4,5 miljonit tonni aastas. Kinnitatud titaandioksiidi varud (ilma Venemaata) on umbes 800 miljonit tonni.2006. aastaks on USA geoloogiakeskuse andmetel titaandioksiidi ja ilma Venemaata ilmeniidimaakide varud 603-673 miljonit tonni ja rutiili. - 49,7- 52,7 miljonit tonni Seega jätkub praeguse tootmistempo juures maailma tõestatud titaanivarudest (v.a Venemaa) enam kui 150 aastaks.
Venemaal on Hiina järel maailma suuruselt teine titaanivaru. Titaani maavarade baas Venemaal koosneb 20 maardlast (millest 11 on primaarsed ja 9 alluviaalsed), mis on üle kogu riigi üsna ühtlaselt hajutatud. Suurim uuritud maardlatest (Jaregskoje) asub 25 km kaugusel Ukhta linnast (Komi Vabariik). Maardla varuks hinnatakse 2 miljardit tonni maaki, mille keskmine titaandioksiidi sisaldus on umbes 10%.
Maailma suurim titaanitootja on Venemaa ettevõte VSMPO-AVISMA.
Reeglina on titaani ja selle ühendite tootmise lähteaineks titaandioksiid, milles on suhteliselt vähe lisandeid. Eelkõige võib see olla rutiili kontsentraat, mis saadakse titaanimaakide rikastamise käigus. Rutiili varud maailmas on aga väga piiratud ja sagedamini kasutatakse ilmeniidikontsentraatide töötlemisel saadavat nn sünteetilist rutiili ehk titaanräbu. Titaanräbu saamiseks redutseeritakse ilmeniidi kontsentraat elektrikaareahjus, samal ajal kui raud eraldatakse metallfaasiks (malm), mitte redutseeritud titaanoksiidid ja lisandid moodustavad räbu faasi. Rikkalikku räbu töödeldakse kloriid- või väävelhappemeetodil.
Puhtal kujul ja sulamite kujul
Titaanist monument Gagarinile Moskvas Leninski prospektil
Metalli kasutatakse: keemiatööstuses (reaktorid, torustikud, pumbad, toruliitmikud), sõjatööstuses (soomusrüüd, soomusrüüd ja tuletõkked lennunduses, allveelaevade kered), tööstusprotsessides (magestamistehased, tselluloosi- ja paberiprotsessid), autotööstuses , põllumajandustööstus, toiduainetööstus, augustamisehted, meditsiinitööstus (proteesid, osteoproteesid), hambaravi ja endodontilised instrumendid, hambaimplantaadid, sporditarbed, ehted (Aleksandr Homov), mobiiltelefonid, kergsulamid jne. See on kõige olulisem konstruktsioonimaterjal lennuki-, raketi-, laevaehituses.
Titaani valamine toimub vaakumpahjudes grafiitvormides. Kasutatakse ka vaakuminvesteeringuvalu. Tehnoloogiliste raskuste tõttu kasutatakse seda kunstilises castingus piiratud mahus. Maailma esimene monumentaalne valatud titaanist skulptuur on Juri Gagarini monument Moskvas temanimelisel väljakul.
Titaan on legeerlisand paljudes legeerterastes ja enamikes erisulamites.
Nitinool (nikkel-titaan) on kujumälusulam, mida kasutatakse meditsiinis ja tehnoloogias.
Titaanaluminiidid on väga oksüdatsiooni- ja kuumakindlad, mis omakorda määras nende kasutamise lennunduses ja autotööstuses konstruktsioonimaterjalina.
Titaan on üks levinumaid kõrgvaakumpumpades kasutatavaid gettermaterjale.
Valget titaandioksiidi (TiO2) kasutatakse värvides (näiteks titaanvalge), aga ka paberi ja plasti valmistamisel. Toidu lisaaine E171.
Orgaanilisi taaniühendeid (nt tetrabutoksütitaan) kasutatakse katalüsaatorina ja kõvendina keemia- ja värvitööstuses.
Anorgaanilisi titaaniühendeid kasutatakse keemia-, elektroonika-, klaaskiutööstuses lisandite või kattekihtidena.
Titaankarbiid, titaandiboriid, titaankarbonitriid on metalli töötlemiseks kasutatavate ülikõvade materjalide olulised komponendid.
Titaannitriidi kasutatakse tööriistade, kirikukuplite katmiseks ja ehete valmistamisel, kuna. on kullaga sarnase värviga.
Baariumtitanaat BaTiO3, pliititanaat PbTiO3 ja mitmed teised titanaadid on ferroelektrikud.
Erinevate metallidega titaanisulameid on palju. Legeerivad elemendid jagunevad kolme rühma, sõltuvalt nende mõjust polümorfse muundumise temperatuurile: beeta-stabilisaatorid, alfa-stabilisaatorid ja neutraalsed kõvendid. Esimesed alandavad transformatsioonitemperatuuri, teised suurendavad seda ja teised ei mõjuta seda, vaid toovad kaasa maatriksi lahustumise. Alfa-stabilisaatorite näited: alumiinium, hapnik, süsinik, lämmastik. Beeta stabilisaatorid: molübdeen, vanaadium, raud, kroom, nikkel. Neutraalsed kõvendid: tsirkoonium, tina, räni. Beeta-stabilisaatorid jagunevad omakorda beeta-isomorfseteks ja beeta-eutektoide moodustavateks. Kõige tavalisem titaanisulam on Ti-6Al-4V sulam (in Vene klassifikatsioon- BT6).
60% - värv;
20% - plastik;
13% - paber;
7% - masinaehitus.
15-25 dollarit kilo, olenevalt puhtusest.
Kareda titaani (titaankäsna) puhtuse ja klassi määrab tavaliselt selle kõvadus, mis sõltub lisandite sisaldusest. Levinumad kaubamärgid on TG100 ja TG110.
Ferrotaaniumi (minimaalselt 70% titaani) hind 22.12.2010 seisuga on 6,82 dollarit kilogrammi kohta. 01.01.2010 oli hind tasemel 5,00 $ kilogrammi eest.
Venemaal olid titaani hinnad 2012. aasta alguses 1200-1500 rubla/kg.
Eelised:
madal tihedus (4500 kg / m3) aitab vähendada kasutatava materjali massi;
kõrge mehaaniline tugevus. Tuleb märkida, et kõrgendatud temperatuuril (250–500 °C) on titaanisulamid tugevamad kui ülitugevad alumiiniumi- ja magneesiumisulamid;
ebatavaliselt kõrge korrosioonikindlus, mis on tingitud titaani võimest moodustada pinnale õhukesi (5-15 mikronit) pidevaid TiO2-oksiidi kilesid, mis on metallimassiga kindlalt seotud;
parimate titaanisulamite eritugevus (tugevuse ja tiheduse suhe) ulatub 30-35 või enamani, mis on peaaegu kaks korda suurem kui legeeritud teraste eritugevus.
Puudused:
kõrge tootmiskulu, titaan on palju kallim kui raud, alumiinium, vask, magneesium;
aktiivne interaktsioon kõrgel temperatuuril, eriti vedelas olekus, kõigi atmosfääri moodustavate gaasidega, mille tulemusena saab titaani ja selle sulameid sulatada ainult vaakumis või inertgaasi keskkonnas;
titaanijäätmete tootmisega seotud raskused;
halvad hõõrdevastased omadused, kuna titaan kleepub paljude materjalide külge, titaaniga seotud titaan ei saa hõõrdumise korral töötada;
titaani ja paljude selle sulamite kõrge kalduvus vesiniku rabedusele ja soolade korrosioonile;
halb töödeldavus, mis sarnaneb austeniitsete roostevabade teraste omaga;
kõrge reaktsioonivõime, kalduvus tera kasvule kõrgel temperatuuril ja faasimuutused keevitustsükli ajal põhjustavad raskusi titaani keevitamisel.
Põhiosa titaanist kulub lennunduse ja raketitehnoloogia ning merelaevaehituse vajadustele. Titaani (ferrotitaan) kasutatakse kõrgkvaliteetsete teraste legeeriva lisandina ja deoksüdeerijana. Tehnilist titaani kasutatakse mahutite, keemiareaktorite, torustike, liitmike, pumpade, ventiilide ja muude agressiivses keskkonnas töötavate toodete valmistamiseks. Kõrgel temperatuuril töötavate elektrovaakumseadmete võred ja muud osad on valmistatud kompaktsest titaanist.
Struktuurimaterjalina kasutamise poolest on titaan 4. kohal, jäädes alla vaid Al, Fe ja Mg järel. Titaanaluminiidid on väga oksüdatsiooni- ja kuumakindlad, mis omakorda määras nende kasutamise lennunduses ja autotööstuses konstruktsioonimaterjalina. Titaani bioloogiline ohutus teeb sellest suurepärase materjali toiduainetööstuses ja rekonstruktiivses kirurgias.
Titaani ja selle sulameid kasutatakse laialdaselt inseneritöös nende kõrge mehaanilise tugevuse, mida hoitakse kõrgel temperatuuril, korrosioonikindluse, kuumakindluse, eritugevuse, madala tiheduse ja muude kasulike omaduste tõttu. Titaani ja selle sulamite kõrget hinda kompenseerib paljudel juhtudel nende suurem jõudlus ning mõnel juhul on need ainsad materjalid, millest on võimalik toota seadmeid või konstruktsioone, mis on võimelised teatud kindlates tingimustes töötama.
Titaanisulamid mängivad olulist rolli lennutehnoloogias, kus eesmärgiks on saada kergeim disain koos vajaliku tugevusega. Titaan on võrreldes teiste metallidega kerge, kuid samas võib see töötada kõrgel temperatuuril. Titaanisulameid kasutatakse naha, kinnitusdetailide, jõukomplekti, šassii osade ja erinevate sõlmede valmistamiseks. Samuti kasutatakse neid materjale lennukite reaktiivmootorite ehitamisel. See võimaldab teil vähendada nende kaalu 10-25%. Titaanisulameid kasutatakse kompressori ketaste ja labade, õhu sisselaskeava ja juhtlaba osade ning kinnitusdetailide tootmiseks.
Titaani ja selle sulameid kasutatakse ka raketiteaduses. Arvestades mootorite lühiajalist töötamist ja tihedate atmosfäärikihtide kiiret läbimist, on raketiteaduses eemaldatud väsimustugevuse, staatilise vastupidavuse ja teatud määral ka roomamise probleemid.
Tehniline titaan ei sobi oma ebapiisavalt kõrge kuumakindluse tõttu lennunduses kasutamiseks, kuid erakordselt kõrge korrosioonikindluse tõttu on see mõnel juhul keemiatööstuses ja laevaehituses asendamatu. Seetõttu kasutatakse seda kompressorite ja pumpade tootmisel selliste agressiivsete ainete pumpamiseks nagu väävel- ja vesinikkloriidhape ja nende soolad, torustikud, ventiilid, autoklaavid, erinevad mahutid, filtrid jne. Ainult titaanil on korrosioonikindlus sellistes keskkondades nagu märg kloor, vesi- ja happelised kloorilahused, seetõttu valmistatakse sellest metallist seadmed klooritööstusele. Titaani kasutatakse soojusvahetite valmistamiseks, mis töötavad söövitavas keskkonnas, näiteks lämmastikhappes (mitte suitsevad). Laevaehituses kasutatakse titaani propellerite tootmiseks, laevade, allveelaevade, torpeedode jne plaadistamiseks. Titaani ja selle sulamite külge ei kleepu kestad, mis suurendavad järsult laeva takistust selle liikumisel.
Titaanisulamid on paljutõotavad kasutamiseks paljudes teistes rakendustes, kuid nende kasutamist tehnoloogias piirab titaani kõrge hind ja nappus.
Titaaniühendeid kasutatakse laialdaselt ka erinevates tööstusharudes. Titaankarbiidil on kõrge kõvadus ja seda kasutatakse lõikeriistade ja abrasiivsete materjalide valmistamisel. Valget titaandioksiidi (TiO2) kasutatakse värvides (näiteks titaanvalge), aga ka paberi ja plasti valmistamisel. Orgaanilisi taaniühendeid (nt tetrabutoksütitaan) kasutatakse katalüsaatorina ja kõvendina keemia- ja värvitööstuses. Anorgaanilisi titaaniühendeid kasutatakse keemia-, elektroonika-, klaaskiutööstuses lisandina. Titaandiboriid on ülikõvade metallitöötlusmaterjalide oluline komponent. Titaannitriidi kasutatakse tööriistade katmiseks.
Titaani praeguste kõrgete hindadega kasutatakse seda peamiselt sõjavarustuse tootmiseks, kus peamine roll ei ole maksumusel, vaid tehnilistel omadustel. Sellegipoolest on teada juhtumeid, kus titaani ainulaadseid omadusi kasutatakse tsiviilvajadusteks. Kuna titaani hind langeb ja selle tootmine kasvab, laieneb selle metalli kasutamine sõjalisel ja tsiviilotstarbel üha enam.
Lennundus. Titaani ja selle sulamite madal erikaal ja kõrge tugevus (eriti kõrgetel temperatuuridel) muudavad need väga väärtuslikeks lennundusmaterjalideks. Lennukiehituse ja lennukimootorite tootmise vallas asendab titaan üha enam alumiiniumi ja roostevaba terast. Temperatuuri tõustes kaotab alumiinium kiiresti oma tugevuse. Teisalt on titaanil selge tugevuseelis temperatuuridel kuni 430°C ning seda järku kõrgendatud temperatuur tekib aerodünaamilise kuumenemise tõttu suurtel kiirustel. Terase titaaniga asendamise eeliseks lennunduses on kaalu vähendamine tugevust ohverdamata. Üldine kaalu vähenemine koos suurema jõudlusega kõrgendatud temperatuuridel võimaldab suurendada lennuki kandevõimet, lennuulatust ja manööverdusvõimet. See seletab jõupingutusi, mille eesmärk on laiendada titaani kasutamist lennukiehituses mootorite valmistamisel, kere ehitamisel, nahkade ja isegi kinnitusdetailide valmistamisel.
Reaktiivmootorite konstruktsioonis kasutatakse titaani peamiselt kompressori labade, turbiiniketaste ja paljude muude stantsitud detailide valmistamiseks. Siin asendab titaan roostevaba ja kuumtöödeldud legeerterast. Ühe kilogrammi mootori kaalu kokkuhoid säästab tänu kere kergendamisele kuni 10 kg lennuki kogukaalust. Tulevikus on kavas kasutada lehttitaani mootorite põlemiskambrite korpuste valmistamiseks.
Lennukiehituses kasutatakse titaani laialdaselt kereosade jaoks, mis töötavad kõrgel temperatuuril. Lehttitaani kasutatakse igasuguste kestade, kaablite kaitsekestade ja mürskude juhikute valmistamiseks. Legeeritud titaanlehtedest on valmistatud erinevad jäikuselemendid, kereraamid, ribid jms.
Katted, klapid, kaablikatted ja mürsujuhikud on valmistatud legeerimata titaanist. Legeeritud titaani kasutatakse kereraami, raamide, torustike ja tuletõkete valmistamiseks.
Titaani kasutatakse üha enam F-86 ja F-100 lennukite ehitamisel. Tulevikus hakatakse titaanist valmistama teliku uksi, hüdrotorustikku, väljalasketorusid ja otsikuid, peeneid, klappe, klapptugesid jms.
Titaanist saab valmistada soomusplaate, sõukruvi labasid ja kestakarpe.
Praegu kasutatakse titaani sõjalennukite Douglas X-3 for skin, Republic F-84F, Curtiss-Wright J-65 ja Boeing B-52 ehitamisel.
Titaani kasutatakse ka tsiviillennukite DC-7 ehitamisel. Douglase ettevõte, asendades mootori gondli ja tuletõkete valmistamisel alumiiniumisulamid ja roostevaba terase titaaniga, on saavutanud lennukikonstruktsiooni kaalusäästu juba umbes 90 kg. Praegu on titaandetailide kaal selles lennukis 2% ja seda arvu oodatakse 20%ni lennuki kogumassist.
Titaani kasutamine võimaldab vähendada helikopterite kaalu. Titaanplekki kasutatakse põrandate ja uste jaoks. Helikopteri massi märkimisväärne vähenemine (umbes 30 kg) saavutati legeeritud terase asendamisega titaaniga, et katta selle rootorite labad.
Merevägi. Titaani ja selle sulamite korrosioonikindlus muudab need merel väga väärtuslikuks materjaliks. USA mereväeministeerium uurib põhjalikult titaani korrosioonikindlust suitsugaaside, auru, õli ja mereveega kokkupuutel. Titaani kõrge eritugevus on mereväes peaaegu sama oluline.
Metalli madal erikaal koos korrosioonikindlusega suurendab laevade manööverdusvõimet ja sõiduulatust ning vähendab ka materjaliosa ülalpidamise ja selle remondi kulusid.
Titaani kasutusalad mereväes hõlmavad allveelaevade diiselmootorite heitgaasisummuteid, instrumendikettaid, õhukeseseinalisi torusid kondensaatorite ja soojusvahetite jaoks. Ekspertide sõnul suudab titaan, nagu ükski teine metall, pikendada allveelaevade väljalaske summutite eluiga. Soolase vee, bensiini või õliga kokkupuutuvate mõõteplaatide puhul tagab titaan parema vastupidavuse. Uuritakse võimalust kasutada titaani soojusvaheti torude valmistamisel, mis peaks olema torusid väljastpoolt pestavas merevees korrosioonikindel ja samas vastu pidama nende sees voolava heitgaasi kondensaadi mõjudele. Kaalutakse võimalust valmistada titaanist antenne ja radaripaigaldiste komponente, mis peavad olema vastupidavad suitsugaaside ja merevee mõjule. Titaani saab kasutada ka selliste osade tootmiseks nagu ventiilid, propellerid, turbiiniosad jne.
Suurtükivägi. Ilmselt võib suurimaks potentsiaalseks titaani tarbijaks olla suurtükivägi, kus praegu käivad intensiivsed uuringud erinevate prototüüpide osas. Kuid selles valdkonnas on standardiseeritud ainult üksikute osade ja titaanist valmistatud osade tootmine. Titaani üsna piiratud kasutamine suurtükiväes ja suure uurimisulatusega on seletatav selle kõrgete kuludega.
Uuriti erinevaid suurtükiväe varustuse osi, pidades silmas võimalust asendada tavapärased materjalid titaaniga, tingimusel et titaani hind langeb. Põhitähelepanu pöörati osadele, mille puhul on kaalu vähendamine hädavajalik (käsitsi kantavad ja õhuga transporditavad osad).
Mördi alusplaat terase asemel titaanist. Sellise asendamisega ja pärast mõningast muutmist oli kahest poolest koosneva terasplaadi asemel kogukaaluga 22 kg võimalik luua üks 11 kg kaaluv osa. Tänu sellele asendamisele on võimalik teeninduspersonali arvu vähendada kolmelt kahele. Kaalutakse võimalust kasutada titaani relva leegi peatajate valmistamiseks.
Katsetatakse titaanist valmistatud püstolialuseid, vankririste ja tagasilöögisilindreid. Titaani saab laialdaselt kasutada juhitavate mürskude ja rakettide tootmisel.
Esimesed titaani ja selle sulamite uuringud näitasid võimalust valmistada neist soomusplaate. Terasest soomuse (paksus 12,7 mm) asendamine sama mürsu takistusega (16 mm paksuse) titaansoomusega võimaldab nende uuringute kohaselt säästa kuni 25% kaalust.
Kvaliteetsed titaanisulamid annavad lootust võimalusele asendada terasplaadid võrdse paksusega titaanplaatidega, mis säästab kaalus kuni 44%. Tööstuslik rakendus titaan tagab suurema manööverdusvõime, suurendab relva transpordiulatust ja vastupidavust. Kaasaegne taseÕhutranspordi areng toob ilmsiks kergete soomusautode ja muude titaanist valmistatud sõidukite eelised. Suurtükiväeosakond kavatseb varustada jalaväe kiivrite, tääkide, granaadiheitjatega ja käsileegiheitjad valmistatud titaanist. Titaanisulamit kasutati esmakordselt suurtükiväes mõnede automaatrelvade kolbide valmistamiseks.
Transport. Paljud titaani kasutamise eelised soomusmaterjalide tootmisel kehtivad ka sõidukite puhul.
Transporditehnikaettevõtetes praegu tarbitavate konstruktsioonimaterjalide asendamine titaaniga peaks kaasa tooma kütusekulu vähenemise, kandevõime suurenemise, vändamehhanismide osade väsimuspiiri suurenemise jne. raudteed on oluline vähendada surnud kaalu. Veeremi kogumassi märkimisväärne vähenemine titaani kasutamise tõttu säästab veojõudu, vähendab kaelade ja teljepuksi mõõtmeid.
Haagiste puhul on oluline ka kaal. Sõiduk. Siin tõstaks kandevõimet ka terase asendamine titaaniga telgede ja rataste tootmisel.
Kõiki neid võimalusi saaks realiseerida titaani hinna alandamisega 15-lt 2-3 dollarile titaanist pooltoodete naela kohta.
Keemiatööstus. Keemiatööstuse seadmete tootmisel on metalli korrosioonikindlus ülimalt oluline. Samuti on oluline vähendada seadmete kaalu ja suurendada tugevust. Loogiliselt tuleks eeldada, et titaan võib anda sellest hapete, leeliste ja anorgaaniliste soolade transportimise seadmete tootmisel mitmeid eeliseid. Täiendavad võimalused titaani kasutamiseks on avanemas selliste seadmete tootmisel nagu mahutid, kolonnid, filtrid ja kõikvõimalikud kõrgsurveballoonid.
Titaantorustiku kasutamine võib parandada küttespiraalide efektiivsust labori autoklaavides ja soojusvahetites. Titaani kasutatavust balloonide tootmiseks, milles gaase ja vedelikke hoitakse pikka aega rõhu all, annab tunnistust põlemissaaduste mikroanalüüsi kasutamine raskema klaastoru asemel (näidatud pildi ülaosas). Väikese seinapaksuse ja väikese erikaalu tõttu saab seda toru kaaluda väiksematel, tundlikumatel analüütilistel kaaludel. Siin parandab kerguse ja korrosioonikindluse kombinatsioon keemilise analüüsi täpsust.
Muud rakendused. Titaani kasutamine on otstarbekas toiduaine-, nafta- ja elektritööstuses, aga ka kirurgiliste instrumentide valmistamisel ja kirurgias endas.
Titaanist valmistatud toiduvalmistamise lauad, aurutamislauad on kvaliteetsemad kui terastooted.
Nafta- ja gaasipuurimistööstuses on korrosioonivastane võitlus väga oluline, seega võimaldab titaani kasutamine korrodeeruvaid seadmete vardaid harvemini välja vahetada. Katalüütilises tootmises ja naftatorustike valmistamisel on soovitav kasutada titaani, mis säilitab kõrgel temperatuuril mehaanilised omadused ja on hea korrosioonikindlusega.
Elektritööstuses saab titaani oma hea eritugevuse, kõrge elektritakistuse ja mittemagnetiliste omaduste tõttu kasutada kaablite soomustamiseks.
Erinevates tööstusharudes hakatakse kasutama titaanist valmistatud ühel või teisel kujul kinnitusvahendeid. Titaani kasutuse edasine laiendamine on võimalik kirurgiliste instrumentide valmistamisel, seda peamiselt selle korrosioonikindluse tõttu. Titaanist instrumendid on selles osas paremad kui tavalised kirurgiainstrumendid, kui neid korduvalt keeta või autoklaavida.
Kirurgia vallas osutus titaan paremaks kui vitallium ja roostevaba teras. Titaani olemasolu kehas on üsna vastuvõetav. Luude kinnitamiseks titaanist valmistatud plaat ja kruvid olid looma kehas mitu kuud ning luu kasvas kruvide keermetesse ja plaadi auku.
Titaani eelis seisneb ka selles, et plaadile tekib lihaskude.
Ligikaudu pooled maailmas toodetud titaanitoodetest suunatakse tavaliselt tsiviillennukitööstusesse, kuid selle langus pärast tuntud traagilisi sündmusi sunnib paljusid tööstusharus osalejaid otsima titaanile uusi rakendusi. See materjal on esimene osa välismaise metallurgiaajakirjanduse väljaannete valikust, mis on pühendatud titaani väljavaadetele tänapäevastes tingimustes. Ühe juhtiva Ameerika titaani RT1 tootja sõnul moodustab 50-60 tuhande tonni aastas titaani tootmise kogumahust maailma mastaabis lennundusesegment kuni 40 tarbimist, tööstuslikku rakendust ja rakendust. 34 ja militaarala 16 ning umbes 10 moodustasid titaani kasutamise tarbekaupades. Titaani tööstuslikud rakendused hõlmavad keemilisi protsesse, energeetikat, nafta- ja gaasitööstust ning magestamistehaseid. Sõjalised mittelennunduslikud rakendused hõlmavad peamiselt kasutamist suurtükiväes ja lahingumasinates. Titaani olulisel määral kasutavateks sektoriteks on autotööstus, arhitektuur ja ehitus, sporditarbed ja ehted. Peaaegu kogu valuplokkides olev titaan toodetakse USA-s, Jaapanis ja SRÜ riikides – Euroopa moodustab vaid 3,6 kogu maailma mahust. Titaani lõppkasutuse piirkondlikud turud on väga erinevad – kõige ilmekam näide originaalsusest on Jaapan, kus tsiviillennunduse sektor moodustab vaid 2-3, kasutades 30 keemiatehaste seadmetes ja konstruktsioonielementides titaani kogutarbimisest. Umbes 20 kogu Jaapani nõudlusest pärineb tuumaenergia ja tahkekütuse elektrijaamades on ülejäänu arhitektuuris, meditsiinis ja spordis. USAs ja Euroopas, kus eranditult, on täheldatud vastupidist pilti suur tähtsus on tarbimine kosmosesektoris - vastavalt 60-75 ja 50-60 iga piirkonna kohta. USA-s on traditsiooniliselt tugevateks lõppturgudeks kemikaalid, meditsiiniseadmed, tööstusseadmed, Euroopas on aga suurim osakaal nafta- ja gaasitööstusel ning ehitustööstusel. Suur sõltuvus kosmosetööstusest on olnud titaanitööstuse jaoks pikaajaline murekoht, mis püüab titaani rakendusi laiendada, eriti praeguse majanduslanguse tingimustes. tsiviillennundus globaalses mastaabis. USA geoloogiateenistuse andmetel oli 2003. aasta esimeses kvartalis märgatav langus titaankäsna impordis - kõigest 1319 tonni, mis on 62 võrra vähem kui 3431 tonni 2002. aasta samal perioodil. Lennundussektor on alati üks juhtivaid titaaniturge, kuid meie, titaanitööstuses, peame väljakutsetele vastu astuma ja tegema kõik endast oleneva, et tagada, et meie tööstuses ei tekiks kosmosetööstuse arengu- ja majanduslanguse tsükleid. Mõned titaanitööstuse juhtivad tootjad näevad kasvavaid võimalusi olemasolevatel turgudel, millest üks on veealuste seadmete ja materjalide turg. RT1 müügi- ja jaotusjuhi Martin Proko sõnul on titaani elektritootmises ja veealustes rakendustes kasutatud juba pikka aega, alates 1980. aastate algusest, kuid alles viimase viie aasta jooksul on need valdkonnad pidevalt arenenud ja vastavalt kasvanud ka turunišš. Merealuses sektoris on kasvu taga peamiselt puurimine suurematel sügavustel, kus titaan on sobivaim materjal. Selle nii-öelda veealune elutsükkel on viiskümmend aastat, mis vastab veealuste projektide tavapärasele kestusele. Oleme juba loetlenud valdkonnad, kus on tõenäoline titaani kasutamise suurenemine. Howmet Ti-Casti müügijuht Bob Funnell märgib, et turu hetkeseisu võib näha kasvuvõimalustena uutes valdkondades, nagu näiteks veoautode turboülelaadurite, rakettide ja pumpade pöörlevad osad.
Üks meie käimasolevatest projektidest on 155 mm kaliibriga kergete suurtükiväesüsteemide BAE Butitzer XM777 arendamine. Nowmet tarnib 17 28 konstruktsioonilisest titaansõlmest iga püstolikinnituse jaoks, mis tarnitakse osaliselt merejalaväelased USA peaks alustama 2004. aasta augustis. Püstoli kogumassiga 9800 naela ja ligikaudu 4,44 tonni titaanist moodustab selle konstruktsioonis ligikaudu 2600 naela ja ligikaudu 1,18 tonni titaani – kasutatakse suure hulga valanditega 6A14U sulamit, ütleb tuletoetussüsteemide juht Frank Hrster. BAE Sy81et8. See XM777 süsteem peab asendama praeguse M198 Newitzeri süsteemi, mis kaalub umbes 17 000 naela ja umbes 7,71 tonni. Masstootmine on planeeritud perioodiks 2006-2010 - esialgu on plaanis tarned USA-sse, Suurbritanniasse ja Itaaliasse, kuid programmi võidakse laiendada tarnetele NATO liikmesriikidesse. John Barber Timetist juhib tähelepanu, et näited sõjatehnikast, mille ehitamisel kasutatakse märkimisväärses koguses titaani, on Abramé tank ja Bradley lahingumasin. Viimased kaks aastat on NATO, USA ja Ühendkuningriigi vahel käimas ühisprogramm titaani kasutamise intensiivistamiseks relvastuses ja kaitsesüsteemides. Nagu korduvalt märgitud, sobib titaan autotööstuses kasutamiseks väga hästi, kuid selle suuna osakaal on siiski üsna tagasihoidlik - itaallase hinnangul umbes 1 kogu tarbitavast titaani mahust ehk 500 tonni aastas. ettevõte Poggipolini, vormel-1 ja võidusõidumootorrataste titaankomponentide ja osade tootja. Selle ettevõtte uurimis- ja arendusosakonna juhataja Daniele Stoppolini usub, et praegune nõudlus titaani järele selles turusegmendis on 500 tonni tasemel, kuna seda materjali kasutatakse massiliselt ventiilide, vedrude, heitgaaside ehitamisel. süsteemid, ülekandevõllid, poldid, võivad potentsiaalselt tõusta peaaegu mitte 16 000 tonnini aastas. Ta lisas, et tema ettevõte on alles alustamas titaanpoltide automatiseeritud tootmise arendamist, et tootmiskulusid vähendada. Tema hinnangul on piiravad tegurid, mille tõttu titaani kasutamine autotööstuses oluliselt ei laiene, nõudluse ettearvamatus ja ebakindlus tooraine tarnimisega. Samal ajal jääb autotööstuses titaanile suur potentsiaalne nišš, mis ühendab endas spiraalvedrude ja heitgaasisüsteemide optimaalsed kaalu- ja tugevusomadused. Kahjuks märgib Ameerika turul titaani laialdast kasutamist nendes süsteemides vaid üsna eksklusiivne poolsportmudel Chevrolet Corvette Z06, mis ei saa kuidagi pretendeerida massiautole. Kütusesäästu ja korrosioonikindluse jätkuvate väljakutsete tõttu on titaani väljavaated selles valdkonnas siiski säilinud. Mittelennundus- ja mittesõjaliste rakenduste turgudel heakskiitmiseks loodi hiljuti selle nime all ühisettevõte UNITI, kus kõlab sõna ühtsus - unity ja Ti - titaani tähistus perioodilisuse tabelis kui maailma osana. juhtivad titaanitootjad – Ameerika Allegheny Technologies ja Venemaa VSMPO-Avisma. Need turud on teadlikult välja jäetud, ütles uue ettevõtte president Carl Moulton, kuna kavatseme muuta uuest ettevõttest juhtivaks tarnijaks tööstusharudes, mis kasutavad titaanosi ja -kooste, eelkõige naftakeemiat ja elektritootmist. Lisaks kavatseme aktiivselt turundada magestamisseadmete, sõidukite, tarbekaupade ja elektroonika valdkonnas. Usun, et meie tootmisruumid täiendavad üksteist hästi - VSMPO-l on silmapaistvad võimalused lõpptoodete tootmiseks, Alleghenyl on suurepärased traditsioonid külm- ja kuumvaltsitud titaanist toodete valmistamisel. UNITI osa ülemaailmsel titaantoodete turul on eeldatavasti 45 miljonit naela ehk ligikaudu 20 411 tonni. Meditsiiniseadmete turgu võib pidada stabiilselt arenevaks turuks – Briti Titanium International Groupi andmetel on maailmas aastane titaanisisaldus erinevates implantaatides ja proteesides umbes 1000 tonni ning see näitaja kasvab, kuna kirurgia võimalused asendada. inimese liigesed pärast õnnetusi või vigastusi. Lisaks paindlikkuse, tugevuse, kerguse ilmsetele eelistele sobib titaan kehaga väga hästi ka bioloogilises mõttes, kuna inimkehas puudub korrosioon kudedele ja vedelikele. Hambaravis kasvab hüppeliselt ka proteeside ja implantaatide kasutamine – Ameerika hambaarstide liidu andmetel kolmel korral viimase kümne aasta jooksul, suuresti tänu titaani omadustele. Kuigi titaani kasutamine arhitektuuris ulatub enam kui 25 aasta taha, algas selle laialdane kasutamine selles valdkonnas alles aastal. viimased aastad. Araabia Ühendemiraatides asuva Abu Dhabi lennujaama laiendus, mis peaks lõppema 2006. aastal, kasutab kuni 1,5 miljonit naela ligikaudu 680 tonni titaani. Päris palju erinevaid titaani kasutavaid arhitektuuri- ja ehitusprojekte plaanitakse ellu viia mitte ainult arenenud riikides USA-s, Kanadas, Suurbritannias, Saksamaal, Šveitsis, Belgias, Singapuris, vaid ka Egiptuses ja Peruus.
Tarbekaupade turusegment on praegu titaanituru kõige kiiremini kasvav segment. Kui 10 aastat tagasi oli see segment titaani turust vaid 1-2, siis tänaseks on see kasvanud 8-10-le turust. Üldiselt kasvas titaani tarbimine tarbekaupade tööstuses ligikaudu kaks korda kiiremini kui kogu titaaniturg. Titaani kasutamine spordis on pikim ja sellel on suurim osa titaani kasutamisest tarbekaupades. Titaani populaarsuse põhjus spordivarustuses on lihtne - see võimaldab teil saavutada mis tahes muu metalliga võrreldes parema kaalu ja tugevuse suhte. Titaani kasutamine jalgratastes algas umbes 25-30 aastat tagasi ja oli esimene titaani kasutamine spordivarustuses. Peamiselt kasutatakse Ti3Al-2.5V ASTM klassi 9 sulamist torusid.Teised titaanisulamitest valmistatud osad on pidurid, ketirattad ja istmete vedrud. Titaani hakkasid golfikeppide valmistamisel kasutama Jaapanis 80ndate lõpus ja 90ndate alguses. Enne aastaid 1994–1995 oli see titaani kasutamine USA-s ja Euroopas praktiliselt tundmatu. See muutus, kui Callaway tutvustas oma Ruger Titanium titaanpulka, mida nimetatakse Great Big Berthaks. Tänu Callaway ilmsetele eelistele ja läbimõeldud turundusele said titaanpulgad koheselt hitiks. Lühikese aja jooksul on titaankepid muutunud väikese golfimängijate eksklusiivse ja kalli varustuse asemel enamiku golfimängijate poolt laialdaselt kasutatavaks, olles samas kallimad kui teraskepid. Tooksin välja peamised minu arvates golfituru arengutrendid, mis on teiste suure tööjõuga tööstusharude teed järgides jõudnud lühikese 4-5 aastaga kõrgtehnoloogiast masstootmiseni. kulud nagu rõivaste, mänguasjade ja olmeelektroonika tootmine, golfikeppide tootmine on läinud odavaima tööjõuga riikidesse esmalt Taiwanisse, seejärel Hiinasse ja nüüd ehitatakse tehaseid veelgi odavama tööjõuga riikidesse, näiteks Vietnamisse. ja Tais kasutatakse titaani kindlasti autojuhtide jaoks, kus selle suurepärased omadused annavad selge eelise ja õigustavad kõrgemat hinda. Titaan pole aga järgmistel klubidel veel väga laialdast kasutust leidnud, kuna olulist kulude kasvu ei toeta mängu vastav paranemine.Praegu toodetakse draivereid peamiselt sepistatud löögipinnaga, sepistatud või valatud ülaosaga ja valatud põhi.Hiljuti lubas Profigolfi Liit ROA tõsta nn tootlusteguri ülemist piiri, millega seoses püüavad kõik klubitootjad tõsta löögipinna vedruomadusi. Selleks on vaja vähendada löögipinna paksust ja kasutada selleks tugevamaid sulameid nagu SP700, 15-3-3-3 ja VT-23. Nüüd keskendume titaani ja selle sulamite kasutamisele muudel spordivahenditel. Võidusõiduratta torud ja muud osad on valmistatud ASTM Grade 9 Ti3Al-2,5V sulamist. Sukeldumisnugade valmistamisel kasutatakse üllatavalt palju titaanlehte. Enamik tootjaid kasutab Ti6Al-4V sulamit, kuid see sulam ei taga tera servade vastupidavust nagu teised tugevamad sulamid. Mõned tootjad lähevad üle BT23 sulami kasutamisele.
Titaanist sukeldumisnugade jaehind on umbes 70–80 dollarit. Valatud titaanist hobuserauad vähendavad oluliselt kaalu võrreldes terasega, pakkudes samal ajal vajalikku tugevust. Kahjuks selline titaani kasutamine ei realiseerunud, sest titaanist hobuserauad sädelesid ja hirmutasid hobuseid. Vähesed nõustuvad pärast esimesi ebaõnnestunud katseid kasutama titaanist hobuseraua. Californias Newport Beachis asuv Titanium Beach on välja töötanud Ti6Al-4V sulamist uisuterad. Kahjuks on siin jällegi probleemiks labade serva vastupidavus. Arvan, et sellel tootel on võimalus elada, kui tootjad kasutavad tugevamaid sulameid nagu 15-3-3-3 või BT-23. Titaani kasutatakse väga laialdaselt mägironimisel ja matkamisel, peaaegu kõigi esemete jaoks, mida mägironijad ja matkajad seljakottipudelites kannavad, tasside jaehind on 20–30 dollarit, keedukomplektide jaehind umbes 50 dollarit, sööginõud on valmistatud peamiselt kaubanduslikult puhtast 1. ja 2. klassi titaanist. Teised ronimis- ja matkavarustuse näited on kompaktpliidid, telgiriiulid ja -alused, jäänaasklid ja jääkruvid. Relvatootjad on hiljuti hakanud tootma titaanpüstoleid nii sportlaskmise kui ka õiguskaitserakenduste jaoks.
Tarbeelektroonika on titaanile üsna uus ja kiiresti kasvav turg. Titaani kasutamine olmeelektroonikas ei tulene paljudel juhtudel ainult selle suurepärastest omadustest, vaid ka toodete atraktiivsest välimusest. Kaubanduslikult puhast 1. klassi titaani kasutatakse sülearvutite, mobiiltelefonide, plasma-lameekraantelerite ja muude elektroonikaseadmete ümbriste valmistamiseks. Titaani kasutamine kõlarite konstruktsioonis tagab suurepärased akustilised omadused, kuna titaan on terasest kergem, mis suurendab akustilist tundlikkust. Titaanist käekellad, mille Jaapani tootjad esmakordselt turule tõid, on nüüdseks ühed soodsaimad ja tunnustatumad titaanist tarbijatooted. Maailma titaani tarbimist traditsiooniliste ja nn kantavate ehete valmistamisel mõõdetakse mitmekümne tonniga. Üha enam võite leida titaani abielusõrmused, ja loomulikult on kehal ehteid kandvad inimesed lihtsalt kohustatud titaani kasutama. Titaani kasutatakse laialdaselt merekinnituste ja liitmike valmistamisel, kus kõrge korrosioonikindluse ja tugevuse kombinatsioon on väga oluline. Los Angeleses asuv Atlas Ti toodab laias valikus neid VTZ-1 sulamist tooteid. Titaani kasutati tööriistade valmistamisel esmakordselt Nõukogude Liidus 80ndate alguses, mil valitsuse korraldusel valmistati kergeid ja mugavaid tööriistu tööliste töö hõlbustamiseks. Nõukogude titaanitootmise hiiglane Verhne-Saldinskoje Metallitöötlemise Tootmisühing tootis sel ajal titaanist labidaid, naelatõmbajaid, aluseid, kirvesid ja võtmeid.
Hiljem hakkasid Jaapani ja Ameerika tööriistatootjad oma toodetes kasutama titaani. Mitte nii kaua aega tagasi sõlmis VSMPO Boeinguga lepingu titaanplaatide tarnimiseks. Sellel lepingul oli kahtlemata väga kasulik mõju titaanitootmise arengule Venemaal. Titaani on meditsiinis laialdaselt kasutatud juba aastaid. Eelised on tugevus, korrosioonikindlus ja mis kõige tähtsam, mõned inimesed on allergilised roostevaba terase vajaliku komponendi nikli suhtes, samas kui titaani suhtes pole keegi allergiline. Kasutatavad sulamid on kaubanduslikult puhas titaan ja Ti6-4Eli. Titaani kasutatakse kirurgiliste instrumentide, sise- ja välisproteeside, sealhulgas kriitiliste, näiteks südameklapi, valmistamisel. Kargud ja ratastoolid on valmistatud titaanist. Titaani kasutamine kunstis pärineb aastast 1967, mil Moskvas püstitati esimene titaanist monument.
Hetkel on peaaegu kõikidel mandritel püstitatud märkimisväärne hulk titaanist monumente ja ehitisi, sealhulgas selliseid kuulsaid nagu Guggenheimi muuseum, mille ehitas Bilbaosse arhitekt Frank Gehry. Materjal on kunstiinimeste seas väga populaarne oma värvi, välimuse, tugevuse ja korrosioonikindluse poolest. Nendel põhjustel kasutatakse titaani suveniiride ja ehete pudukaupades, kus see konkureerib edukalt selliste väärismetallidega nagu hõbe ja isegi kuld. RTi Martin Proko sõnul on USA-s titaankäsna keskmine hind 3,80 nael, Venemaal 3,20 nael. Lisaks sõltub metalli hind suurel määral kommertslennunduse tööstuse tsüklilisusest. Paljude projektide areng võib järsult kiireneda, kui leitakse viise titaani tootmise ja töötlemise, vanametalli töötlemise ja sulatustehnoloogiate kulude vähendamiseks, ütles Saksa Deutshe Titani tegevdirektor Markus Holz. British Titanium nõustub, et titaanitoodete laienemist pidurdavad kõrged tootmiskulud ja enne titaani masstootmist tuleb teha palju parandusi. kaasaegsed tehnoloogiad.
Üheks sammuks selles suunas on nn FFC protsessi arendamine, mis on metallilise titaani ja sulamite tootmise uus elektrolüütiline protsess, mille maksumus on oluliselt madalam. Daniele Stoppolini sõnul nõuab titaanitööstuse üldine strateegia iga uue turu jaoks sobivaimate sulamite, tootmistehnoloogia väljatöötamist ja titaani kasutamist.
Allikad
Vikipeedia – vaba entsüklopeedia, Vikipeedia
metotech.ru - Metotehnika
housetop.com – maja ülaosa
atomsteel.com – Atomi tehnoloogia
domremstroy.ru – DomRemStroy
Kuna titaan on hea kõvadusega, kuid madala tugevusega metall, on titaanil põhinevad sulamid tööstuslikus tootmises laiemalt levinud. Erineva terastruktuuriga sulamid erinevad struktuuri ja kristallvõre tüübi poolest.
Neid saab hankida tootmisprotsessis teatud temperatuurirežiimide tagamisega. Ja lisades titaanile erinevaid legeerivaid elemente, on võimalik saada sulameid, mida iseloomustavad kõrgemad töö- ja tehnoloogilised omadused.
Lisamisel legeerivad elemendid ja erinevat tüüpi Titaanil põhinevate struktuuride kristallvõred on kõrgemad kui puhtas metallis kuumakindlus ja tugevus. Samas iseloomustab saadud konstruktsioone madal tihedus, head korrosioonivastased omadused ja hea plastilisus, mis avardab nende kasutusala.
Titaani omadused
Titaan on kergmetall, mis kombineerib kõrge kõvadus ja madal tugevus mis raskendab selle töötlemist. Sulamistemperatuur sellest materjalist on keskmine 1665°С. Materjali iseloomustab madal tihedus (4,5 g/cm3) ja hea korrosioonivastane võime.
Materjali pinnale tekib mitme nm paksune oksiidkile, mis välistab korrosiooniprotsessid titaan meres ja magevees, atmosfääris, oksüdatsioonis orgaaniliste hapetega, kavitatsiooniprotsessides ja pinge all olevates struktuurides.
Tavalises olekus materjalil ei ole kuumakindlust, seda iseloomustab roomamisnähtus toatemperatuuril. Külma ja sügava külma tingimustes iseloomustavad materjali aga kõrged tugevusomadused.
Titaanil on madal elastsusmoodul, mis piirab selle kasutamist jäikust nõudvate konstruktsioonide valmistamisel. Puhtal kujul on metallil kõrged kiirgusvastased omadused ja sellel puuduvad magnetilised omadused.
Titaanile on iseloomulikud head plastilised omadused ja lihtne töödelda toatemperatuuril ja kõrgemal. Titaanist ja selle ühenditest valmistatud keevisõmblustel on elastsus ja tugevus. Materjali iseloomustavad aga intensiivsed gaaside neeldumisprotsessid ebastabiilses keemilises olekus, mis tekib siis, kui temperatuur tõuseb. Titaan moodustab olenevalt gaasist, millega ta ühineb, hüdriid-, oksiid-, karbiidiühendeid, millel on halb mõju selle tehnoloogilistele omadustele.
Materjal on iseloomustatud halb töödeldavus, selle rakendamise tulemusena ta lühikese aja jooksul kleepub tööriista külge, mis vähendab selle ressurssi. Titaani töötlemine lõikamise teel on võimalik intensiivse tüüpi jahutamise abil suure etteandekiiruse, madala töötlemiskiiruse ja olulise lõikesügavusega. Lisaks valitakse töötlemiseks tööriistaks kiirteras.
Materjali iseloomustab kõrge keemiline aktiivsus, mille tõttu kasutatakse sulatamisel, titaani valamisel või kaarkeevitamisel inertgaase.
Kasutamise ajal tuleb titaantooteid kaitsta gaaside võimaliku imendumise eest töötemperatuuri tõusu korral.
titaani sulamid
Titaanil põhinevad konstruktsioonid, millele on lisatud selliseid legeerivaid elemente nagu:
Titaanirühma sulamite deformeerimisel saadud konstruktsioone kasutatakse mehaaniliselt töödeldavate toodete valmistamiseks.
Tugevuse järgi eristavad nad:
- ülitugevad materjalid, mille tugevus on üle 1000 MPa;
- Keskmise tugevusega konstruktsioonid, väärtuste vahemikus 500 kuni 1000 MPa;
- Madala tugevusega materjalid, mille tugevus on alla 500 MPa.
Kasutusala järgi:
- Korrosioonikindlad konstruktsioonid.
- Ehitusmaterjalid;
- Kuumuskindlad konstruktsioonid;
- Kõrge külmakindlusega konstruktsioonid.
Sulamite tüübid
Kompositsioonis sisalduvate legeerivate elementide järgi eristatakse kuut peamist sulamitüüpi.
Sulamid tüüpi α-sulamid
Sulamid tüüpi α-sulamid titaanil põhinev legeerimiseks alumiinium, tina, tsirkoonium, hapnik iseloomustatud hea keevitatavus, alandades titaani külmumispunkti ja suurendades selle voolavust. Need omadused võimaldavad kasutada niinimetatud α-sulameid vormitud toorikute saamiseks või detailide valamisel. Saadud seda tüüpi toodetel on kõrge termiline stabiilsus, mis võimaldab neid kasutada kriitiliste osade valmistamiseks, töötab temperatuuritingimustes kuni 400°С.
Minimaalsete legeerivate elementide kogustega ühendeid nimetatakse tehniliseks titaaniks. Seda iseloomustab hea termiline stabiilsus ja sellel on suurepärane keevitusjõudlus erinevate masinate keevitustöödel. Materjalil on lõikamise võimaluse jaoks rahuldavad omadused. Seda tüüpi sulamite tugevust ei soovitata kuumtöötlemise abil suurendada, seda tüüpi materjale kasutatakse pärast lõõmutamist. Tsirkooniumi sisaldavad sulamid on kõige kallimad ja kergesti valmistatavad.
Sulami tarnevormid on esitatud traadi, torude, valtsitud vardade, sepistamise kujul. Selle klassi enimkasutatav materjal on sulam VT5-1, mida iseloomustab keskmine tugevus, kuumakindlus kuni 450 ° C ja suurepärane jõudlus madalatel ja ülimadalatel temperatuuridel töötamisel. Seda sulamit ei tugevdata termiliste meetoditega, kuid selle kasutamine madalatel temperatuuridel nõuab minimaalset legeermaterjalide kogust.
Sulamid tüüp β-sulamid
β-tüüpi sulamid saadakse titaani legeerimisel vanaadium, molübdeen, nikkel, sel juhul iseloomustatakse saadud struktuure suurenenud tugevus vahemikus toatemperatuurist kuni negatiivsete temperatuurideni võrreldes α-sulamitega. Nende kasutamisel suureneb materjali kuumakindlus, temperatuuristabiilsus, aga plasti vähendamine selle rühma sulamite omadused.
Stabiilsete omaduste saamiseks peavad selle rühma sulamid olema märkimisväärse kogusega legeeritud määratud elemendid. Nende materjalide kõrge hinna tõttu ei ole selle rühma struktuurid saanud laialdast tööstuslikku levikut. Selle rühma sulameid iseloomustab vastupidavus roomamisele, tugevuse suurendamise võimalus erinevaid viise, mehaanilise töötlemise võimalus. Kuna aga töötemperatuur tõuseb kuni 300°C selle rühma sulamid omandavad haprus.
Pseudo-α-sulamid
Pseudo-α-sulamid, mille enamik legeerivaid elemente on α-faasi komponendid, millele on lisatud kuni 5% β-rühma elemente. β-faasi olemasolu sulamites lisab α-rühma legeerivate elementide eelistele plastilisuse omaduse. Selle sulamite rühma kuumakindluse suurenemine saavutatakse alumiiniumi, räni ja tsirkooniumi kasutamisega. Viimane loetletud elementidest avaldab positiivset mõju β-faasi lahustumisele sulami struktuuris. Nendel sulamitel on aga ka piirangud, mille hulgas hea vesiniku neeldumine titaani poolt ja hüdriidide moodustumine koos vesiniku rabestumise võimalusega. Vesinik fikseeritakse ühendis hüdriidfaasina, vähendab sulami viskoossust ja plastilisi omadusi ning aitab kaasa vuugi hapruse suurenemisele.Üks levinumaid materjale selles rühmas on titaanisulami kaubamärk VT18, mille kuumakindlus on kuni 600°C, on heade plastilisuse omadustega. Need omadused võimaldavad materjali kasutada kompressoriosade tootmine lennukitööstuses. Materjali kuumtöötlemine hõlmab lõõmutamist temperatuuril umbes 1000°C koos edasise õhkjahutusega või kahekordse lõõmutusega, mis võimaldab selle rebenemiskindlust 15% suurendada.
Pseudo-β-sulamid
Pseudo-β-sulamid iseloomustab esinemine pärast kustutamist või normaliseerimine ainult β-faasi olemasoluga. Lõõmutamise olekus nende sulamite struktuur mida esindab α-faas märkimisväärse hulga β-rühma legeerivate komponentidega. Neid sulameid iseloomustatakse kõrgeim eritugevuse indeks titaaniühendite seas, on madala termilise stabiilsusega. Lisaks on selle rühma sulamid vesinikuga kokkupuutel vähe vastuvõtlikud rabedusele, kuid need on väga tundlikud süsiniku ja hapniku sisalduse suhtes, mis mõjutab sulami plastilisuse ja plastilisuse vähenemist. Neid sulameid iseloomustab halb keevitatavus, lai valik mehaanilisi omadusi, mis on tingitud koostise heterogeensusest ja madal stabiilsus tööl kõrgetel temperatuuridel.Sulami vabanemise vormi esindavad lehed, sepised, vardad ja ribad, soovitatav kasutada pikka aega temperatuuril mitte üle 350 °C. Sellise sulami näide on BT 35, mida iseloomustab temperatuuriga kokkupuutel survetöötlus. Pärast kõvenemist iseloomustavad materjali kõrged plastilised omadused ja võime külmas olekus deformeeruda. Selle sulami vananemise läbiviimine põhjustab kõrge viskoossuse korral mitmekordset kõvenemist.
α+β tüüpi sulamid
α+β tüüpi sulamid võimalike intermetalliliste ühendite lisamisega, on hüdriitidega kokkupuutel väiksem rabedus võrreldes rühmade 1 ja 3 sulamitega. Lisaks iseloomustab neid α-rühma sulamitega võrreldes suurem valmistatavus ja lihtsus erinevatel meetoditel töödelda. Seda tüüpi materjaliga keevitamisel on pärast toimingu lõpetamist vaja lõõmutamist, et suurendada keevisõmbluse elastsust. Selle rühma materjalid on valmistatud ribadena, lehtmetallist, sepistest, stantsidest ja vardadest. Selle rühma kõige levinum materjal on sulam VT6, mida iseloomustab hea deformeeritavus kuumtöötlemisel, vähenenud vesinikhapruse tõenäosus. Sellest materjalist toota lennukite laagriosi ja kuumakindlaid tooteid mootorikompressorite jaoks lennunduses. Harjutatakse lõõmutatud või kuumkarastatud VT6 sulamite kasutamist. Näiteks õhukese seinaga profiili või lehttooriku osad lõõmutatakse temperatuuril 800 ° C, seejärel jahutatakse õhu käes või jäetakse ahju.
Intermetallilistel ühenditel põhinevad titaanisulamid.
Intermetallid on kahe metalli sulam, millest üks on titaan.
Toodete kättesaamine
Valamise teel saadud konstruktsioonid, mis viiakse läbi spetsiaalsetes metallvormides aktiivsete gaaside piiratud juurdepääsu tingimustes, võttes arvesse titaanisulamite kõrget aktiivsust temperatuuri tõusuga. Valamisel saadud sulamid on kehvemate omadustega kui deformatsiooni teel saadud sulamid. Seda tüüpi sulamite kuumtöötlust tugevuse suurendamiseks ei teostata, kuna see mõjutab oluliselt nende konstruktsioonide plastilisust.
Titaan (Titanium), Ti, on D. I. Mendelejevi perioodilise elementide süsteemi IV rühma keemiline element. järjekorranumber 22, aatommass 47.90. Koosneb 5 stabiilsest isotoobist; on saadud ka kunstlikult radioaktiivseid isotoope.
1791. aastal leidis inglise keemik W. Gregor Menakani linnast (Inglismaa, Cornwall) pärit liivast uue "maa", mida ta nimetas Menakani omaks. 1795. aastal avastas saksa keemik M. Klairot mineraalrutiilis seni tundmatu maa, mille metalli nimetas Titaaniks [kreeka keeles. mütoloogias on titaanid Uraani (Taevas) ja Gaia (Maa) lapsed]. 1797. aastal tõestas Klaproth selle maa samasust W. Gregori avastatuga. Puhta titaani eraldas 1910. aastal Ameerika keemik Hunter, redutseerides titaantetrakloriidi raudpommis naatriumiga.
Looduses olemine
Titaan on üks levinumaid elemente looduses, selle sisaldus maakoores on 0,6% (massist). See esineb peamiselt TiO 2 dioksiidi või selle ühendite - titanaatide kujul. Mineraalidest on teada üle 60, mille hulgas on ka titaan.Seda leidub ka pinnases, looma- ja taimeorganismides. Ilmeniit FeTiO 3 ja rutiil Titaani tootmise peamine tooraine on TiO 2. Titaani allikana muutuvad oluliseks sulatamisel tekkivad räbud titaanmagnetiidid ja ilmeniit.
Füüsilised ja keemilised omadused
Titaan eksisteerib kahes olekus: amorfne - tumehall pulber, tihedus 3,392-3,395 g / cm 3, ja kristalne, tihedus 4,5 g / cm 3. Kristallilise titaani puhul on teada kaks modifikatsiooni üleminekupunktiga 885° (alla 885°, stabiilne kuusnurkne vorm, üleval - kuup); t° pl umbes 1680°; t° kip üle 3000°. Titaan neelab aktiivselt gaase (vesinik, hapnik, lämmastik), mis muudavad selle väga hapraks. Tehniline metall sobib kuumsurvetöötluseks. Täiesti puhast metalli saab külmvaltsida. Tavatemperatuuril õhus titaan ei muutu, kuumutamisel moodustab oksiidi Ti 2 O 3 ja nitriidi TiN segu. Hapniku voolus punasel kuumusel oksüdeeritakse see dioksiidiks TiO 2. Kõrgetel temperatuuridel reageerib süsiniku, räni, fosfori, väävliga jne. Vastupidav mereveele, lämmastikhappele, märjale kloorile, orgaanilistele hapetele ja tugevatele leelistele. See lahustub väävel-, vesinikkloriid- ja vesinikfluoriidhappes, kõige paremini HF ja HNO 3 segus. Hapetele oksüdeeriva aine lisamine kaitseb metalli toatemperatuuril korrosiooni eest. Neljavalentsed titaanhalogeniidid, välja arvatud TiCl 4 - kristalsed kehad, sulavad ja lenduvad vesilahuses, hüdrolüüsitud, kalduvad moodustama kompleksühendeid, millest tehnoloogias ja analüütilises praktikas on oluline kaaliumfluorotitanaat K 2 TiF 6. Suure tähtsusega on TiC-karbiid ja TiN-nitriid - metallitaolised ained, mida eristab kõrge kõvadus (titaankarbiid on karborundist kõvem), tulekindlus (TiC, t ° pl = 3140 °; TiN, t ° pl = 3200 °) ja hea elektrijuhtivusega.
Keemiline element number 22. Titaan.
Titaani elektrooniline valem on: 1s 2 |2s 2 2p 6 |3s 2 3p 6 3d 2 |4s 2 .
Titaani seerianumber keemiliste elementide perioodilises süsteemis D.I. Mendelejev - 22. Elemendi number näitab jardi laengut, seetõttu on titaanil tuumalaeng +22, tuuma mass on 47,87. Titaan on neljandas perioodis, teiseses alarühmas. Perioodi number näitab elektronikihtide arvu. Rühma number näitab valentselektronide arvu. Külgmine alarühm näitab, et titaan kuulub d-elementide hulka.
Titaanil on kaks valentselektroni väliskihi s-orbitaalis ja kaks valentselektroni eelväliskihi d-orbitaalis.
Iga valentselektroni kvantarvud:
4s4sHalogeenide ja vesinikuga moodustab Ti(IV) TiX 4 tüüpi ühendeid, millel on sp 3 → q 4 hübridisatsioonitüüp.
Titaan on metall. On d-rühma esimene element. Kõige stabiilsem ja levinum on Ti +4. On ka madalama oksüdatsiooniastmega ühendeid -Ti 0, Ti -1, Ti +2, Ti +3, kuid need ühendid oksüdeeritakse õhu, vee või muude reagentide toimel kergesti Ti +4-ks. Nelja elektroni eraldumine nõuab palju energiat, mistõttu Ti +4 iooni tegelikult ei eksisteeri ja Ti(IV) ühendid sisaldavad tavaliselt kovalentseid sidemeid Ti(IV) on mõnes mõttes sarnane elementidega -Si, Ge, Sn ja Pb, eriti koos Sn-ga.
Kõige olulisem selle jaoks Rahvamajandus oli ja on ka praegu sulameid ja metalle, mis ühendavad kerguse ja tugevuse. Titaan kuulub sellesse materjalide kategooriasse ja lisaks on sellel suurepärane korrosioonikindlus.
Titaan on 4. perioodi 4. rühma siirdemetall. Selle molekulmass on vaid 22, mis näitab materjali kergust. Samal ajal eristab ainet erakordne tugevus: kõigist konstruktsioonimaterjalidest on titaanil kõrgeim eritugevus. Värvus on hõbedane valge.
Mis on titaan, räägib allolev video:
Kontseptsioon ja omadused
Titaan on üsna levinud - maapõues on ta sisalduse poolest 10. koht. Tõeliselt puhas metall eraldati aga alles 1875. aastal. Enne seda saadi ainet kas lisanditega või nimetati selle ühendeid metalliliseks titaaniks. See segadus tõi kaasa asjaolu, et metalliühendeid kasutati palju varem kui metalli ennast.
Selle põhjuseks on materjali iseärasus: kõige ebaolulisemad lisandid mõjutavad oluliselt aine omadusi, jättes mõnikord täielikult ilma selle loomupärastest omadustest.
Seega võtab teiste metallide väikseim osa titaanilt kuumakindlust, mis on üks selle väärtuslikke omadusi. Ja väike mittemetalli lisamine muudab vastupidava materjali rabedaks ja kasutuskõlbmatuks.
See omadus jagas saadud metalli kohe 2 rühma: tehniline ja puhas.
- Esiteks kasutatakse juhtudel, kui tugevus, kergus ja korrosioonikindlus on kõige vajalikumad, kuna titaan ei kaota kunagi viimast kvaliteeti.
- Kõrge puhtusastmega materjal kasutatakse seal, kus on vaja materjali, mis töötab väga hästi rasked koormused ja kõrged temperatuurid, kuid samal ajal iseloomustab kergus. See on muidugi lennuki- ja raketiteadus.
Aine teine eripära on anisotroopia. Mõned selle füüsilised omadused muutuvad sõltuvalt jõudude rakendamisest, mida tuleb rakendamisel arvesse võtta.
Normaaltingimustes on metall inertne, ei korrodeeru ei merevees ega mere- ega linnaõhus. Pealegi on see teadaolevalt bioloogiliselt kõige inertsem aine, mille tõttu kasutatakse meditsiinis laialdaselt titaanproteese ja implantaate.
Samal ajal hakkab see temperatuuri tõustes reageerima hapniku, lämmastiku ja isegi vesinikuga ning neelab vedelal kujul gaase. See ebameeldiv omadus muudab äärmiselt keeruliseks nii metalli enda hankimise kui ka sellel põhinevate sulamite valmistamise.
Viimane on võimalik ainult vaakumseadmete kasutamisel. Kõige keerulisem tootmisprotsess on muutnud üsna tavalise elemendi väga kalliks.
Liimimine teiste metallidega
Titaan on vahepealsel positsioonil kahe teise tuntud konstruktsioonimaterjali - alumiiniumi ja raua või õigemini rauasulamite vahel. Paljudes aspektides on metall oma "konkurentidest" parem:
- titaani mehaaniline tugevus on 2 korda kõrgem kui raual ja 6 korda kõrgem kui alumiiniumil. Sellisel juhul suureneb tugevus temperatuuri langedes;
- korrosioonikindlus on palju suurem kui raual ja isegi alumiiniumil;
- juures normaalne temperatuur titaan on inertne. Kui see aga tõuseb 250 C-ni, hakkab see absorbeerima vesinikku, mis mõjutab omadusi. Keemilise aktiivsuse poolest on see madalam kui magneesium, kuid paraku ületab see rauda ja alumiiniumi;
- metall juhib elektrit palju nõrgemini: selle elektritakistus on 5 korda suurem kui raual, 20 korda suurem kui alumiiniumil ja 10 korda suurem kui magneesiumil;
- soojusjuhtivus on samuti palju madalam: 3 korda väiksem kui raud 1 ja 12 korda väiksem kui alumiiniumil. Selle omaduse tulemuseks on aga väga madal soojuspaisumistegur.
Eelised ja miinused
Tegelikult on titaanil palju puudusi. Kuid tugevuse ja kerguse kombinatsioon on nii nõutud, et metallitarbijaid ei peata ei keeruline tootmismeetod ega vajadus erakordse puhtuse järele.
Aine vaieldamatute eeliste hulka kuuluvad:
- madal tihedus, mis tähendab väga väikest kaalu;
- nii titaanmetalli enda kui ka selle sulamite erakordne mehaaniline tugevus. Temperatuuri tõustes ületavad titaanisulamid kõiki alumiiniumi- ja magneesiumisulameid;
- tugevuse ja tiheduse suhe - eritugevus ulatub 30–35-ni, mis on peaaegu 2 korda kõrgem kui parimatel konstruktsiooniterastel;
- õhus on titaan kaetud õhukese oksiidikihiga, mis tagab suurepärase korrosioonikindluse.
Metallil on ka oma puudused:
- Korrosioonikindlus ja inertsus kehtivad ainult mitteaktiivsete pinnatoodete puhul. Näiteks titaanitolm või laastud süttivad iseeneslikult ja põlevad temperatuuril 400 C;
- väga keeruline meetod titaanmetalli saamiseks annab väga kõrge hinna. Materjal on palju kallim kui raud või;
- võime neelata tõusva temperatuuriga atmosfäärigaase nõuab sulatamiseks ja sulamite saamiseks vaakumseadmete kasutamist, mis suurendab ka oluliselt kulusid;
- titaanil on halvad hõõrdumisevastased omadused - see ei tööta hõõrdumise korral;
- metall ja selle sulamid on altid vesiniku korrosioonile, mida on raske vältida;
- titaani on raske töödelda. Selle keevitamine on keeruline ka kuumutamise ajal toimuva faasisiirde tõttu.
Titaanist leht (foto)
Omadused ja omadused
Sõltub tugevalt puhtusest. Viiteandmed kirjeldavad loomulikult puhast metalli, kuid tehnilise titaani omadused võivad märkimisväärselt erineda.
- Metalli tihedus väheneb kuumutamisel 4,41-lt 4,25 g/cm3.Faasiüleminek muudab tihedust vaid 0,15%.
- Metalli sulamistemperatuur on 1668 C. Keemistemperatuur on 3227 C. Titaan on tulekindel aine.
- Keskmiselt on tõmbetugevus 300–450 MPa, kuid kõvenemise ja vananemise ning täiendavate elementide kasutuselevõtuga saab seda näitajat suurendada 2000 MPa-ni.
- HB skaalal on kõvadus 103 ja see pole piir.
- Titaani soojusmahtuvus on madal - 0,523 kJ/(kg K).
- Elektriline eritakistus - 42,1 10 -6 oomi cm.
- Titaan on paramagnet. Temperatuuri langedes väheneb selle magnetiline vastuvõtlikkus.
- Metalli tervikuna iseloomustab elastsus ja vormitavus. Neid omadusi mõjutavad aga tugevalt sulamis leiduv hapnik ja lämmastik. Mõlemad elemendid muudavad materjali rabedaks.
Aine on vastupidav paljudele hapetele, sealhulgas lämmastik, madalas kontsentratsioonis väävelhape ja peaaegu kõik orgaanilised happed, välja arvatud sipelghape. See kvaliteet tagab titaani nõudluse keemia-, naftakeemia-, paberitööstuses jne.
Struktuur ja koostis
Titaan - kuigi siirdemetall ja selle elektritakistus on madal, on see siiski metall ja juhib elektrivoolu, mis tähendab korrastatud struktuuri. Teatud temperatuurini kuumutamisel muutub struktuur:
- kuni 883 C on α-faas stabiilne tihedusega 4,55 g / cu. vaata Seda eristab tihe kuusnurkne võre. Hapnik lahustub selles faasis interstitsiaalsete lahuste moodustumisega ja stabiliseerib α-modifikatsiooni - surub temperatuuri piiri;
- üle 883 C on kehakeskse kuupvõrega β-faas stabiilne. Selle tihedus on mõnevõrra väiksem - 4,22 g / cu. vt Vesinik stabiliseerib seda struktuuri – titaanis lahustumisel tekivad ka interstitsiaalsed lahused ja hüdriidid.
See omadus muudab metallurgi töö väga keeruliseks. Vesiniku lahustuvus väheneb titaani jahutamisel järsult ja sulamis sadestub vesinikhüdriid, γ-faas.
See tekitab keevitamise ajal külmpragusid, mistõttu peavad tootjad pärast metalli sulatamist vesinikust puhastamiseks rohkem vaeva nägema.
Sellest, kust leiate ja kuidas titaani valmistada, räägime allpool.
See video on pühendatud titaani kui metalli kirjeldamisele:
Tootmine ja kaevandamine
Titaan on väga levinud, nii metalli sisaldavate maakide puhul ja üsna suured hulgad, probleeme pole. Tooraineks on rutiil, anataas ja brookiit – titaandioksiid erinevates modifikatsioonides, ilmeniit, pürofaniit – ühendid rauaga jne.
Kuid see on keeruline ja nõuab kalleid seadmeid. Saamismeetodid on mõnevõrra erinevad, kuna maagi koostis on erinev. Näiteks ilmeniidimaagidest metalli saamise skeem näeb välja järgmine:
- titaanräbu saamine - kivim laaditakse elektrikaarahju koos redutseerija - antratsiidi, söega ja kuumutatakse temperatuurini 1650 C. Samal ajal eraldatakse raud, mida kasutatakse räbusse malmi ja titaandioksiidi saamiseks ;
- räbu klooritakse kaevandustes või soolaklooraatorites. Protsessi olemus on tahke dioksiidi muutmine gaasiliseks titaantetrakloriidiks;
- resistentsusahjudes spetsiaalsetes kolbides redutseeritakse metall kloriidist naatriumi või magneesiumiga. Selle tulemusena saadakse lihtne mass - titaanist käsn. See on tehniline titaan, mis sobib üsna hästi näiteks keemiaseadmete valmistamiseks;
- kui on vaja puhtamat metalli, kasutavad nad rafineerimist - sel juhul reageerib metall gaasilise jodiidi saamiseks joodiga ja viimane temperatuuri - 1300-1400 C ja elektrivoolu mõjul laguneb, vabastades puhas titaan. Elekter juhitakse läbi retordis venitatud titaantraadi, millele ladestatakse puhas aine.
Titaani valuplokkide saamiseks sulatatakse titaankäsn vaakumahjus, et vältida vesiniku ja lämmastiku lahustumist.
Titaani hind 1 kg kohta on väga kõrge: olenevalt puhtusastmest maksab metall 25–40 dollarit 1 kg kohta. Seevastu happekindla roostevabast terasest aparaadi korpus maksab 150 rubla. ja see ei kesta kauem kui 6 kuud. Titaan maksab umbes 600 r, kuid seda kasutatakse 10 aastat. Venemaal on palju titaani tootmisrajatisi.
Kasutusvaldkonnad
Puhastusastme mõju füüsikalistele ja mehaanilistele omadustele sunnib meid sellest vaatenurgast käsitlema. Seega on tehnilisel, see tähendab mitte kõige puhtamal metallil, suurepärane korrosioonikindlus, kergus ja tugevus, mis määrab selle kasutamise:
- keemiatööstus– soojusvahetid, torud, korpused, pumba osad, liitmikud jne. Materjal on asendamatu piirkondades, kus nõutakse happekindlust ja tugevust;
- transporditööstus- ainet kasutatakse sõidukite valmistamiseks rongidest jalgratasteni. Esimesel juhul annab metall väiksema ühendite massi, mis muudab veojõu efektiivsemaks, teisel aga kergust ja tugevust, asjata ei peeta parimaks titaanist jalgrattaraami;
- mereasjad- titaani kasutatakse soojusvahetite, allveelaevade väljalaske summutite, ventiilide, propellerite jms valmistamiseks;
- sisse Ehitus laialdaselt kasutatav - titaan - suurepärane materjal fassaadide ja katuste viimistlemiseks. Lisaks tugevusele annab sulam veel ühe arhitektuuri jaoks olulise eelise – võimalus anda toodetele kõige veidram konfiguratsioon, sulami vormimise võimalus on piiramatu.
Puhas metall on ka väga vastupidav kõrgetele temperatuuridele ja säilitab oma tugevuse. Rakendus on ilmne:
- raketi- ja lennukitööstus - sellest valmistatakse mantlit. Mootori osad, kinnitusdetailid, šassii osad ja nii edasi;
- meditsiin - bioloogiline inertsus ja kergus teeb titaanist palju perspektiivsema materjali proteesides kuni südameklappideni välja;
- krüogeenne tehnoloogia – titaan on üks väheseid aineid, mis temperatuuri langedes ainult tugevamaks muutub ega kaota plastilisust.
Titaan on sellise kerguse ja elastsusega kõrgeima tugevusega konstruktsioonimaterjal. Need ainulaadsed omadused tagavad talle üha olulisema rolli riigi majanduses.
Allolev video ütleb teile, kust noa jaoks titaani hankida: