Ամենադժվար մետաղներից մեկի՝ տիտանի ֆիզիկական բնութագրերն ու հատկությունները։ Տիտանը մետաղ է։ տիտանի հատկությունները. Տիտանի կիրառում. Տիտանի դասակարգերը և քիմիական կազմը
1metal.com Մետալուրգիական շուկա 1metal.com Համառոտ տեղեկատվություն ուկրաինական ընկերությունների Titanium-ի և դրա համաձուլվածքների մասին մետաղական առևտրային հարթակում 1metal.com 4,6 աստղ՝ հիմնված 95-ի վրա
Տիտանը և դրա համաձուլվածքներըՏիտանիԱյն լայնորեն տարածված է երկրակեղևում, որտեղ պարունակում է մոտ 6%, իսկ տարածվածության առումով զբաղեցնում է չորրորդ տեղը ալյումինից, երկաթից և մագնեզիումից հետո։ Սակայն դրա արդյունահանման արդյունաբերական մեթոդը մշակվել է միայն քսաներորդ դարի 40-ական թվականներին։ Ինքնաթիռների և հրթիռների արտադրության ոլորտում առաջընթացի շնորհիվ ինտենսիվ զարգացել է տիտանի և դրա համաձուլվածքների արտադրությունը։ Դա պայմանավորված է տիտանի այնպիսի արժեքավոր հատկությունների համադրությամբ, ինչպիսիք են ցածր խտությունը, բարձր կոնկրետ ուժը (ս/r × մեջ է), կոռոզիոն դիմադրություն, արտադրելիություն ճնշման մշակման և եռակցման մեջ, սառը դիմադրություն, ոչ մագնիսականություն և ստորև թվարկված մի շարք այլ արժեքավոր ֆիզիկական և մեխանիկական բնութագրեր:
Տիտանի ֆիզիկական և մեխանիկական հատկությունների բնութագրերը (VT1-00)
| Խտությունը r, կգ / մ 3 | 4,5 × 10 -3 |
| Հալման ջերմաստիճանը Տ pl , °C | 1668±4 |
| Գծային ընդարձակման գործակից ա × 10 –6, աստիճան –1 | 8,9 |
| Ջերմահաղորդականություն լ, Վտ/(մ × աստիճան) | 16,76 |
| Առաձգական ուժ s in, MPa | 300–450 |
| Պայմանական զիջման ուժ s 0.2 , ՄՊա | 250–380 |
| Հատուկ ուժ (ներ /r×g)× 10 –3, կմ | 7–10 |
| Հարաբերական երկարացում d, % | 25–30 |
| Հարաբերական կծկում Y , % | 50–60 |
| Նորմալ առաձգականության մոդուլ Ե 10 –3, ՄՊա | 110,25 |
| Կտրման մոդուլ Գ 10 –3, ՄՊա | 41 |
| Պուասոնի հարաբերակցությունը m, | 0,32 |
| Կարծրություն HB | 103 |
| Հարվածության ուժը KCU, J/cm2 | 120 |
Տիտանը ունի երկու պոլիմորֆ մոդիֆիկացիա՝ ա-տիտան՝ վեցանկյուն փակ վանդակավոր հատվածներով։ ա= 0,296 նմ, հետ= 0,472 նմ և b-տիտանի բարձր ջերմաստիճանի ձևափոխում` պարբերակով մարմնի կենտրոնացված խորանարդ վանդակով ա\u003d 0,332 նմ 900 ° C-ում: Բազմորֆ a «b-տրանսֆորմացիայի ջերմաստիճանը 882 ° C է:
Տիտանի մեխանիկական հատկությունները զգալիորեն կախված են մետաղի կեղտերի պարունակությունից: Կան ինտերստիցիալ կեղտեր՝ թթվածին, ազոտ, ածխածին, ջրածին և փոխարինող կեղտեր, որոնք ներառում են երկաթ և սիլիցիում։ Չնայած կեղտերը մեծացնում են ուժը, դրանք միաժամանակ կտրուկ նվազեցնում են ճկունությունը, իսկ միջքաղաքային կեղտերը, հատկապես գազերը, ունեն ամենաուժեղ բացասական ազդեցությունը։ Միայն 0,003% H, 0,02% N կամ 0,7% O ներմուծմամբ տիտանն ամբողջությամբ կորցնում է պլաստիկ դեֆորմացիայի իր ունակությունը և դառնում փխրուն:
Հատկապես վնասակար է ջրածինը, որն առաջացնում է ջրածնի փխրունությունտիտանի համաձուլվածքներ. Ջրածինը մետաղի մեջ մտնում է հալման և հետագա մշակման ժամանակ, մասնավորապես՝ կիսաֆաբրիկատների թթու թթու դնելու ժամանակ։ Ջրածինը քիչ է լուծվում ա-տիտանում և ձևավորում է շերտավոր հիդրիդային մասնիկներ, որոնք նվազեցնում են ազդեցության ուժը և հատկապես բացասական են հետաձգված կոտրվածքների թեստերի դեպքում:
Տիտանի արտադրության արդյունաբերական մեթոդը բաղկացած է տիտանի հանքաքարի հարստացումից և քլորացումից, որին հաջորդում է տիտանի տետրաքլորիդից մետաղական մագնեզիումով դրա վերականգնումը (մագնեզիումի ջերմային մեթոդ): Ստացված այս մեթոդով տիտանի սպունգ(ԳՕՍՏ 17746–79), կախված քիմիական կազմից և մեխանիկական հատկություններից, արտադրվում են հետևյալ դասակարգերը.
TG-90, TG-100, TG-110, TG-120, TG-130, TG-150, TG-T V (տես Աղյուսակ 17.1): Թվերը նշանակում են Brinell կարծրություն HB, T B - կոշտ:
Միաձույլ տիտան ստանալու համար սպունգը մանրացնում են փոշու մեջ, սեղմում և սինթրում կամ նորից հալեցնում աղեղային վառարաններում՝ վակուումային կամ իներտ գազի մթնոլորտում:
Տիտանի մեխանիկական հատկությունները բնութագրվում են ամրության և ճկունության լավ համադրությամբ: Օրինակ, կոմերցիոն մաքուր տիտանի VT1-0 դասարանը ունի՝ s in = 375–540 ՄՊա, s 0,2 = 295–410 ՄՊա, d ³ 20%, և այս բնութագրերը չեն զիջում մի շարք ածխածնային և Cr-Ni կոռոզիակայուն պողպատների:
Տիտանի բարձր ճկունությունը՝ համեմատած hcp ցանցով այլ մետաղների հետ (Zn, Mg, Cd) բացատրվում է փոքր հարաբերակցության պատճառով սայթաքման և թվինինգ համակարգերի մեծ թվով։ հետ/ա= 1,587: Ըստ երևույթին, սա է տիտանի և նրա համաձուլվածքների բարձր սառը դիմադրության պատճառը (մանրամասների համար տե՛ս գլ. 13):
Երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է մինչև 250 ° C, տիտանի ուժը նվազում է գրեթե 2 անգամ: Այնուամենայնիվ, ջերմակայուն Ti- համաձուլվածքները 300–600 °C ջերմաստիճանի միջակայքում հատուկ ամրության առումով հավասար չեն: 600°C-ից բարձր ջերմաստիճանի դեպքում տիտանի համաձուլվածքները զիջում են երկաթի և նիկելի հիմքով համաձուլվածքներին:
Տիտանը ունի նորմալ առաձգականության ցածր մոդուլ ( Ե= 110,25 ԳՊա) - գրեթե 2 անգամ պակաս, քան երկաթի և նիկելի, ինչը դժվարացնում է կոշտ կառույցների արտադրությունը:
Տիտանը ռեակտիվ մետաղներից է, բայց այն ունի բարձր կոռոզիոն դիմադրություն, քանի որ դրա մակերեսին ձևավորվում է կայուն պասիվ TiO 2 թաղանթ, որը ամուր կապված է հիմնական մետաղի հետ և բացառում է դրա անմիջական շփումը քայքայիչ միջավայրի հետ: Այս թաղանթի հաստությունը սովորաբար հասնում է 5-6 նմ-ի:
Օքսիդային թաղանթի շնորհիվ տիտանը և նրա համաձուլվածքները չեն կոռոզիայի ենթարկվում մթնոլորտում, քաղցրահամ և ծովային ջրերում, դիմացկուն են կավիտացիոն կոռոզիայից և սթրեսային կոռոզիայից, ինչպես նաև օրգանական թթուներին:
Տիտանի և դրա համաձուլվածքներից արտադրանքի արտադրությունն ունի մի շարք տեխնոլոգիական առանձնահատկություններ. Հալած տիտանի բարձր քիմիական ակտիվության շնորհիվ նրա հալումը, ձուլումը և աղեղային եռակցումը կատարվում են վակուումում կամ իներտ գազերի մթնոլորտում։
Տեխնոլոգիական և գործառնական տաքացման ժամանակ, հատկապես 550–600 °C-ից բարձր, անհրաժեշտ է միջոցներ ձեռնարկել՝ պաշտպանելու տիտանը օքսիդացումից և գազային հագեցվածությունից (ալֆա շերտ) (տե՛ս գլ. 3):
Տիտանը լավ մշակվում է ճնշման տակ տաք վիճակում և բավարար չափով սառը վիճակում: Այն հեշտությամբ գլորվում է, կեղծվում, դրոշմվում։ Տիտանը և նրա համաձուլվածքները լավ եռակցվում են դիմադրողականության և արգոնային եռակցման միջոցով՝ ապահովելով եռակցված միացման բարձր ամրություն և ճկունություն: Տիտանի թերությունը վատ մեքենայությունն է՝ կպչունության, ցածր ջերմային հաղորդունակության և հակաշփման վատ հատկությունների պատճառով:
Տիտանի համաձուլվածքների համաձուլման հիմնական նպատակը ուժի, ջերմային դիմադրության և կոռոզիոն դիմադրության բարձրացումն է: Լայն կիրառությունգտել են տիտանի համաձուլվածքներ ալյումինի, քրոմի, մոլիբդենի, վանադիումի, մանգանի, անագի և այլ տարրերի հետ։ Լեգիրման տարրերը մեծ ազդեցություն ունեն տիտանի պոլիմորֆ փոխակերպումների վրա։
Աղյուսակ 17.1
Սպունգավոր տիտանի դասակարգերը, քիմիական բաղադրությունը (%) և կարծրությունը (ԳՕՍՏ 17746–79)
| Ti, ոչ պակաս | Կարծրություն HB, 10/1500/30, ոչ ավելին |
||||||||
Աղյուսակ 17.2
Դարբնոցային տիտանի համաձուլվածքների դասակարգերը և քիմիական բաղադրությունը (%) (ԳՕՍՏ 19807–91)
| Նշում | ||||||||||||||
Նշում. Բոլոր համաձուլվածքներում այլ կեղտերի գումարը կազմում է 0,30%, VT1-00 համաձուլվածքում` 0,10%:
Կառուցվածքի և, հետևաբար, տիտանի համաձուլվածքների հատկությունների ձևավորման վրա վճռորոշ ազդեցություն ունեն տիտանի պոլիմորֆիզմի հետ կապված փուլային փոխակերպումները։ Նկ. 17.1-ը ցույց է տալիս «տիտան համաձուլվածքի տարր» վիճակի դիագրամներ, որոնք արտացոլում են համաձուլվածքային տարրերի բաժանումը չորս խմբի՝ համաձայն տիտանի պոլիմորֆ փոխակերպումների վրա դրանց ազդեցության բնույթի:
ա - կայունացուցիչներ(Al, O, N), որոնք մեծացնում են a «b» պոլիմորֆ փոխակերպման ջերմաստիճանը և ընդլայնում են a-տիտանի վրա հիմնված պինդ լուծույթների շրջանակը (նկ. 17.1, ա): Հաշվի առնելով ազոտի և թթվածնի փխրուն ազդեցությունը, տիտանի համաձուլման համար գործնական նշանակություն ունի միայն ալյումինը։ Այն բոլոր արդյունաբերական տիտանի համաձուլվածքների համաձուլման հիմնական տարրն է, նվազեցնում է դրանց խտությունը և ջրածնի փխրունության միտումը, ինչպես նաև մեծացնում է ուժն ու առաձգականության մոդուլը: Կայուն ա կառուցվածքով համաձուլվածքները չեն կարծրանում ջերմային մշակմամբ։
Իզոմորֆ բ-կայունացուցիչներ (Mo, V, Ni, Ta և այլն), որոնք իջեցնում են «b-տրանսֆորմացիայի» ջերմաստիճանը և ընդլայնում են b-տիտանի վրա հիմնված պինդ լուծույթների շրջանակը (նկ. 17.1, բ).
Էվեկտոիդ ձևավորող b-կայունացուցիչները (Cr, Mn, Cu և այլն) տիտանի հետ կարող են առաջացնել TiX տիպի միջմետաղային միացություններ։ Այս դեպքում, երբ սառչում է, b-փուլը ենթարկվում է էուտեկտոիդ փոխակերպման b ® a + TiX (նկ. 17.1, մեջ): Մեծամասնությունը
b-կայունացուցիչները մեծացնում են տիտանի համաձուլվածքների ուժը, ջերմակայունությունը և ջերմային կայունությունը՝ որոշակիորեն նվազեցնելով դրանց ճկունությունը (նկ. 17.2.): Բացի այդ, (a + b) և կեղծ-b կառուցվածքով համաձուլվածքները կարող են կարծրանալ ջերմային մշակմամբ (կարծրացում + ծերացում):
Չեզոք տարրերը (Zr, Sn) էապես չեն ազդում պոլիմորֆ փոխակերպման ջերմաստիճանի վրա և չեն փոխում տիտանի համաձուլվածքների ֆազային կազմը (նկ. 17.1, Գ).
Polymorphic b ® a - փոխակերպումը կարող է տեղի ունենալ երկու եղանակով. Դանդաղ սառեցման և ատոմների բարձր շարժունակության դեպքում այն տեղի է ունենում սովորական դիֆուզիոն մեխանիզմի համաձայն՝ պինդ ա-լուծույթի բազմանիստ կառուցվածքի ձևավորմամբ։ Արագ սառեցմամբ - անցրված մարտենզիտային մեխանիզմով, ասեղնաձև մարտենզիտիկ կառուցվածքի ձևավորմամբ, որը նշվում է ¢ կամ համաձուլվածքի ավելի բարձր աստիճանով - a ¢ ¢: a , a ¢ , a ¢ ¢-ի բյուրեղային կառուցվածքը գործնականում նույն տիպի է (HCP), սակայն ¢ և a ¢ ¢ վանդակն ավելի աղավաղված է, և աղավաղման աստիճանը մեծանում է համաձուլվածքի տարրերի կոնցենտրացիայի աճով: Կա ապացույց [1] այն մասին, որ a ¢ ¢ - փուլի վանդակը ավելի օրթորոմբիկ է, քան վեցանկյուն: Երբ ծերացման փուլերը ¢ և ¢ ¢ բաժանվում են բ-փուլ կամ միջմետաղական փուլ:
Բրինձ. 17.1. «Ti-միաձուլման տարր» համակարգերի վիճակային դիագրամներ (սխեմաներ).
ա) «Ti-a-կայունացուցիչներ»;
բ) «Ti-isomorphic b-կայունացուցիչներ»;
մեջ) «Ti-eutectoid-forming b-stabilizers»;
Գ) «Ti-չեզոք տարրեր»
Բրինձ. 17.2. Լեգիրման տարրերի ազդեցությունը տիտանի մեխանիկական հատկությունների վրա
Ի տարբերություն ածխածնային պողպատների մարտենզիտի, որը միջքաղաքային լուծույթ է և բնութագրվում է բարձր ամրությամբ և փխրունությամբ, տիտանի մարտենզիտը փոխարինող լուծույթ է, իսկ մարտենզիտի a ¢ տիտանի համաձուլվածքների մարումը հանգեցնում է թեթև կարծրացման և չի ուղեկցվում պլաստիկության կտրուկ նվազմամբ։ .
Ֆազային փոխակերպումները, որոնք տեղի են ունենում b-կայունացուցիչների տարբեր պարունակությամբ տիտանի համաձուլվածքների դանդաղ և արագ սառեցման ժամանակ, ինչպես նաև ստացված կառուցվածքները, ներկայացված են ընդհանրացված դիագրամում (նկ. 17.3): Այն վավեր է իզոմորֆ բ-կայունացուցիչների համար (նկ. 17.1, բ) և որոշ մոտավորությամբ՝ էվեկտոիդ ձևավորող b-կայունացուցիչների համար (նկ. 17.1, մեջ), քանի որ այս համաձուլվածքներում էվեկտոիդային տարրալուծումը շատ դանդաղ է և կարող է անտեսվել:
Բրինձ. 17.3. «Ti-b-կայունացուցիչ» համաձուլվածքների փուլային կազմի փոփոխության սխեման՝ կախված արագությունից
բ-տարածքից սառեցում և կարծրացում
Տիտանի համաձուլվածքներում դանդաղ սառեցմամբ, կախված b-կայունացուցիչների կոնցենտրացիայից, կարող են ստացվել կառուցվածքներ՝ համապատասխանաբար a, a + b կամ b:
M n -M k ջերմաստիճանային միջակայքում մարտենզիտային փոխակերպման արդյունքում մարման ժամանակ (ցուցված է նկ. 17.3-ում կետագծով) պետք է առանձնացնել համաձուլվածքների չորս խումբ:
Առաջին խումբը ներառում է մինչև C 1 b-կայունացնող տարրերի կոնցենտրացիայով համաձուլվածքներ, այսինքն՝ համաձուլվածքներ, որոնք, երբ մարվում են b-տարածքից, ունեն բացառապես ¢ (a ¢ ¢) կառուցվածք: Այս համաձուլվածքները (a + b) ջերմաստիճանից հանգցնելուց հետո պոլիմորֆ փոխակերպումից մինչև Տ 1 , դրանց կառուցվածքը a ¢ (a ¢ ¢), a և b փուլերի խառնուրդ է և ցածր ջերմաստիճանից մարելուց հետո Տ cr նրանք ունեն (a + b) - կառուցվածք:
Երկրորդ խումբը բաղկացած է համաձուլվածքների համաձուլվածքներից՝ C 1-ից մինչև C cr համաձուլման տարրերի կոնցենտրացիայով, որոնցում, երբ մարվում է b-տարածաշրջանից, մարտենզիտային փոխակերպումը մինչև վերջ չի լինում և ունեն a ¢ (a ¢ ¢) կառուցվածք: ) և բ. Այս խմբի համաձուլվածքները ջերմաստիճաններից պոլիմորֆ փոխակերպումից մինչև մարվելուց հետո Տ kr-ն ունեն a ¢ (a ¢ ¢), a և b կառուցվածք և ցածր ջերմաստիճաններով Տ cr - կառուցվածք (a + b):
Երրորդ խմբի համաձուլվածքների կարծրացում՝ b-կայունացնող տարրերի կոնցենտրացիայով Ccr-ից մինչև C2 ջերմաստիճաններից b-տարածաշրջանում կամ ջերմաստիճանից պոլիմորֆ փոխակերպումից մինչև Տ 2-ն ուղեկցվում է b- փուլի մի մասի վերափոխմամբ w- փուլի, իսկ այս տեսակի համաձուլվածքները մարելուց հետո ունեն կառուցվածք (b + w): Երրորդ խմբի համաձուլվածքները ներքևի ջերմաստիճանից կարծրանալուց հետո Տ 2-ն ունեն կառուցվածքը (b + a):
Չորրորդ խմբի համաձուլվածքները պոլիմորֆ փոխակերպումից բարձր ջերմաստիճաններից մարվելուց հետո ունեն բացառապես b կառուցվածք, իսկ պոլիմորֆ փոխակերպումից ցածր ջերմաստիճաններից՝ (b + a):
Հարկ է նշել, որ b ® b + w փոխակերպումները կարող են տեղի ունենալ ինչպես (С cr – С 2) կոնցենտրացիայով համաձուլվածքների մարման ժամանակ, այնպես էլ С 2-ից ավելի կոնցենտրացիաներով համաձուլվածքների հնեցման ժամանակ, որոնք ունեն մետաստաբիլ բ-փուլ: . Ամեն դեպքում, w- փուլի առկայությունը անցանկալի է, քանի որ այն խիստ փխրուն է տիտանի համաձուլվածքներ. Առաջարկվող ջերմամշակման ռեժիմները բացառում են դրա առկայությունը արդյունաբերական համաձուլվածքներում կամ արտաքին տեսքը շահագործման պայմաններում:
Տիտանի համաձուլվածքների համար օգտագործվում են ջերմային մշակման հետևյալ տեսակները՝ կռում, կարծրացում և հնացում, ինչպես նաև քիմիական-ջերմային մշակում (ազոտավորում, սիլիկոնացում, օքսիդացում և այլն)։
Կառուցումը կատարվում է տիտանի բոլոր համաձուլվածքների համար՝ կառուցվածքի ձևավորումն ավարտելու, կառուցվածքային և կոնցենտրացիայի անհամասեռությունը, ինչպես նաև մեխանիկական հատկությունները հարթելու նպատակով։ Զրման ջերմաստիճանը պետք է լինի ավելի բարձր, քան վերաբյուրեղացման ջերմաստիճանը, բայց ավելի ցածր, քան անցումային ջերմաստիճանը b- վիճակին ( Տ pp) հացահատիկի աճը կանխելու համար: Դիմել պայմանական կռում, կրկնակի կամ իզոթերմային(կայունացնել կառուցվածքը և հատկությունները), թերի(ներքին սթրեսներից ազատվելու համար):
Հանգստացնող և ծերացումը (կարծրացնող ջերմային բուժում) կիրառելի է (a + b) կառուցվածքով տիտանի համաձուլվածքների համար: Պնդացման ջերմային մշակման սկզբունքն է ստանալ b, a ¢, a ¢ ¢ մետակայուն փուլերը մարման ժամանակ և դրանց հետագա քայքայումը՝ արհեստական ծերացման ժամանակ ցրված մասնիկների a - և b - փուլերի արտազատմամբ: Այս դեպքում ամրապնդող ազդեցությունը կախված է մետաստաբիլ փուլերի տեսակից, քանակից և բաղադրությունից, ինչպես նաև ծերացումից հետո ձևավորված a- և b-ֆազային մասնիկների նուրբությունից:
Քիմիական-ջերմային բուժումն իրականացվում է կարծրության և մաշվածության դիմադրության բարձրացման, շփման պայմաններում աշխատելիս «գրավման» դիմադրության, հոգնածության ուժի, ինչպես նաև կոռոզիոն դիմադրության, ջերմակայունության և ջերմակայունության բարելավման համար: Նիտրիզացումը, սիլիկոնացումը և դիֆուզիոն մետաղացման որոշ տեսակներ ունեն գործնական կիրառություն:
Տիտանի համաձուլվածքները, համեմատած տեխնիկական տիտանի հետ, ունեն ավելի բարձր ամրություն, ներառյալ բարձր ջերմաստիճաններում, մինչդեռ պահպանելով բավականաչափ բարձր ճկունություն և կոռոզիոն դիմադրություն:
Կենցաղային ապրանքանիշերը և քիմիական կազմը
համաձուլվածքները (ԳՕՍՏ 19807–91) ներկայացված են աղյուսակում: 17.2.
Ըստ արտադրության տեխնոլոգիայի, տիտանի համաձուլվածքները բաժանվում են կռած և ձուլում; ըստ մեխանիկական հատկությունների մակարդակի՝ համաձուլվածքների համար ցածր ամրություն և բարձր ճկունություն, միջին ուժ, բարձր ուժ; ըստ օգտագործման պայմանների՝ միացված սառը դիմացկուն, ջերմակայուն, կոռոզիակայուն . Ըստ ջերմային մշակման միջոցով կարծրանալու ունակության՝ դրանք բաժանվում են կարծրացածև ոչ կարծրացած, ըստ կառուցվածքի կռվող վիճակում՝ a -, pseudo-a -, (a + b) -, pseudo-b - և b- համաձուլվածքներ (Աղյուսակ 17.3):
Տիտանի համաձուլվածքների առանձին խմբերը տարբերվում են պայմանական կայունացման գործակցի արժեքից Կբ, որը ցույց է տալիս բ-կայունացնող համաձուլվածքի տարրի պարունակության հարաբերակցությունը կրիտիկական կազմի համաձուլվածքում նրա պարունակությանը հետքր. Երբ համաձուլվածքը պարունակում է մի քանի բ-կայունացնող տարրեր, դրանց Կբամփոփել է.
< 700 ՄՊա, մասնավորապես՝ ա - VT1-00, VT1-0 (տեխնիկական տիտան) և համաձուլվածքներ OT4-0, OT4-1 (Ti-Al-Mn համակարգ), AT3 (Ti-Al համակարգ՝ Cr-ի փոքր հավելումներով) համաձուլվածքներ. , Fe, Si, B), կապված պսեւդո-a-համաձուլվածքների հետ՝ փոքր քանակությամբ b-ֆազով։ Այս համաձուլվածքների ուժային բնութագրերն ավելի բարձր են, քան մաքուր տիտանիը՝ VT1-00 և VT1-0 համաձուլվածքների կեղտերի և OT4-0, OT4-1, AT3 համաձուլվածքներում a- և b կայունացուցիչներով մի փոքր համաձուլվածքի պատճառով:
Այս համաձուլվածքներն առանձնանում են բարձր ճկունությամբ ինչպես տաք, այնպես էլ սառը վիճակում, ինչը հնարավորություն է տալիս ձեռք բերել բոլոր տեսակի կիսաֆաբրիկատներ՝ փայլաթիթեղ, ժապավեն, թերթ, թիթեղներ, դարբնոցներ, դրոշմակնիքներ, պրոֆիլներ, խողովակներ և այլն։ Այս համաձուլվածքներից կիսաֆաբրիկատները տրված են ներդիրում: 17.4–17.6։
Աղյուսակ 17.3
Տիտանի համաձուլվածքների դասակարգումն ըստ կառուցվածքի
| Ալյումինե խումբ | Համաձուլվածքի դաս |
| VT1-00, VT1-0, VT5, VT5-1, PT-7M |
|
| Կեղծ-a-համաձուլվածքներ | OT4-0, OT4-1, OT4, VT20, AT3 |
| (ա + բ) - մարտենզիտիկ դաս ( Կբ= 0,3–0,9) | VT6S, VT6, VT14, VT8, VT9, PT-3V, VT3-1, AT3 |
| (a + b) - Անցումային դասի համաձուլվածքներ ( Կբ= 1,0–1,4) | |
| Կեղծ-բ համաձուլվածքներ ( Կբ= 1,5–2,4) | VT35*, VT32*, VT15 |
| բ - համաձուլվածքներ ( Կբ= 2,5–3,0) |
* Փորձարարական համաձուլվածքներ:
Աղյուսակ 17.4
Տիտանի խառնուրդի թիթեղների մեխանիկական հատկություններ (ԳՕՍՏ 22178–76)
| Տիտանի դասեր | Նմուշի պայման | թերթի հաստությունը, | Առաձգական ուժ, s in, MPa | Հարաբերական երկարացում, d, % |
| եփած | ||||
| 6.0–10.5 սբ | ||||
| 6.0–10.5 սբ | ||||
| եփած | ||||
| 6.0–10.5 սբ | ||||
| 6.0–10.5 սբ | ||||
| 6.0–10.5 սբ | ||||
| 885 (885–1080) | ||||
| եփած | 885 (885–1050) | |||
| 5.0–10.5 սբ | 835 (835–1050) | |||
| կոփված ու | ||||
| 7.0–10.5 սբ | ||||
| եփած | 930 (930–1180) | |||
| 4.0–10.5 սբ | ||||
| եփած | 980 (980–1180) | |||
| 4.0–10.5 սբ | ||||
Նշում. Փակագծերում տրված թվերը նախատեսված են մակերեսի բարձր ծածկույթով թերթերի համար:
Աղյուսակ 17.5
Տիտանի համաձուլվածքներից պատրաստված ձողերի մեխանիկական հատկություններ (ԳՕՍՏ 26492–85)
| Համաձուլվածքի դաս | Պետություն | Բար տրամագիծը | Սահման | Հարաբերական | Հարաբերական | հարվածային գործիքներ |
| Հալեցված | ||||||
| Հալեցված | ||||||
| Հալեցված | 885 (905–1050) | |||||
| 835 (835–1050) | ||||||
| Կարծրացած և ծերացած | ||||||
| Հալեցված | ||||||
| Կարծրացած և ծերացած | ||||||
| Հալեցված | 930 (980–1230) | |||||
| 930 (930–1180) | ||||||
| 980 (980–1230) | ||||||
| 930 (930–1180) | ||||||
| 980 (1030–1230) | ||||||
| 930 (980–1230) | ||||||
| Հալեցված | 885 (885–1080) | |||||
| 865 (865–1080) | ||||||
| Կարծրացած և ծերացած | ||||||
| Հալեցված | 885 (930–1130) | |||||
| 885 (885–1130) | ||||||
| 1030 (1080–1230) | ||||||
| 1030 (1080–1280) | ||||||
Նշում. Փակագծերում տրված տվյալները նախատեսված են ավելի բարձր որակի գծերի համար:
Աղյուսակ 17.6
Տիտանի համաձուլվածքի թիթեղների մեխանիկական հատկություններ (ԳՕՍՏ 23755–79)
| Համաձուլվածքի դաս | Պետություն | ափսեի հաստությունը, | Առաձգական ուժ s in, MPa | Հարաբերական երկարացում d, % | Հարաբերական կծկում y, % | Հարվածության ուժը KCU, J/cm2 |
| Առանց | ||||||
| եփած | ||||||
| եփած | ||||||
| Կարծրացած և ծերացած | ||||||
| եփած | ||||||
| Առանց ջերմային բուժման | ||||||
Դարբնոցը, ծավալային և թերթիկ դրոշմելը, գլանելը, սեղմելը կատարվում են տաք վիճակում՝ ըստ աղյուսակում նշված ռեժիմների։ 17.7. Վերջնական գլորումը, թերթի դրոշմումը, գծագրումը և այլ գործողություններ կատարվում են սառը վիճակում։
Այս համաձուլվածքները և դրանցից ստացված արտադրանքները ենթարկվում են միայն եռացման՝ աղյուսակում նշված ռեժիմների համաձայն: 17.8. Թերի կռումը օգտագործվում է մեքենայացման, թերթի դրոշմման, եռակցման և այլնի հետևանքով առաջացած ներքին սթրեսները վերացնելու համար:
Այս համաձուլվածքները լավ եռակցվում են միաձուլման եռակցման (արգոն-աղեղ, ընկղմված աղեղ, էլեկտրախարամ) և կոնտակտային (կետ, գլան) միջոցով։ Միաձուլման եռակցման ժամանակ եռակցված հոդերի ամրությունը և ճկունությունը գրեթե նույնն են, ինչ հիմնական մետաղի ուժը:
Այս համաձուլվածքների կոռոզիոն դիմադրությունը բարձր է բազմաթիվ միջավայրերում (ծովի ջուր, քլորիդներ, ալկալիներ, օրգանական թթուներ և այլն), բացառությամբ HF, H2SO4, HCl և որոշ այլ լուծույթների:
Դիմում. Այս համաձուլվածքները լայնորեն օգտագործվում են որպես կառուցվածքային նյութեր գրեթե բոլոր տեսակի կիսաֆաբրիկատների, մասերի և կառուցվածքների, ներառյալ եռակցվածների արտադրության համար: Դրանց ամենաարդյունավետ օգտագործումը օդատիեզերական ճարտարագիտությունում, քիմիական ճարտարագիտության, կրիոգեն ճարտարագիտության մեջ (Աղյուսակ 17.9.), ինչպես նաև մինչև 300–350 ° C ջերմաստիճանում գործող ագրեգատներում և կառույցներում։
Այս խումբը ներառում է համաձուլվածքներ, որոնք ունեն առաձգական ուժ s in = 750–1000 ՄՊա, մասնավորապես՝ ա - VT5 և VT5-1 դասերի համաձուլվածքներ; OT4, VT20 դասերի կեղծ-a-համաձուլվածքներ; (a + b) - PT3V դասերի համաձուլվածքներ, ինչպես նաև VT6, VT6S, VT14 եռացված վիճակում:
VT5, VT5-1, OT4, VT20, PT3V, VT6S համաձուլվածքները, որոնք պարունակում են փոքր քանակությամբ b-փուլ (բ-ֆազի 2–7% հավասարակշռության վիճակում), չեն ենթարկվում կարծրացման ջերմային մշակման և օգտագործվում են. հալված վիճակում։ Ալյումինե VT6S-ը երբեմն օգտագործվում է ջերմային կարծրացած վիճակում: VT6 և VT14 համաձուլվածքները օգտագործվում են ինչպես հալված, այնպես էլ ջերմային կարծրացած վիճակում: Վերջին դեպքում դրանց ամրությունը դառնում է 1000 ՄՊա-ից բարձր, և դրանք կդիտարկվեն բարձր ամրության համաձուլվածքների բաժնում:
Քննարկվող համաձուլվածքները, ուժեղացված ամրության հետ մեկտեղ, պահպանում են բավարար ճկունություն սառը վիճակում և լավ ճկունություն տաք վիճակում, ինչը հնարավորություն է տալիս դրանցից ստանալ բոլոր տեսակի կիսաֆաբրիկատներ՝ թերթեր, ժապավեններ, պրոֆիլներ, դարբնոցներ, դրոշմակնիքներ։ , խողովակներ և այլն։ Բացառություն է կազմում VT5 համաձուլվածքը, որից թիթեղներ և թիթեղներ չեն արտադրվում ցածր տեխնոլոգիական պլաստիկության պատճառով։ Տաք ճնշման բուժման եղանակները ներկայացված են աղյուսակում: 17.7.
Այս կատեգորիայի համաձուլվածքները կազմում են մեքենաշինության մեջ օգտագործվող կիսաֆաբրիկատների արտադրության հիմնական մասը: Հիմնական կիսաֆաբրիկատների մեխանիկական բնութագրերը տրված են աղյուսակում: 17.4–17.6։
Բոլոր միջին ամրության համաձուլվածքները լավ եռակցվում են տիտանի համար օգտագործվող բոլոր տեսակի եռակցման միջոցով: Եռակցված հոդերի ամրությունը և ճկունությունը, որը պատրաստված է միաձուլման եռակցման միջոցով, մոտ է հիմնական մետաղի ամրությանը և ճկունությանը (VT20 և VT6S համաձուլվածքների համար այս հարաբերակցությունը 0,9–0,95 է): Եռակցումից հետո խորհուրդ է տրվում թերի եռացում՝ եռակցման ներքին լարումներից ազատվելու համար (Աղյուսակ 17.8):
Այս համաձուլվածքների մշակելիությունը լավ է: Կոռոզիոն դիմադրությունը շատ ագրեսիվ միջավայրերում նման է տեխնիկական տիտանի VT1-0-ին:
Աղյուսակ 17.7
Տիտանի համաձուլվածքների տաք ձևավորման եղանակներ
| Համաձուլվածքի դաս | Ձուլակտորների դարբնոցային ռեժիմ | Դարբնագործման ռեժիմ նախ | Սեղմեք դրոշմելու ռեժիմը | Մուրճով դրոշմելու ռեժիմ | Ռեժիմ |
|||||||||
| ջերմաստիճանը | հաստությունը, | ջերմաստիճանը | ջերմաստիճանը | ջերմաստիճանը | ջերմաստիճանը |
|||||||||
| ավարտը | ավարտը | ավարտը | ավարտը |
|||||||||||
| Բոլորը | ||||||||||||||
| 40–70 | ||||||||||||||
| 40–70 | ||||||||||||||
| 40–50** | ||||||||||||||
| 40–50** | ||||||||||||||
| 850 | 40–50** | |||||||||||||
| Բոլորը | ||||||||||||||
* Դեֆորմացիայի աստիճանը մեկ տաքացման համար, %.
** Դեֆորմացիա (a + b) տարածաշրջանում.
*** Դեֆորմացիա բ-տարածաշրջանում.
Աղյուսակ 17.8
Տիտանի համաձուլվածքների հալման ռեժիմներ
| Համաձուլվածքի դաս | Հալման ջերմաստիճան, ° С | Նշում |
|
| Թերթիկներ | Ձողեր, դարբնոցներ, դրոշմակնիքներ, |
||
| 445–585 ° С* |
|||
| 445–585 ° С* |
|||
| 480–520 ° С* |
|||
| 520–560 ° С* |
|||
| 545–585 ° С* |
|||
| Իզոթերմային հալում. ջեռուցում մինչև 870–920°C, պահում, հովացում մինչև 600–650°C, սառեցում վառարանով կամ տեղափոխում այլ վառարան, պահում 2 ժամ, օդի հովացում։ |
|||
| Կրկնակի եռացում՝ 550–600°C ջերմաստիճանում պահելով 2–5 ժամ, Եռացումը 850°C ջերմաստիճանում, օդային հովացումը թույլատրվում է հոսանքի մասերի համար։ |
|||
| 550–650 ° С* |
|||
| Եռացումը թույլատրվում է ըստ ռեժիմների. 2) տաքացնել մինչև 800°C, պահել 30 րոպե, սառեցնել ջեռոցով մինչև 500°C, ապա օդում. |
|||
| Կրկնակի եռացում, ազդեցություն 570–600 ° С - 1 ժ. Թույլատրվում է իզոթերմային եռացում՝ տաքացնել մինչև 920–950°C, պահել, հովացնել վառարանով կամ տեղափոխել այլ վառարան 570–600°C ջերմաստիճանով, պահել 1 ժամ, սառեցնել օդում։ |
|||
| Կրկնակի եռացում, ազդեցություն 530–580 °C - 2–12 ժ. Թույլատրվում է իզոթերմային եռացում՝ տաքացնել մինչև 950–980 °С, պահել, հովացնել վառարանով կամ տեղափոխել այլ վառարան 530–580 °С ջերմաստիճանով, պահել 2–12 ժ, սառեցնել օդում։ |
|||
| 550–650 ° С* |
|||
| Թույլատրվում է իզոթերմային եռացում՝ տաքացնել մինչև 790–810°C, պահել, հովացնել վառարանով կամ տեղափոխել այլ վառարան մինչև 640–660°C, պահել 30 րոպե, սառեցնել օդում։ |
|||
| Թերթի մասերի հալումը թույլատրվում է 650–750 ° С ջերմաստիճանում, (600–650 ° С)* |
|||
| (կախված կիսաֆաբրիկատի հատվածից և տեսակից) | Սառչում ենք ջեռոցով 2–4 °C/րոպե արագությամբ մինչև 450 °C, ապա օդում։ Կրկնակի եռացում՝ 500–650°C ջերմաստիճանում պահելով 1–4 ժամ Կրկնակի եռացում թույլատրվում է մինչև 300°C ջերմաստիճանում աշխատող մասերի և մինչև 2000 ժամ տևողությամբ։ |
||
| (545–585°C*) |
|||
* Թերի եռացման ջերմաստիճանները:
Աղյուսակ 17.9
Տիտանի համաձուլվածքների մեխանիկական բնութագրերը ցածր ջերմաստիճաններում
| s in (MPa) ջերմաստիճանում, ° С | դ (%) ջերմաստիճանում, ° С | KCU, J / սմ 2 ջերմաստիճանում, ° С |
||||||
Դիմում. Այս համաձուլվածքները խորհուրդ են տրվում արտադրանքի արտադրության համար թիթեղային դրոշմման միջոցով (OT4, VT20), եռակցված մասերի և հավաքույթների համար, դրոշմակնիքներով եռակցված մասերի համար (VT5, VT5-1, VT6S, VT20) և այլն: VT6S խառնուրդը լայնորեն օգտագործվում է անոթների և ճնշման անոթների արտադրություն. OT4, VT5 համաձուլվածքներից պատրաստված մասերը և հավաքները կարող են երկար ժամանակ աշխատել մինչև 400 ° C ջերմաստիճանում և կարճ ժամանակով ՝ մինչև 750 ° C; VT5-1, VT20 համաձուլվածքներից - երկար ժամանակ մինչև 450–500 ° C ջերմաստիճանում և կարճ ժամանակով ՝ մինչև 800–850 ° C: VT5-1, OT4, VT6S համաձուլվածքները խորհուրդ են տրվում օգտագործել նաև սառնարանում: և կրիոգեն տեխնոլոգիա (Աղյուսակ 17.9):
Այս խումբը ներառում է s > 1000 ՄՊա առաձգական ուժ ունեցող համաձուլվածքներ, մասնավորապես (a + b) - VT6, VT14, VT3-1, VT22 դասերի համաձուլվածքներ: Այս համաձուլվածքներում բարձր ամրությունը ձեռք է բերվում կարծրացման ջերմային մշակմամբ (կարծրացում + ծերացում): Բացառություն է բարձր համաձուլվածքի VT22 համաձուլվածքը, որը նույնիսկ եռացված վիճակում ունի s B > 1000 ՄՊա:
Այս համաձուլվածքները, բարձր ամրության հետ մեկտեղ, տաք վիճակում պահպանում են լավ (VT6) և բավարար (VT14, VT3-1, VT22) տեխնոլոգիական ճկունություն, ինչը հնարավորություն է տալիս դրանցից ստանալ տարբեր կիսաֆաբրիկատներ՝ թիթեղներ (բացի VT3-ից): 1), ձողեր, թիթեղներ, դարբնոցներ, դրոշմակնիքներ, պրոֆիլներ և այլն: Տաք ձևավորման եղանակները ներկայացված են Աղյուսակում: 17.7. VT6 և VT14 համաձուլվածքները հալված վիճակում (ներ » 850 ՄՊա-ով) կարող են ենթարկվել թիթեղների սառը դարբնացման փոքր դեֆորմացիաներով: Հիմնական կիսաֆաբրիկատների մեխանիկական բնութագրերը հալված և կարծրացած վիճակներում տրված են Աղյուսակում: 17.4–17.6։
Չնայած հետերոֆազային կառուցվածքին, դիտարկվող համաձուլվածքներն ունեն բավարար զոդում տիտանի համար օգտագործվող բոլոր տեսակի եռակցման համար: Պահանջվող ամրության և ճկունության մակարդակն ապահովելու համար ամբողջական կռումը պարտադիր է, իսկ VT14 համաձուլվածքի համար (եռակցված մասերի հաստությամբ 10–18 մմ) խորհուրդ է տրվում կատարել կարծրացում, որին հաջորդում է ծերացումը։ Այս դեպքում եռակցված հոդերի ուժը (սառը եռակցման) կազմում է հիմնական մետաղի ուժի առնվազն 0,9-ը: Եռակցված միացման ճկունությունը մոտ է հիմնական մետաղի ճկունությանը:
Մեքենայականությունը բավարար է։ Համաձուլվածքների հաստոցների մշակումը կարող է իրականացվել ինչպես եռացված, այնպես էլ ջերմային կարծրացած վիճակում։
Այս համաձուլվածքները բարձր կոռոզիոն դիմադրություն ունեն խոնավ մթնոլորտում, ծովի ջրում և շատ այլ ագրեսիվ միջավայրերում, օրինակ՝ առևտրային տիտանում, կռվող և ջերմային կարծրացած վիճակներում:
Ջերմային բուժում . VT3-1, VT6, VT6S, VT14, VT22 համաձուլվածքները ենթարկվում են կարծրացման և ծերացման (տես վերևում): Միաձույլ արտադրանքի, կիսաֆաբրիկատների և եռակցված մասերի կարծրացման և հնեցման համար առաջարկվող ջեռուցման ռեժիմները տրված են Աղյուսակում: 17.10.
Մարման ժամանակ հովացումը կատարվում է ջրում, իսկ ծերացումից հետո՝ օդում։ Ամբողջական կարծրացումն ապահովված է VT6, VT6S համաձուլվածքներից մինչև 40–45 մմ առավելագույն խաչմերուկով և VT3-1, VT14, VT22 համաձուլվածքներից պատրաստված մասերի համար՝ մինչև 60 մմ:
Հանգցնելուց և հնացնելուց հետո (a + b) կառուցվածքով համաձուլվածքների ամրության և ճկունության բավարար համադրություն ապահովելու համար անհրաժեշտ է, որ դրանց կառուցվածքը հավասարեցվի կամ «զամբյուղի հյուսվածություն» լինի մինչև կարծրացնելը ջերմային մշակումը: Բավարար հատկություններ ապահովող սկզբնական միկրոկառուցվածքների օրինակներ ներկայացված են Նկ. 17.4 (տիպեր 1–7):
Աղյուսակ 17.10
Տիտանի համաձուլվածքների ջերմային մշակման ուժեղացման եղանակները
| Համաձուլվածքի դաս | Պոլիմորֆ փոխակերպման ջերմաստիճանը Տ pp, ° С | Ջերմաստիճանը | Ջերմաստիճանը | Տեւողությունը |
Համաձուլվածքի սկզբնական ասեղնաձև կառուցվածքը բ- փուլի առաջնային հատիկների սահմանների առկայությամբ (տիպ 8–9) գերտաքացման ժամանակ մարելուց և ծերանալուց կամ հալվելուց հետո հանգեցնում է ամուսնության՝ ամրության և ճկունության նվազմանը: Հետևաբար, անհրաժեշտ է խուսափել (a + b) համաձուլվածքների տաքացումից պոլիմորֆ փոխակերպման ջերմաստիճանից բարձր ջերմաստիճանում, քանի որ անհնար է շտկել գերտաքացած կառուցվածքը ջերմային մշակմամբ:
Ջերմային մշակման ժամանակ ջեռուցումը խորհուրդ է տրվում իրականացնել էլեկտրական վառարաններում՝ ավտոմատ ջերմաստիճանի հսկողությամբ և գրանցմամբ։ Կշեռքի ձևավորումը կանխելու համար պատրաստի մասերի և թիթեղների ջեռուցումը պետք է իրականացվի պաշտպանիչ մթնոլորտ ունեցող վառարաններում կամ պաշտպանիչ ծածկույթների օգտագործմամբ:
Բարակ թիթեղային մասերը կարծրանալու համար տաքացնելիս, ջերմաստիճանը հավասարեցնելու և դրանց ծռմռումը նվազեցնելու համար վառարանի հատակին տեղադրվում է 30–40 մմ հաստությամբ պողպատե թիթեղ։ Բարդ կոնֆիգուրացիայի և բարակ պատերով մասերի կարծրացման համար օգտագործվում են կողպման սարքեր՝ շեղումները և կապանքները կանխելու համար:
Պաշտպանիչ մթնոլորտ չունեցող վառարանում բարձր ջերմաստիճանի մշակումից հետո (մարել կամ հալվել) կիսաֆաբրիկատները, որոնք չեն ենթարկվում հետագա մշակման, պետք է ենթարկվեն հիդրոավազահանման կամ կորունդի հղկման, ինչպես նաև թթու արտադրանքը պետք է թթու դրվի:
Դիմում. Բարձր ամրության տիտանի համաձուլվածքները օգտագործվում են կրիտիկական մասերի և հավաքույթների արտադրության համար՝ եռակցված կոնստրուկցիաներ (VT6, VT14), տուրբիններ (VT3-1), դրոշմակնիքներով եռակցված հավաքույթներ (VT14), բարձր բեռնված մասեր և դրոշմավորված կառույցներ (VT22): Այս համաձուլվածքները կարող են երկար ժամանակ աշխատել մինչև 400 ° C և կարճ ժամանակով մինչև 750 ° C ջերմաստիճանում:
Բարձր ամրության տիտանի համաձուլվածքների առանձնահատկությունը, որպես կառուցվածքային նյութ, սթրեսային խտացուցիչների նկատմամբ նրանց զգայունության բարձրացումն է: Հետևաբար, այս համաձուլվածքներից մասեր նախագծելիս անհրաժեշտ է հաշվի առնել մի շարք պահանջներ (մակերևույթի որակի բարելավում, մի հատվածից մյուսը անցումային շառավիղների ավելացում և այլն), որոնք նման են բարձր ամրության պողպատների առկայությանը: օգտագործված.
Տիտանի ֆիզիկաքիմիական հատկությունները, տիտանի ստացում
Տիտանի օգտագործումը մաքուր և համաձուլվածքների տեսքով, տիտանի օգտագործումը միացությունների տեսքով, տիտանի ֆիզիոլոգիական ազդեցությունը.
Բաժին 1. Տիտանի պատմությունը և հայտնվելը բնության մեջ:
Տիտան -Սաչորրորդ խմբի երկրորդական ենթախմբի տարր, Դ. Ի. Մենդելեևի քիմիական տարրերի պարբերական համակարգի չորրորդ շրջանը, ատոմային համարով 22։ Պարզ նյութը տիտան (CAS համարը՝ 7440-32-6) արծաթի թեթև մետաղ է։ - սպիտակ գույն. Այն գոյություն ունի երկու բյուրեղային ձևափոխումներով՝ α-Ti՝ վեցանկյուն փակ վանդակով, β-Ti՝ մարմնի կենտրոնակենտրոն փաթեթավորմամբ, α↔β պոլիմորֆ փոխակերպման ջերմաստիճանը 883 °C է։ Հալման կետ 1660±20 °C։
Տիտանի պատմությունը և ներկայությունը բնության մեջ
Տիտանն անվանվել է հին հունական կերպարների՝ Տիտանների անունով: Գերմանացի քիմիկոս Մարտին Կլապրոտն այն այսպես է անվանել իր անձնական պատճառներով, ի տարբերություն ֆրանսիացիների, ովքեր փորձում էին տարրի քիմիական բնութագրերին համապատասխան անուններ տալ, բայց քանի որ տարրի հատկություններն այն ժամանակ անհայտ էին, նման անուն. ընտրված.
Տիտանը իր քանակով 10-րդ տարրն է մեր մոլորակի վրա։ Երկրակեղևում տիտանի քանակը կազմում է 0,57% զանգվածային և 0,001 միլիգրամ 1 լիտր ծովի ջրի դիմաց։ Տիտանի հանքավայրերը գտնվում են Հարավաֆրիկյան Հանրապետության, Ուկրաինայի, Ռուսաստանի, Ղազախստանի, Ճապոնիայի, Ավստրալիայի, Հնդկաստանի, Ցեյլոնի, Բրազիլիայի և Հարավային Կորեայի տարածքում:
Ֆիզիկական հատկությունների առումով տիտանը թեթև արծաթափայլ մետաղ է, բացի այդ, այն բնութագրվում է հաստոցների ընթացքում բարձր մածուցիկությամբ և հակված է կպչուն կտրող գործիքին, ուստի այս ազդեցությունը վերացնելու համար օգտագործվում են հատուկ քսանյութեր կամ ցողում: Սենյակային ջերմաստիճանում այն ծածկված է TiO2 օքսիդի կիսաթափանցիկ թաղանթով, որի շնորհիվ այն դիմացկուն է կոռոզիայից շատ ագրեսիվ միջավայրերում, բացառությամբ ալկալիների: Տիտանի փոշին ունի պայթելու հատկություն՝ 400 °C բռնկման կետով։ Տիտանի բեկորները դյուրավառ են:
Մաքուր տիտան կամ դրա համաձուլվածքներ արտադրելու համար շատ դեպքերում տիտանի երկօքսիդը օգտագործվում է դրանում ընդգրկված փոքր քանակությամբ միացությունների հետ։ Օրինակ՝ ռուտիլային խտանյութ, որը ստացվում է տիտանի հանքաքարերի հարստացման արդյունքում: Բայց ռուտիլի պաշարները չափազանց փոքր են, և դրա հետ կապված օգտագործվում է այսպես կոչված սինթետիկ ռուտիլ կամ տիտանի խարամ, որը ստացվում է իլմենիտային խտանյութերի վերամշակման ժամանակ։
Տիտանի հայտնաբերողը համարվում է 28-ամյա անգլիացի վանական Ուիլյամ Գրեգորը։ 1790 թվականին, իր ծխում հանքաբանական հետազոտություններ կատարելիս, նա ուշադրություն հրավիրեց Անգլիայի հարավ-արևմուտքում գտնվող Մենակենի հովտում սև ավազի տարածվածության և անսովոր հատկությունների վրա և սկսեց ուսումնասիրել այն: Ավազի մեջ քահանան գտել է սովորական մագնիսի կողմից ձգվող սև փայլուն հանքանյութի հատիկներ։ Ստացված 1925 թվականին Վան Արկելի և դե Բուրի կողմից յոդիդ մեթոդով, ամենամաքուր տիտանը պարզվեց, որ ճկուն և տեխնոլոգիական մետաղ է շատերի հետ: արժեքավոր հատկություններ, որը գրավեց դիզայներների և ինժեներների լայն շրջանակի ուշադրությունը։ 1940 թվականին Քրոլը առաջարկեց հանքաքարից տիտանի արդյունահանման մագնեզիում-ջերմային մեթոդ, որը մինչ այժմ հիմնականն է։ 1947 թվականին արտադրվեց առաջին 45 կգ կոմերցիոն մաքուր տիտանը։
Մենդելեևի տարրերի պարբերական աղյուսակում տիտանն ունի 22 ատոմային թիվը։ Ատոմային զանգվածբնական տիտանը՝ հաշվարկված նրա իզոտոպների ուսումնասիրությունների արդյունքներով, կազմում է 47,926։ Այսպիսով, չեզոք տիտանի ատոմի միջուկը պարունակում է 22 պրոտոն։ Նեյտրոնների, այսինքն՝ չեզոք չլիցքավորված մասնիկների թիվը տարբեր է. ավելի հաճախ՝ 26, բայց կարող է տատանվել 24-ից մինչև 28։ Հետևաբար, տիտանի իզոտոպների թիվը տարբեր է։ Ընդհանուր առմամբ, այժմ հայտնի է թիվ 22 տարրի 13 իզոտոպ, բնական տիտանը բաղկացած է հինգ կայուն իզոտոպների խառնուրդից, ամենալայն ներկայացված է տիտան-48-ը, նրա մասնաբաժինը բնական հանքաքարերում կազմում է 73,99%։ Տիտանը և IVB ենթախմբի այլ տարրերն իրենց հատկություններով շատ նման են IIIB ենթախմբի (սկանդիումի խումբ) տարրերին, թեև վերջիններից տարբերվում են մեծ վալենտություն դրսևորելու ունակությամբ։ Տիտանի նմանությունը սկանդիումի, իտրիումի, ինչպես նաև VB ենթախմբի տարրերի՝ վանադիումի և նիոբիումի հետ, արտահայտվում է նաև նրանով, որ տիտանը հաճախ հանդիպում է բնական միներալներում այդ տարրերի հետ միասին։ Միավալենտ հալոգեններով (ֆտոր, բրոմ, քլոր և յոդ) այն կարող է ձևավորել երկտրի- և տետրա միացություններ, ծծմբի և նրա խմբի տարրերի (սելեն, թելուր)՝ մոնո- և դիսուլֆիդներ, թթվածնի հետ՝ օքսիդներ, երկօքսիդներ և եռօքսիդներ։ .
Տիտանը միացություններ է առաջացնում նաև ջրածնի (հիդրիդների), ազոտի (նիտրիդների), ածխածնի (կարբիդներ), ֆոսֆորի (ֆոսֆիդների), մկնդեղի (արսիդների), ինչպես նաև բազմաթիվ մետաղների հետ միացություններ՝ միջմետաղական միացություններ: Տիտանը ձևավորում է ոչ միայն պարզ, այլև բազմաթիվ բարդ միացություններ, հայտնի են նրա միացություններից շատերը օրգանական նյութերով։ Ինչպես երևում է միացությունների ցանկից, որոնցում կարող է մասնակցել տիտանը, այն քիմիապես շատ ակտիվ է։ Եվ միևնույն ժամանակ, տիտանը բացառիկ բարձր կոռոզիոն դիմադրություն ունեցող սակավաթիվ մետաղներից է. այն գործնականում հավերժ է օդում, սառը և եռացող ջրում, շատ դիմացկուն է ծովի ջրերում, բազմաթիվ աղերի լուծույթներում, անօրգանական և օրգանական: թթուներ. Ծովի ջրում կոռոզիոն դիմադրության առումով այն գերազանցում է բոլոր մետաղներին, բացառությամբ ազնիվների՝ ոսկի, պլատին և այլն, չժանգոտվող պողպատի, նիկելի, պղնձի և այլ համաձուլվածքների տեսակների մեծ մասը։ Ջրի մեջ, շատ ագրեսիվ միջավայրերում, մաքուր տիտանը ենթակա չէ կոռոզիայի: Դիմացկուն է տիտանի և էրոզիայի կոռոզիայից, որոնք առաջանում են մետաղի վրա քիմիական և մեխանիկական ազդեցությունների համակցության արդյունքում: Այս առումով այն չի զիջում չժանգոտվող պողպատների, պղնձի հիմքով համաձուլվածքների և այլ կառուցվածքային նյութերի լավագույն դասակարգերին: Տիտանը նաև լավ է դիմադրում հոգնածության կոռոզիային, որը հաճախ դրսևորվում է մետաղի ամբողջականության և ամրության խախտման տեսքով (ճեղքվածք, տեղական կոռոզիոն կենտրոններ և այլն): Տիտանի վարքագիծը շատ ագրեսիվ միջավայրերում, ինչպիսիք են ազոտը, հիդրոքլորային, ծծմբային, «aqua regia» և այլ թթուներ և ալկալիներ, զարմանալի և հիացմունքի են արժանի այս մետաղի համար:
Տիտանը շատ հրակայուն մետաղ է։ Երկար ժամանակ համարվում էր, որ այն հալվում է 1800 ° C ջերմաստիճանում, բայց 50-ականների կեսերին: Անգլիացի գիտնականներ Դիարդորֆը և Հեյսը հաստատել են մաքուր տարրական տիտանի հալման կետը: Այն կազմել է 1668 ± 3 ° C: Իր հրակայունությամբ տիտանը զիջում է միայն այնպիսի մետաղներին, ինչպիսիք են վոլֆրամը, տանտալը, նիոբիումը, ռենիումը, մոլիբդենը, պլատինոիդները, ցիրկոնիումը, իսկ կառուցվածքային հիմնական մետաղներից այն առաջին տեղում է: Տիտանի՝ որպես մետաղի կարևորագույն հատկանիշը նրա յուրահատուկ ֆիզիկական և Քիմիական հատկություններՑածր խտություն, բարձր ամրություն, կարծրություն և այլն: Հիմնական բանը այն է, որ այդ հատկությունները էապես չեն փոխվում բարձր ջերմաստիճանի դեպքում:
Տիտանը թեթև մետաղ է, նրա խտությունը 0°C-ում կազմում է ընդամենը 4,517 գ/սմ8, իսկ 100°C-ում՝ 4,506 գ/սմ3։ Տիտանը պատկանում է 5 գ/սմ3-ից պակաս տեսակարար կշիռ ունեցող մետաղների խմբին։ Սա ներառում է բոլոր ալկալիական մետաղները (նատրիում, կադիում, լիթիում, ռուբիդիում, ցեզիում) 0,9–1,5 գ/սմ3 տեսակարար կշռով, մագնեզիում (1,7 գ/սմ3), ալյումին (2,7 գ/սմ3) և այլն։ Տիտանը ավելի քան Ալյումինից 1,5 անգամ ծանր է, և դրանում, իհարկե, կորցնում է նրան, բայց 1,5 անգամ ավելի թեթև է, քան երկաթը (7,8 գ/սմ3): Այնուամենայնիվ, վերցնելով տեսակարար կշիռըմիջանկյալ դիրքը ալյումինի և երկաթի միջև, տիտանն իր մեխանիկական հատկություններով բազմիցս գերազանցում է նրանց։) Տիտանը զգալի կարծրություն ունի՝ 12 անգամ ավելի կարծր է, քան ալյումինը, 4 անգամ ավելի կարծր, քան երկաթը և պղնձը։ Մետաղի մեկ այլ կարևոր հատկանիշը նրա զիջման ուժն է: Որքան բարձր է այն, այնքան ավելի լավ են այս մետաղից պատրաստված մասերը դիմադրում գործառնական բեռներին: Տիտանի թողունակությունը գրեթե 18 անգամ ավելի բարձր է, քան ալյումինինը: Տիտանի համաձուլվածքների հատուկ ուժը կարող է ավելացվել 1,5–2 գործակցով։ Նրա բարձր մեխանիկական հատկությունները լավ պահպանված են մինչև մի քանի հարյուր աստիճան ջերմաստիճանում։ Մաքուր տիտանը հարմար է բոլոր տեսակի մշակման համար տաք և սառը վիճակում. այն կարելի է երկաթի պես կեղծել, գծել և նույնիսկ մետաղալար դարձնել, գլանել թերթերի, ժապավենների և մինչև 0,01 մմ հաստությամբ փայլաթիթեղների:
Ի տարբերություն մետաղների մեծամասնության, տիտանը ունի զգալի էլեկտրական դիմադրություն. եթե արծաթի էլեկտրական հաղորդունակությունը վերցվում է 100, ապա պղնձի էլեկտրական հաղորդունակությունը 94 է, ալյումինը 60, երկաթը և պլատինը -15, իսկ տիտանը ընդամենը 3,8 է։ Տիտանը պարամագնիսական մետաղ է, այն մագնիսական դաշտում երկաթի պես չի մագնիսացվում, բայց պղնձի պես դուրս չի մղվում։ Նրա մագնիսական զգայունությունը շատ թույլ է, այս հատկությունը կարող է օգտագործվել շինարարության մեջ։ Տիտանն ունի համեմատաբար ցածր ջերմային հաղորդունակություն՝ ընդամենը 22,07 Վտ / (mK), որը մոտավորապես 3 անգամ ցածր է երկաթի ջերմային հաղորդունակությունից, 7 անգամ ցածր մագնեզիումից, 17–20 անգամ ավելի ցածր, քան ալյումինը և պղնձը: Համապատասխանաբար, տիտանի գծային ջերմային ընդարձակման գործակիցը ավելի ցածր է, քան մյուս կառուցվածքային նյութերը. 20 C ջերմաստիճանում այն 1,5 անգամ ցածր է երկաթից, 2-ը` պղնձի և գրեթե 3-ի համար` ալյումինի համար: Այսպիսով, տիտանը էլեկտրականության և ջերմության վատ հաղորդիչ է:
Այսօր տիտանի համաձուլվածքները լայնորեն կիրառվում են ավիացիոն տեխնիկայում։ Տիտանի համաձուլվածքները առաջին անգամ օգտագործվել են արդյունաբերական մասշտաբով ինքնաթիռների ռեակտիվ շարժիչների կառուցման ժամանակ։ Ռեակտիվ շարժիչների նախագծման մեջ տիտանի օգտագործումը հնարավորություն է տալիս նվազեցնել դրանց քաշը 10...25%-ով: Մասնավորապես, կոմպրեսորային սկավառակներն ու շեղբերները, օդի ընդունման մասերը, ուղղորդող թիակները և ամրացնողները պատրաստված են տիտանի համաձուլվածքներից: Տիտանի համաձուլվածքները անփոխարինելի են գերձայնային ինքնաթիռների համար: Թռիչքի արագությունների աճը Ինքնաթիռհանգեցրել է մաշկի ջերմաստիճանի բարձրացման, ինչի արդյունքում ալյումինի համաձուլվածքներն այլևս չեն համապատասխանում գերձայնային արագությունների ավիացիոն տեխնոլոգիայի պահանջներին։ Մաշկի ջերմաստիճանն այս դեպքում հասնում է 246...316 °C-ի։ Այս պայմաններում պարզվեց, որ տիտանի համաձուլվածքները ամենաընդունելի նյութն են։ 70-ականներին քաղաքացիական ինքնաթիռների օդանավերի շրջանակի համար տիտանի համաձուլվածքների օգտագործումը զգալիորեն ավելացավ։ Միջին հեռահարության ՏՈՒ-204 ինքնաթիռում ընդհանուր քաշըՏիտանի համաձուլվածքներից պատրաստված մասերը 2570 կգ. Ուղղաթիռներում տիտանի օգտագործումը աստիճանաբար ընդլայնվում է, հիմնականում հիմնական ռոտորային համակարգի, շարժիչի և կառավարման համակարգի մասերի համար: Հրթիռագիտության մեջ կարևոր տեղ են զբաղեցնում տիտանի համաձուլվածքները։
Ծովի ջրի բարձր կոռոզիոն դիմադրության պատճառով տիտանը և դրա համաձուլվածքները օգտագործվում են նավաշինության մեջ՝ պտուտակների, նավերի ծածկույթի, սուզանավերի, տորպեդների և այլնի արտադրության համար։ Կեղևները չեն կպչում տիտանի և նրա համաձուլվածքների վրա, որոնք կտրուկ մեծացնում են նավի դիմադրությունը, երբ այն շարժվում է։ Աստիճանաբար ընդլայնվում են տիտանի կիրառման ոլորտները։ Տիտանը և նրա համաձուլվածքներն օգտագործվում են քիմիական, նավթաքիմիական, ցելյուլոզայի և թղթի և սննդի արդյունաբերության, գունավոր մետալուրգիայի, էներգետիկայի, էլեկտրոնիկայի, միջուկային տեխնոլոգիայի, էլեկտրոլիկայի, զենքի արտադրության մեջ, զրահապատ թիթեղների, վիրաբուժական գործիքների արտադրության մեջ, վիրաբուժական իմպլանտներ, աղազերծման կայաններ, ավտոպահեստամասեր, սպորտային սարքավորումներ (գոլֆի մահակներ, մագլցման սարքավորումներ), ժամացույցների մասեր և նույնիսկ զարդեր: Տիտանի ազոտավորումը հանգեցնում է նրա մակերեսի վրա ոսկե թաղանթի ձևավորմանը, որը գեղեցկությամբ չի զիջում իրական ոսկուն։
TiO2-ի հայտնաբերումը գրեթե միաժամանակ և ինքնուրույն է արվել անգլիացի Վ. Գրեգորի և գերմանացի քիմիկոս Մ. Գ. Կլապրոտի կողմից։ Վ.Գրեգորը, ուսումնասիրելով մագնիսական գունավոր ավազի բաղադրությունը (Կրիդ, Կորնուոլ, Անգլիա, 1791), մեկուսացրեց անհայտ մետաղի նոր «հող» (օքսիդ), որը նա անվանեց մենակեն։ 1795 թվականին գերմանացի քիմիկոս Կլապրոտը հայտնաբերել է նոր տարր ռուտիլ հանքանյութում և այն անվանել տիտան։ Երկու տարի անց Կլապրոտը հաստատեց, որ ռուտիլը և մենակեն հողը նույն տարրի օքսիդներն են, որոնց հետևում մնացել է Կլապրոտի առաջարկած «տիտան» անվանումը։ 10 տարի անց տիտանի հայտնաբերումը տեղի ունեցավ երրորդ անգամ։ Ֆրանսիացի գիտնական Լ. Վոկելենը անատազում հայտնաբերեց տիտանը և ապացուցեց, որ ռուտիլն ու անատազը տիտանի օքսիդներ են:
Մետաղական տիտանի առաջին նմուշը ստացվել է 1825 թվականին Ջ.Յա Բերզելիուսի կողմից։ Տիտանի բարձր քիմիական ակտիվության և մաքրման բարդության պատճառով հոլանդացիներ Ա. վան Արկելը և Ի. դե Բուրը 1925 թվականին ստացան մաքուր Ti նմուշ՝ տիտանի յոդիդ TiI4 գոլորշու ջերմային տարրալուծմամբ։
Տիտանը բնության մեջ 10-րդն է ամենառատությամբ։ Երկրակեղևում պարունակությունը կազմում է 0,57% զանգվածով, ծովի ջրում՝ 0,001 մգ/լ։ Ուլտրահիմնային ապարներում՝ 300 գ/տ, հիմնային ապարներում՝ 9 կգ/տ, թթվային ապարներում՝ 2,3 կգ/տ, կավերում և թերթաքարերում՝ 4,5 կգ/տ։ Երկրակեղևում տիտանը գրեթե միշտ քառավալենտ է և առկա է միայն թթվածնային միացություններում։ Այն չի առաջանում ազատ տեսքով: Տիտանը եղանակային և տեղումների պայմաններում երկրաքիմիական կապ ունի Al2O3-ի նկատմամբ: Այն կենտրոնացած է եղանակային ընդերքի բոքսիտներում և ծովային կավե նստվածքներում։ Տիտանի տեղափոխումն իրականացվում է միներալների մեխանիկական բեկորների և կոլոիդների տեսքով։ Որոշ կավերում կուտակվում է քաշով մինչև 30% TiO2։ Տիտանի միներալները դիմացկուն են եղանակային պայմանների նկատմամբ և մեծ կոնցենտրացիաներ են կազմում պլաստերներում: Հայտնի են տիտանի պարունակող ավելի քան 100 միներալներ։ Դրանցից ամենակարեւորներն են՝ ռուտիլ TiO2, իլմենիտ FeTiO3, տիտանամագնետիտ FeTiO3 + Fe3O4, պերովսկիտ CaTiO3, տիտանիտ CaTiSiO5։ Կան առաջնային տիտանի հանքաքարեր՝ իլմենիտ-տիտանամագնետիտ և պլասեր՝ ռուտիլ-իլմենիտ-ցիրկոն։
Հիմնական հանքաքարեր՝ իլմենիտ (FeTiO3), ռուտիլ (TiO2), տիտանիտ (CaTiSiO5):
2002 թվականին արդյունահանված տիտանի 90%-ն օգտագործվել է TiO2 տիտանի երկօքսիդի արտադրության համար։ Տիտանի երկօքսիդի համաշխարհային արտադրությունը կազմել է տարեկան 4,5 մլն տոննա։ Տիտանի երկօքսիդի հաստատված պաշարները (առանց Ռուսաստանի) կազմում են մոտ 800 մլն տոննա, 2006 թվականի համար, ըստ ԱՄՆ երկրաբանական ծառայության տվյալների, տիտանի երկօքսիդի առումով և առանց Ռուսաստանի, իլմենիտի հանքաքարի պաշարները կազմում են 603-673 մլն տոննա, իսկ ռուտիլը. - 49,7- 52,7 մլն տոննա Այսպիսով, արտադրության ներկայիս տեմպերով տիտանի աշխարհի ապացուցված պաշարները (առանց Ռուսաստանի) կբավականացնեն ավելի քան 150 տարի։
Ռուսաստանը Չինաստանից հետո աշխարհում երկրորդն է տիտանի պաշարներով: Տիտանի հանքային ռեսուրսների բազան Ռուսաստանում բաղկացած է 20 հանքավայրերից (որից 11-ը առաջնային են, իսկ 9-ը՝ ալյուվիալ), բավականին հավասարաչափ ցրված ամբողջ երկրում։ Հետազոտված հանքավայրերից ամենամեծը (Յարեգսկոյե) գտնվում է Ուխտա քաղաքից (Կոմի Հանրապետություն) 25 կմ հեռավորության վրա։ Հանքավայրի պաշարները գնահատվում են 2 մլրդ տոննա հանքաքար՝ մոտ 10% տիտանի երկօքսիդի միջին պարունակությամբ։
Աշխարհի խոշորագույն տիտանի արտադրողը ռուսական VSMPO-AVISMA ընկերությունն է:
Որպես կանոն, տիտանի և դրա միացությունների արտադրության մեկնարկային նյութը տիտանի երկօքսիդն է՝ համեմատաբար փոքր քանակությամբ կեղտերով։ Մասնավորապես, դա կարող է լինել ռուտիլային խտանյութ, որը ստացվել է տիտանի հանքաքարերի հարստացման ժամանակ։ Սակայն աշխարհում ռուտիլի պաշարները խիստ սահմանափակ են, և ավելի հաճախ օգտագործվում է այսպես կոչված սինթետիկ ռուտիլը կամ տիտանի խարամը, որը ստացվում է իլմենիտային խտանյութերի մշակման ժամանակ։ Տիտանի խարամ ստանալու համար իլմենիտի խտանյութը կրճատվում է էլեկտրական աղեղային վառարանում, մինչդեռ երկաթը բաժանվում է մետաղական փուլի (չուգուն), և ոչ կրճատված տիտանի օքսիդներն ու կեղտերը կազմում են խարամի փուլ: Հարուստ խարամը մշակվում է քլորիդի կամ ծծմբաթթվի մեթոդով։
Մաքուր և համաձուլվածքների տեսքով
Գագարինի տիտանային հուշարձանը Մոսկվայի Լենինյան պողոտայում
Մետաղն օգտագործվում է. , գյուղատնտեսական արդյունաբերություն, սննդի արդյունաբերություն, պիրսինգ ոսկերչություն, բժշկական արդյունաբերություն (պրոթեզներ, օստեոպրոթեզներ), ատամնաբուժական և էնդոդոնտիկ գործիքներ, ատամնաբուժական իմպլանտներ, սպորտային ապրանքներ, զարդեր (Ալեքսանդր Խոմով), բջջային հեռախոսներ, թեթև համաձուլվածքներ և այլն։ Դա ամենակարևոր կառուցվածքային նյութն է։ ինքնաթիռների, հրթիռների, նավաշինության մեջ։
Տիտանի ձուլումն իրականացվում է վակուումային վառարաններում՝ գրաֆիտի կաղապարներում։ Օգտագործվում է նաև վակուումային ներդրումային ձուլում։ Տեխնոլոգիական դժվարությունների պատճառով այն սահմանափակ չափով օգտագործվում է գեղարվեստական ձուլման մեջ։ Աշխարհում առաջին մոնումենտալ ձուլածո տիտանի քանդակը Յուրի Գագարինի հուշարձանն է Մոսկվայի նրա անվան հրապարակում։
Տիտանը համաձուլվածքային հավելում է բազմաթիվ լեգիրված պողպատների և շատ հատուկ համաձուլվածքների մեջ:
Նիտինոլը (նիկել-տիտան) ձևի հիշողության համաձուլվածք է, որն օգտագործվում է բժշկության և տեխնոլոգիայի մեջ:
Տիտանի ալյումինիդները շատ դիմացկուն են օքսիդացման և ջերմակայուն, ինչն իր հերթին որոշեց դրանց օգտագործումը ավիացիայի և ավտոմոբիլային արդյունաբերության մեջ որպես կառուցվածքային նյութեր:
Տիտանը բարձր վակուումային պոմպերում օգտագործվող ամենատարածված ստացող նյութերից մեկն է:
Սպիտակ տիտանի երկօքսիդը (TiO2) օգտագործվում է ներկերի (օրինակ՝ տիտանի սպիտակ), ինչպես նաև թղթի և պլաստիկի արտադրության մեջ։ Սննդային հավելում E171.
Օրգանոտանիումի միացությունները (օրինակ՝ տետրաբուտոքսիտիտան) օգտագործվում են որպես կատալիզատոր և կարծրացուցիչ քիմիական և ներկերի արդյունաբերության մեջ:
Տիտանի անօրգանական միացություններն օգտագործվում են քիմիական, էլեկտրոնային, ապակե մանրաթելերի արդյունաբերության մեջ՝ որպես հավելումներ կամ ծածկույթներ:
Տիտանի կարբիդը, տիտանի դիբորիդը, տիտանի կարբոնիտրիդը մետաղների վերամշակման համար գերկարծր նյութերի կարևոր բաղադրիչներն են։
Տիտանի նիտրիդը օգտագործվում է գործիքները, եկեղեցական գմբեթները ծածկելու և տարազների զարդերի արտադրության մեջ, քանի որ. ունի ոսկեգույն գույն:
Բարիումի տիտանատ BaTiO3, կապարի տիտանատ PbTiO3 և մի շարք այլ տիտանատներ ֆերոէլեկտրիկներ են։
Կան բազմաթիվ տիտանի համաձուլվածքներ տարբեր մետաղներով: Լեգիրային տարրերը բաժանվում են երեք խմբի՝ կախված պոլիմորֆ փոխակերպման ջերմաստիճանի վրա իրենց ազդեցությունից՝ բետա կայունացուցիչներ, ալֆա կայունացուցիչներ և չեզոք կարծրացուցիչներ։ Առաջիններն իջեցնում են փոխակերպման ջերմաստիճանը, երկրորդները մեծացնում են այն, իսկ երկրորդները չեն ազդում դրա վրա, այլ հանգեցնում են մատրիցայի լուծույթի կարծրացման: Ալֆա կայունացուցիչների օրինակներ՝ ալյումին, թթվածին, ածխածին, ազոտ: Բետա կայունացուցիչներ՝ մոլիբդեն, վանադիում, երկաթ, քրոմ, նիկել: Չեզոք կարծրացուցիչներ՝ ցիրկոնիում, անագ, սիլիցիում: Բետա կայունացուցիչներն իրենց հերթին բաժանվում են բետա-իզոմորֆ և բետա-էուտեկտոիդ ձևավորող: Ամենատարածված տիտանի համաձուլվածքը Ti-6Al-4V համաձուլվածքն է (in Ռուսական դասակարգում- BT6):
60% - ներկ;
20% - պլաստիկ;
13% - թուղթ;
7%՝ մեքենաշինություն։
15-25 դոլար մեկ կիլոգրամի համար՝ կախված մաքրությունից։
Կոպիտ տիտանի (տիտանային սպունգ) մաքրությունը և աստիճանը սովորաբար որոշվում է նրա կարծրությամբ, որը կախված է կեղտերի պարունակությունից: Ամենատարածված ապրանքանիշերն են TG100 և TG110:
Ֆեռոտիտանի (նվազագույնը 70% տիտանի) գինը 2010 թվականի 12/22-ի դրությամբ կազմում է 6,82 դոլար մեկ կիլոգրամի դիմաց: 01.01.2010թ. գինը եղել է 5,00 դոլար մեկ կիլոգրամի համար:
Ռուսաստանում տիտանի գները 2012 թվականի սկզբին կազմում էին 1200-1500 ռուբլի/կգ։
Առավելությունները:
ցածր խտությունը (4500 կգ / մ 3) օգնում է նվազեցնել օգտագործվող նյութի զանգվածը.
բարձր մեխանիկական ուժ: Հարկ է նշել, որ բարձր ջերմաստիճանի դեպքում (250-500 °C) տիտանի համաձուլվածքներն իրենց ուժով գերազանցում են բարձր ամրության ալյումինի և մագնեզիումի համաձուլվածքները.
անսովոր բարձր կոռոզիոն դիմադրություն՝ շնորհիվ տիտանի՝ մակերեսի վրա TiO2 օքսիդի բարակ (5-15 մկմ) շարունակական թաղանթներ ձևավորելու ունակության, որոնք ամուր կապված են մետաղի զանգվածին.
լավագույն տիտանի համաձուլվածքների հատուկ ուժը (ուժի և խտության հարաբերակցությունը) հասնում է 30-35-ի կամ ավելի, ինչը գրեթե երկու անգամ գերազանցում է լեգիրված պողպատների հատուկ ուժը:
Թերությունները:
արտադրության բարձր արժեքը, տիտանը շատ ավելի թանկ է, քան երկաթը, ալյումինը, պղինձը, մագնեզիումը;
ակտիվ փոխազդեցություն բարձր ջերմաստիճաններում, հատկապես հեղուկ վիճակում, մթնոլորտը կազմող բոլոր գազերի հետ, որի արդյունքում տիտանը և նրա համաձուլվածքները կարող են հալվել միայն վակուումում կամ իներտ գազի միջավայրում.
տիտանի թափոնների արտադրության հետ կապված դժվարություններ.
վատ հակաշփման հատկություններ, քանի որ տիտանը կպչում է բազմաթիվ նյութերին, տիտանի հետ զուգակցված տիտանը չի կարող աշխատել շփման համար.
տիտանի և նրա համաձուլվածքներից շատերի բարձր հակվածությունը ջրածնի փխրունության և աղի կոռոզիայի նկատմամբ.
վատ մեքենայություն, որը նման է ավստենիտիկ չժանգոտվող պողպատներին.
բարձր ռեակտիվությունը, բարձր ջերմաստիճանում հացահատիկի աճի միտումը և եռակցման ցիկլի ընթացքում փուլային փոխակերպումները դժվարություններ են առաջացնում տիտանի եռակցման գործում:
Տիտանի հիմնական մասը ծախսվում է ավիացիայի և հրթիռային տեխնոլոգիաների և ծովային նավաշինության կարիքների վրա։ Տիտանը (ֆերրոտիտան) օգտագործվում է որպես լեգիրող հավելում բարձրորակ պողպատներին և որպես դեօքսիդացնող միջոց։ Տեխնիկական տիտանն օգտագործվում է տանկերի, քիմիական ռեակտորների, խողովակաշարերի, կցամասերի, պոմպերի, փականների և ագրեսիվ միջավայրում աշխատող այլ ապրանքների արտադրության համար: Ցանցերը և էլեկտրավակուումային սարքերի այլ մասերը, որոնք աշխատում են բարձր ջերմաստիճաններում, պատրաստված են կոմպակտ տիտանից:
Որպես կառուցվածքային նյութ օգտագործման առումով տիտանը 4-րդ տեղում է՝ զիջելով միայն Al-ին, Fe-ին և Mg-ին։ Տիտանի ալյումինիդները շատ դիմացկուն են օքսիդացման և ջերմակայուն, ինչն իր հերթին որոշեց դրանց օգտագործումը ավիացիայի և ավտոմոբիլային արդյունաբերության մեջ որպես կառուցվածքային նյութեր: Տիտանի կենսաբանական անվտանգությունը այն դարձնում է հիանալի նյութ սննդի արդյունաբերության և վերականգնողական վիրաբուժության համար:
Տիտանը և նրա համաձուլվածքները լայնորեն օգտագործվում են ճարտարագիտության մեջ՝ շնորհիվ իրենց բարձր մեխանիկական ուժի, որը պահպանվում է բարձր ջերմաստիճանների, կոռոզիոն դիմադրության, ջերմակայունության, հատուկ ուժի, ցածր խտության և այլ օգտակար հատկությունների պատճառով: Տիտանի և նրա համաձուլվածքների բարձր արժեքը շատ դեպքերում փոխհատուցվում է նրանց ավելի մեծ կատարողականությամբ, և որոշ դեպքերում դրանք միակ նյութն են, որից հնարավոր է արտադրել սարքավորումներ կամ կառուցվածքներ, որոնք կարող են աշխատել տվյալ հատուկ պայմաններում:
Տիտանի համաձուլվածքները կարևոր դեր են խաղում ավիացիոն տեխնոլոգիաների մեջ, որտեղ նպատակն է ստանալ ամենաթեթև դիզայնը՝ զուգորդված պահանջվող ամրության հետ: Տիտանը թեթև է այլ մետաղների համեմատ, բայց միևնույն ժամանակ կարող է աշխատել բարձր ջերմաստիճանի դեպքում։ Տիտանի համաձուլվածքները օգտագործվում են մաշկի, ամրացնող մասերի, հոսանքի ապարատի, շասսիի մասերի և տարբեր ագրեգատների պատրաստման համար: Նաև այդ նյութերն օգտագործվում են ինքնաթիռների ռեակտիվ շարժիչների կառուցման մեջ: Սա թույլ է տալիս նվազեցնել նրանց քաշը 10-25% -ով: Տիտանի համաձուլվածքները օգտագործվում են կոմպրեսորային սկավառակների և շեղբերների, օդի ընդունման և ուղղորդող թիակների մասերի և ամրացումների արտադրության համար:
Տիտանը և նրա համաձուլվածքները օգտագործվում են նաև հրթիռային գիտության մեջ։ Հաշվի առնելով շարժիչների կարճաժամկետ աշխատանքը և հրթիռային գիտության մեջ մթնոլորտի խիտ շերտերի արագ անցումը, հոգնածության ուժի, ստատիկ դիմացկունության և մասամբ սողվելու խնդիրները հիմնականում վերացվում են:
Տեխնիկական տիտանը հարմար չէ ավիացիոն կիրառությունների համար՝ իր անբավարար բարձր ջերմակայունության պատճառով, բայց իր բացառիկ բարձր կոռոզիոն դիմադրության պատճառով, որոշ դեպքերում այն անփոխարինելի է քիմիական արդյունաբերության և նավաշինության մեջ: Այսպիսով, այն օգտագործվում է կոմպրեսորների և պոմպերի արտադրության մեջ այնպիսի ագրեսիվ միջավայրեր մղելու համար, ինչպիսիք են ծծմբային և աղաթթուև դրանց աղերը, խողովակաշարերը, փականները, ավտոկլավները, տարբեր տարաներ, զտիչներ և այլն: Միայն տիտանն ունի կոռոզիոն դիմադրություն այնպիսի միջավայրերում, ինչպիսիք են թաց քլորը, ջրային և թթվային քլորի լուծույթները, հետևաբար քլորի արդյունաբերության սարքավորումները պատրաստված են այս մետաղից: Տիտանը օգտագործվում է ջերմափոխանակիչներ պատրաստելու համար, որոնք գործում են քայքայիչ միջավայրերում, օրինակ՝ ազոտաթթվի մեջ (ոչ գոլորշի): Նավաշինության մեջ տիտանն օգտագործվում է պտուտակների, նավերի, սուզանավերի, տորպեդների և այլնի արտադրության համար։ Կեղևները չեն կպչում տիտանի և նրա համաձուլվածքների վրա, որոնք կտրուկ մեծացնում են նավի դիմադրությունը, երբ այն շարժվում է։
Տիտանի համաձուլվածքները խոստումնալից են շատ այլ ծրագրերում օգտագործելու համար, սակայն տեխնոլոգիայի մեջ դրանց օգտագործումը սահմանափակված է տիտանի բարձր գնով և սակավությամբ:
Տիտանի միացությունները լայնորեն կիրառվում են նաև տարբեր ոլորտներում։ Տիտանի կարբիդն ունի բարձր կարծրություն և օգտագործվում է կտրող գործիքների և հղկող նյութերի արտադրության մեջ: Սպիտակ տիտանի երկօքսիդը (TiO2) օգտագործվում է ներկերի (օրինակ՝ տիտանի սպիտակ), ինչպես նաև թղթի և պլաստիկի արտադրության մեջ։ Օրգանոտանիումի միացությունները (օրինակ՝ տետրաբուտոքսիտիտան) օգտագործվում են որպես կատալիզատոր և կարծրացուցիչ քիմիական և ներկերի արդյունաբերության մեջ: Տիտանի անօրգանական միացությունները օգտագործվում են քիմիական, էլեկտրոնային, ապակեպլաստե արդյունաբերության մեջ՝ որպես հավելում։ Տիտանի դիբորիդը գերկարծր մետաղամշակման նյութերի կարևոր բաղադրիչն է: Տիտանի նիտրիդը օգտագործվում է գործիքները ծածկելու համար:
Տիտանի ներկայիս բարձր գներով այն հիմնականում օգտագործվում է ռազմական տեխնիկայի արտադրության համար, որտեղ հիմնական դերը պատկանում է ոչ թե արժեքին, այլ տեխնիկական բնութագրերին։ Այնուամենայնիվ, հայտնի են քաղաքացիական կարիքների համար տիտանի յուրահատուկ հատկությունների օգտագործման դեպքեր։ Քանի որ տիտանի գինը նվազում է, և դրա արտադրությունն աճում է, այդ մետաղի օգտագործումը ռազմական և քաղաքացիական նպատակներով ավելի ու ավելի կընդլայնվի:
Ավիացիա. Տիտանի և նրա համաձուլվածքների ցածր տեսակարար կշիռը և բարձր ամրությունը (հատկապես բարձր ջերմաստիճանի դեպքում) դրանք դարձնում են բարձրարժեք ավիացիոն նյութեր: Ինքնաթիռների շինարարության և ինքնաթիռների շարժիչների արտադրության ոլորտում տիտանն ավելի ու ավելի է փոխարինում ալյումինին և չժանգոտվող պողպատին։ Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ ալյումինը արագ կորցնում է իր ուժը: Մյուս կողմից, տիտանն ունի հստակ ամրության առավելություն մինչև 430°C ջերմաստիճանի դեպքում, և այս կարգի բարձր ջերմաստիճանները տեղի են ունենում բարձր արագություններում՝ աերոդինամիկ ջեռուցման պատճառով: Ավիացիայում պողպատը տիտանով փոխարինելու առավելությունն այն է, որ քաշը նվազեցնելն է՝ առանց ուժը զոհաբերելու: Քաշի ընդհանուր նվազումը բարձր ջերմաստիճաններում կատարողականի բարձրացման հետ միասին թույլ է տալիս բարձրացնել օդանավերի օգտակար բեռնվածությունը, հեռահարությունը և մանևրելիությունը: Դրանով են բացատրվում այն ջանքերը, որոնք ուղղված են ինքնաթիռաշինության մեջ տիտանի օգտագործման ընդլայնմանը շարժիչների արտադրության, ֆյուզելաժների կառուցման, կաշվի և նույնիսկ ամրացումների արտադրության մեջ:
Ռեակտիվ շարժիչների կառուցման ժամանակ տիտանը հիմնականում օգտագործվում է կոմպրեսորային շեղբերների, տուրբինային սկավառակների և շատ այլ դրոշմավորված մասերի արտադրության համար։ Այստեղ տիտանը փոխարինում է չժանգոտվող և ջերմամշակված լեգիրված պողպատներին: Շարժիչի քաշի մեկ կիլոգրամ խնայողությունը խնայում է մինչև 10 կգ օդանավի ընդհանուր քաշը ֆյուզելյաժի լուսավորության պատճառով: Հետագայում նախատեսվում է օգտագործել թիթեղային տիտան շարժիչի այրման խցիկների պատյանների արտադրության համար։
Ինքնաթիռների շինարարության մեջ տիտանը լայնորեն օգտագործվում է բարձր ջերմաստիճանում աշխատող ֆյուզելաժի մասերի համար: Թիթեղային տիտանն օգտագործվում է բոլոր տեսակի պատյանների, մալուխների պաշտպանիչ պատյանների և արկերի ուղեցույցների արտադրության համար: Լեգիրված տիտանի թիթեղներից պատրաստվում են տարբեր խստացնող տարրեր, ֆյուզելաժի շրջանակներ, կողիկներ և այլն:
Շղարշները, փեղկերը, մալուխի պատյանները և արկերի ուղեցույցները պատրաստված են չլեգիրված տիտանից: Լեգիրված տիտանն օգտագործվում է ֆյուզելաժի շրջանակի, շրջանակների, խողովակաշարերի և հրդեհային պատնեշների արտադրության համար:
Տիտանն ավելի ու ավելի է օգտագործվում F-86 և F-100 ինքնաթիռների կառուցման մեջ: Ապագայում տիտանը կօգտագործվի վայրէջքի սարքերի դռների, հիդրավլիկ խողովակաշարերի, արտանետման խողովակների և վարդակների, ցցերի, փեղկերի, ծալովի հենասյուների և այլնի համար:
Տիտանը կարող է օգտագործվել զրահապատ թիթեղներ, պտուտակների շեղբեր և պատյանների տուփեր պատրաստելու համար։
Ներկայումս տիտանն օգտագործվում է մաշկի համար նախատեսված Douglas X-3, Republic F-84F, Curtiss-Wright J-65 և Boeing B-52 ռազմական ինքնաթիռների կառուցման մեջ։
Տիտանը օգտագործվում է նաև DC-7 քաղաքացիական ինքնաթիռների կառուցման մեջ։ Դուգլաս ընկերությունը, փոխարինելով ալյումինի համաձուլվածքները և չժանգոտվող պողպատը տիտանով, շարժիչի պատնեշների և հրդեհային պատնեշների արտադրության մեջ, արդեն հասցրել է խնայել ինքնաթիռի կառուցվածքի քաշը մոտ 90 կգ: Ներկայումս այս օդանավի տիտանային մասերի քաշը կազմում է 2%, և ակնկալվում է, որ այդ ցուցանիշը կավելացվի մինչև ինքնաթիռի ընդհանուր քաշի 20%-ը։
Տիտանի օգտագործումը հնարավորություն է տալիս նվազեցնել ուղղաթիռների քաշը։ Թիթեղ տիտան օգտագործվում է հատակների և դռների համար: Ուղղաթիռի քաշի զգալի կրճատում (մոտ 30 կգ) ձեռք է բերվել համաձուլված պողպատը տիտանով փոխարինելով՝ դրա ռոտորների շեղբերները պատելու համար:
նավատորմ. Տիտանի և նրա համաձուլվածքների կոռոզիոն դիմադրությունը դրանք դարձնում է շատ արժեքավոր նյութ ծովում: ԱՄՆ ռազմածովային նախարարությունը լայնորեն հետաքննում է տիտանի կոռոզիոն դիմադրությունը ծխատար գազերի, գոլորշու, նավթի և ծովի ջրի ազդեցության նկատմամբ: Տիտանի բարձր տեսակարար ուժը գրեթե նույն նշանակությունն ունի ծովային գործերում։
Մետաղի ցածր տեսակարար կշիռը, զուգորդված կոռոզիոն դիմադրության հետ, մեծացնում է նավերի մանևրելու ունակությունը և հեռահարությունը, ինչպես նաև նվազեցնում է նյութական մասի պահպանման և դրա վերանորոգման ծախսերը:
Տիտանի կիրառությունները նավատորմում ներառում են արտանետվող խլացուցիչներ սուզանավերի դիզելային շարժիչների համար, գործիքների սկավառակներ, կոնդենսատորների և ջերմափոխանակիչների համար բարակ պատերով խողովակներ: Մասնագետների կարծիքով՝ տիտանը, ինչպես ոչ մի այլ մետաղ, ի վիճակի է մեծացնել սուզանավերի արտանետվող խլացուցիչների կյանքը։ Աղի ջրի, բենզինի կամ յուղի ազդեցության տակ գտնվող չափիչ սկավառակների համար տիտանը կապահովի ավելի լավ ամրություն: Հետազոտվում է ջերմափոխանակիչ խողովակների արտադրության համար տիտան օգտագործելու հնարավորությունը, որը պետք է կոռոզիակայուն լինի ծովի ջրում, որը լվանում է խողովակները դրսից և միևնույն ժամանակ դիմակայել դրանց ներսում հոսող արտանետվող կոնդենսատի ազդեցությանը: Դիտարկվում է տիտանից ալեհավաքների և ռադարային կայանքների բաղադրամասերի արտադրության հնարավորությունը, որոնք պետք է դիմադրեն ծխատար գազերի և ծովի ջրի ազդեցությանը: Տիտանը կարող է օգտագործվել նաև այնպիսի մասերի արտադրության համար, ինչպիսիք են փականները, պտուտակները, տուրբինի մասերը և այլն:
Հրետանային. Ըստ երևույթին, տիտանի ամենամեծ պոտենցիալ սպառողը կարող է լինել հրետանին, որտեղ ներկայումս ինտենսիվ հետազոտություններ են իրականացվում տարբեր նախատիպերի վերաբերյալ։ Այնուամենայնիվ, այս ոլորտում ստանդարտացված է միայն առանձին մասերի և տիտանի մասերի արտադրությունը: Տիտանի բավականին սահմանափակ օգտագործումը հրետանու մեջ՝ հետազոտությունների մեծ ծավալով, բացատրվում է դրա բարձր գնով։
Հետազոտվել են հրետանային տեխնիկայի տարբեր մասեր՝ պայմանական նյութերը տիտանով փոխարինելու հնարավորության տեսանկյունից՝ պայմանականորեն տիտանի գների իջեցման դեպքում։ Հիմնական ուշադրությունը դարձվել է այն մասերին, որոնց համար անհրաժեշտ է քաշի նվազեցում (ձեռքով տեղափոխվող և օդային ճանապարհով տեղափոխվող մասեր):
Պողպատի փոխարեն տիտանից պատրաստված հավանգ հիմք: Նման փոխարինմամբ և որոշակի փոփոխությունից հետո 22 կգ ընդհանուր քաշով երկու կեսից պողպատե ափսեի փոխարեն հնարավոր եղավ ստեղծել 11 կգ քաշով մեկ մաս։ Այս փոխարինման շնորհիվ հնարավոր է կրճատել սպասարկող անձնակազմի թիվը երեքից երկուսի։ Դիտարկվում է տիտան օգտագործելու հնարավորությունը ատրճանակի բոցասլանիչների արտադրության համար։
Փորձարկվում են տիտանից պատրաստված հրացանների ամրացումները, կառքի խաչերը և հետադարձ բալոնները: Տիտանը կարող է լայնորեն օգտագործվել կառավարվող արկերի և հրթիռների արտադրության մեջ։
Տիտանի և դրա համաձուլվածքների առաջին ուսումնասիրությունները ցույց տվեցին դրանցից զրահապատ թիթեղներ արտադրելու հնարավորությունը։ Պողպատե զրահը (12,7 մմ հաստությամբ) փոխարինելով նույն հրթիռային դիմադրության (16 մմ հաստությամբ) տիտանի զրահով, հնարավոր է դարձնում, ըստ այս ուսումնասիրությունների, խնայել մինչև 25% քաշը:
Բարձրորակ տիտանի համաձուլվածքները հույս են ներշնչում պողպատե թիթեղները հավասար հաստությամբ տիտանի թիթեղներով փոխարինելու հնարավորության համար, ինչը խնայում է մինչև 44% քաշը: Արդյունաբերական կիրառությունտիտանը կապահովի ավելի մեծ մանևրելու ունակություն, կբարձրացնի ատրճանակի փոխադրման շրջանակը և ամրությունը: Ժամանակակից մակարդակՕդային տրանսպորտի զարգացումն ակնհայտ է դարձնում թեթև զրահապատ մեքենաների և տիտանից պատրաստված այլ մեքենաների առավելությունները։ Հրետանային վարչությունը մտադիր է հետևակին զինել սաղավարտներով, սվիններով, նռնականետերով և ձեռքի բոցավառիչներպատրաստված տիտանից: Տիտանի համաձուլվածքն առաջին անգամ օգտագործվել է հրետանու մեջ՝ որոշ ավտոմատ հրացանների մխոցների արտադրության համար։
Տրանսպորտ. Զրահատեխնիկայի արտադրության մեջ տիտանի օգտագործման առավելություններից շատերը վերաբերում են նաև մեքենաներին:
Տրանսպորտային ինժեներական ձեռնարկությունների կողմից ներկայումս սպառվող կառուցվածքային նյութերի փոխարինումը տիտանով պետք է հանգեցնի վառելիքի սպառման կրճատմանը, ծանրաբեռնվածության հզորության ավելացմանը, կռունկի մեխանիզմների մասերի հոգնածության սահմանի ավելացմանը և այլն: երկաթուղիներանհրաժեշտ է նվազեցնել մահացած քաշը: Շարժակազմի ընդհանուր քաշի զգալի նվազումը տիտանի օգտագործման շնորհիվ կփրկի քաշում, կնվազեցնի պարանոցների և առանցքների արկղերի չափերը:
Կցասայլերի համար կարևոր է նաև քաշը: Փոխադրամիջոց. Այստեղ առանցքների և անիվների արտադրության մեջ պողպատը տիտանով փոխարինելը նույնպես կբարձրացնի բեռնատարողությունը։
Այս բոլոր հնարավորությունները կարելի էր իրացնել տիտանի գինը 15-ից 2-3 դոլարի իջեցնելով տիտանի կիսաֆաբրիկատների մեկ ֆունտի դիմաց։
Քիմիական արդյունաբերություն. Քիմիական արդյունաբերության համար սարքավորումների արտադրության մեջ մետաղի կոռոզիոն դիմադրությունը մեծ նշանակություն ունի: Կարևոր է նաև նվազեցնել քաշը և բարձրացնել սարքավորման ուժը: Տրամաբանորեն պետք է ենթադրել, որ տիտանը կարող է մի շարք առավելություններ տալ դրանից թթուների, ալկալիների և անօրգանական աղերի տեղափոխման սարքավորումների արտադրության մեջ։ Տիտանի օգտագործման լրացուցիչ հնարավորություններ են բացվում այնպիսի սարքավորումների արտադրության մեջ, ինչպիսիք են տանկերը, սյուները, ֆիլտրերը և բոլոր տեսակի բարձր ճնշման բալոնները:
Տիտանի խողովակաշարերի օգտագործումը կարող է բարելավել լաբորատոր ավտոկլավներում և ջերմափոխանակիչներում ջեռուցման պարույրների արդյունավետությունը: Տիտանի կիրառելիությունը բալոնների արտադրության համար, որոնցում գազերն ու հեղուկները երկար ժամանակ պահվում են ճնշման տակ, վկայում է այրման արտադրանքի միկրովերլուծության մեջ օգտագործումը ավելի ծանր ապակե խողովակի փոխարեն (ցուցադրված է նկարի վերին մասում): Շնորհիվ իր փոքր պատի հաստության և ցածր տեսակարար կշռի, այս խողովակը կարող է կշռվել ավելի փոքր, ավելի զգայուն վերլուծական մնացորդների վրա: Այստեղ թեթևության և կոռոզիոն դիմադրության համադրությունը բարելավում է քիմիական վերլուծության ճշգրտությունը:
Այլ հավելվածներ. Տիտանի օգտագործումը նպատակահարմար է սննդի, նավթի և էլեկտրական արդյունաբերության, ինչպես նաև վիրաբուժական գործիքների արտադրության և բուն վիրաբուժության մեջ։
Սննդի պատրաստման սեղանները, տիտանից պատրաստված գոլորշու սեղանները որակով գերազանցում են պողպատե արտադրանքին:
Նավթի և գազի հորատման արդյունաբերության մեջ կոռոզիայի դեմ պայքարը մեծ նշանակություն ունի, ուստի տիտանի օգտագործումը հնարավորություն կտա ավելի հազվադեպ փոխարինել կոռոզիայից սարքավորումների ձողերը: Կատալիտիկ արտադրության և նավթատարների արտադրության համար ցանկալի է օգտագործել տիտան, որը պահպանում է մեխանիկական հատկությունները բարձր ջերմաստիճաններում և ունի լավ կոռոզիոն դիմադրություն:
Էլեկտրական արդյունաբերության մեջ տիտանը կարող է օգտագործվել զրահապատ մալուխների համար՝ շնորհիվ իր լավ կոնկրետ ամրության, բարձր էլեկտրական դիմադրության և ոչ մագնիսական հատկությունների:
Տարբեր ոլորտներում սկսում են օգտագործվել տիտանի այս կամ այն ձևի ամրացումներ: Տիտանի օգտագործման հետագա ընդլայնումը հնարավոր է վիրաբուժական գործիքների արտադրության համար, հիմնականում նրա կոռոզիոն դիմադրության շնորհիվ: Տիտանի գործիքներն այս առումով գերազանցում են սովորական վիրաբուժական գործիքներին, երբ բազմիցս եփվում կամ ավտոկլավացվում են:
Վիրաբուժության ոլորտում տիտանն ավելի լավն է, քան վիտալիումը և չժանգոտվող պողպատները: Օրգանիզմում տիտանի առկայությունը միանգամայն ընդունելի է։ Ոսկորները ամրացնելու համար տիտանից պատրաստված թիթեղն ու պտուտակները մի քանի ամիս եղել են կենդանու մարմնում, իսկ ոսկորն աճել է պտուտակների թելերի մեջ և ափսեի անցքի մեջ։
Տիտանի առավելությունը կայանում է նաև նրանում, որ ափսեի վրա ձևավորվում է մկանային հյուսվածք։
Աշխարհում արտադրվող տիտանի արտադրանքի մոտավորապես կեսը սովորաբար ուղարկվում է քաղաքացիական ինքնաթիռների արդյունաբերություն, սակայն հայտնի ողբերգական իրադարձություններից հետո դրա անկումը ստիպում է ոլորտի շատ մասնակիցների փնտրել տիտանի նոր կիրառումներ: Այս նյութը ներկայացնում է արտասահմանյան մետալուրգիական մամուլում տպագրված հրապարակումների առաջին մասը՝ նվիրված ժամանակակից պայմաններում տիտանի հեռանկարներին։ Տիտանի RT1 ամերիկյան առաջատար արտադրողներից մեկի համաձայն, համաշխարհային մասշտաբով տիտանի արտադրության ընդհանուր ծավալից տարեկան 50-60 հազար տոննա մակարդակով, օդատիեզերական հատվածին բաժին է ընկնում մինչև 40 սպառում, արդյունաբերական կիրառություն և կիրառություն: հաշիվը կազմում է 34, իսկ ռազմական տարածքը 16, իսկ մոտ 10-ին բաժին է ընկնում տիտանի օգտագործումը սպառողական ապրանքներում: Տիտանի արդյունաբերական կիրառությունները ներառում են քիմիական գործընթացները, էներգետիկան, նավթի և գազի արդյունաբերությունը, աղազերծման կայանները: Ռազմական ոչ ավիացիոն կիրառությունները ներառում են հիմնականում օգտագործումը հրետանու և մարտական մեքենաներում: Տիտանի զգալի օգտագործում ունեցող ոլորտներն են ավտոմոբիլային արդյունաբերությունը, ճարտարապետությունը և շինարարությունը, սպորտային ապրանքները և ոսկերչությունը: Ձուլակտորների գրեթե ամբողջ տիտանը արտադրվում է ԱՄՆ-ում, Ճապոնիայում և ԱՊՀ-ում. Եվրոպային բաժին է ընկնում համաշխարհային ծավալի միայն 3,6-ը: Տիտանի վերջնական օգտագործման տարածաշրջանային շուկաները շատ տարբեր են. ինքնատիպության ամենավառ օրինակը Ճապոնիան է, որտեղ քաղաքացիական ավիատիեզերական հատվածին բաժին է ընկնում ընդամենը 2-3-ը՝ օգտագործելով սարքավորումների և քիմիական գործարանների կառուցվածքային տարրերի մեջ տիտանի ընդհանուր սպառման 30-ը: Ճապոնիայի ընդհանուր պահանջարկի մոտավորապես 20-ը գալիս է միջուկային էներգիաիսկ պինդ վառելիքի էլեկտրակայաններում մնացածը ճարտարապետության, բժշկության ու սպորտի ոլորտներում է։ Հակառակ պատկերն է նկատվում ԱՄՆ-ում և Եվրոպայում, որտեղ բացառապես մեծ նշանակությունունի սպառում օդատիեզերական ոլորտում՝ յուրաքանչյուր տարածաշրջանի համար համապատասխանաբար 60-75 և 50-60: ԱՄՆ-ում ավանդաբար ուժեղ վերջնական շուկաներն են քիմիական նյութերը, բժշկական սարքավորումները, արդյունաբերական սարքավորումները, մինչդեռ Եվրոպայում ամենամեծ մասնաբաժինը նավթի և գազի արդյունաբերությունն է և շինարարական արդյունաբերությունը: Ավիատիեզերական արդյունաբերության վրա մեծ կախվածությունը երկարատև մտահոգություն է տիտանի արդյունաբերության համար, որը փորձում է ընդլայնել տիտանի կիրառությունները, հատկապես ներկայիս անկման պայմաններում: քաղաքացիական ավիացիահամաշխարհային մասշտաբով։ ԱՄՆ Երկրաբանական ծառայության տվյալներով՝ 2003 թվականի առաջին եռամսյակում տիտանի սպունգի ներմուծման զգալի անկում է գրանցվել՝ ընդամենը 1319 տոննա, ինչը 62-ով պակաս է 2002 թվականի նույն ժամանակահատվածի 3431 տոննայից։ Ավիատիեզերական ոլորտը միշտ կլինի տիտանի առաջատար շուկաներից մեկը, բայց մենք՝ տիտանի արդյունաբերության մեջ, պետք է դիմագրավենք մարտահրավերին և անենք ամեն ինչ, որպեսզի համոզվենք, որ մեր արդյունաբերությունը ավիատիեզերական ոլորտում չի զարգանում և ռեցեսիա չի ապրում: Տիտանի արդյունաբերության որոշ առաջատար արտադրողներ տեսնում են աճող հնարավորություններ առկա շուկաներում, որոնցից մեկը ստորջրյա սարքավորումների և նյութերի շուկան է: Ըստ RT1-ի վաճառքի և բաշխման մենեջեր Մարտին Պրոկոյի, տիտանը երկար ժամանակ օգտագործվել է էներգիայի արտադրության և ստորջրյա ծրագրերում, սկսած 1980-ականների սկզբից, բայց միայն վերջին հինգ տարում այդ տարածքները կայուն զարգանում են՝ համապատասխան աճով: շուկայի տեղը. Ստորջրյա հատվածում աճը հիմնականում պայմանավորված է ավելի մեծ խորություններում հորատման աշխատանքներով, որտեղ տիտանն ամենահարմար նյութն է: Նրա, այսպես ասած, ստորջրյա կյանքի ցիկլը հիսուն տարի է, ինչը համապատասխանում է ստորջրյա նախագծերի սովորական տևողությանը։ Մենք արդեն թվարկել ենք այն ոլորտները, որտեղ հավանական է տիտանի օգտագործման աճ: Howmet Ti-Cast-ի վաճառքի մենեջեր Բոբ Ֆանելը նշում է, որ շուկայի ներկա վիճակը կարելի է դիտարկել որպես աճի հնարավորություններ նոր ոլորտներում, ինչպիսիք են բեռնատարների տուրբո լիցքավորիչների, հրթիռների և պոմպերի պտտվող մասերը:
Մեր ընթացիկ ծրագրերից է BAE Butitzer XM777 թեթեւ հրետանային համակարգերի մշակումը 155 մմ տրամաչափով։ Nowmet-ը կտրամադրի 28 կառուցվածքային տիտանի հավաքներից 17-ը յուրաքանչյուր հրացանի ամրացման համար, որոնք մասամբ մատակարարված են: ծովայինները ԱՄՆ-ը պետք է մեկնարկի 2004 թվականի օգոստոսին: 9800 ֆունտ 4,44 տոննա ընդհանուր ատրճանակի ընդհանուր քաշով տիտանը կազմում է մոտ 2600 ֆունտ մոտավորապես 1,18 տոննա տիտանի իր նախագծման մեջ. օգտագործվում է 6A14U համաձուլվածք՝ մեծ թվով ձուլվածքներով, ասում է Ֆրենկ Հրսթերը՝ հրդեհային աջակցության համակարգերի ղեկավարը։ BAE Sy81et8. Այս XM777 համակարգը պետք է փոխարինի ներկայիս M198 Newitzer համակարգին, որը կշռում է մոտ 17,000 ֆունտ և մոտավորապես 7,71 տոննա: Զանգվածային արտադրությունը նախատեսվում է 2006-ից մինչև 2010 թվականն ընկած ժամանակահատվածում. ի սկզբանե նախատեսված են մատակարարումներ ԱՄՆ, Մեծ Բրիտանիա և Իտալիա, սակայն ծրագիրը կարող է ընդլայնվել ՆԱՏՕ-ի անդամ երկրներ առաքումների համար։ Ջոն Բարբերը Timet-ից նշում է, որ ռազմական տեխնիկայի օրինակներ, որոնք օգտագործում են զգալի քանակությամբ տիտան իրենց կառուցման մեջ, Abramé տանկն ու Bradley մարտական մեքենան են: Վերջին երկու տարիներին ՆԱՏՕ-ի, ԱՄՆ-ի և Մեծ Բրիտանիայի միջև համատեղ ծրագիր է իրականացվում՝ ինտենսիվացնելու տիտանի օգտագործումը զենքերում և պաշտպանական համակարգերում: Ինչպես նշվել է մեկ անգամ չէ, որ տիտանը շատ հարմար է ավտոմոբիլային արդյունաբերության մեջ օգտագործելու համար, սակայն այս ուղղության մասնաբաժինը բավականին համեստ է՝ սպառված տիտանի ընդհանուր ծավալից մոտ 1-ը կամ տարեկան 500 տոննա, ըստ իտալականի։ Poggipolini ընկերությունը՝ Formula-1-ի և մրցարշավային մոտոցիկլետների համար տիտանի բաղադրիչներ և մասեր արտադրող: Այս ընկերության հետազոտության և զարգացման բաժնի ղեկավար Դանիելե Ստոպպոլինին կարծում է, որ շուկայի այս հատվածում տիտանի ներկայիս պահանջարկը կազմում է 500 տոննա՝ այս նյութի զանգվածային օգտագործմամբ փականների, աղբյուրների, արտանետման համակարգերի, փոխանցման համակարգերի կառուցման մեջ: լիսեռները, պտուտակները, կարող են պոտենցիալ բարձրանալ մինչև տարեկան գրեթե ոչ 16,000 տոննա մակարդակ: Նա ավելացրեց, որ իր ընկերությունը նոր է սկսում զարգացնել տիտանի պտուտակների ավտոմատացված արտադրությունը՝ արտադրության ծախսերը նվազեցնելու համար: Նրա կարծիքով, սահմանափակող գործոնները, որոնց պատճառով տիտանի օգտագործումը էապես չի ընդլայնվում ավտոմոբիլային արդյունաբերությունում, պահանջարկի անկանխատեսելիությունն է և հումքի մատակարարման անորոշությունը։ Միևնույն ժամանակ, տիտանի համար մեծ պոտենցիալ տեղը մնում է ավտոմոբիլային արդյունաբերության մեջ՝ համատեղելով օպտիմալ քաշի և ուժի բնութագրերը կծիկային աղբյուրների և արտանետվող գազերի համակարգերի համար: Ցավոք, ամերիկյան շուկայում այս համակարգերում տիտանի լայն օգտագործումը նշանավորվում է միայն Chevrolet Corvette Z06-ի բավականին բացառիկ կիսասպորտային մոդելով, որը ոչ մի կերպ չի կարող հավակնել լինել զանգվածային մեքենա: Այնուամենայնիվ, վառելիքի տնտեսության և կոռոզիոն դիմադրության մշտական մարտահրավերների պատճառով այս ոլորտում տիտանի հեռանկարները մնում են: Ոչ օդատիեզերական և ոչ ռազմական կիրառությունների շուկաներում հաստատման համար վերջերս իր անունով ստեղծվել է UNITI համատեղ ձեռնարկությունը, որը հնչում է միասնություն բառը՝ միասնություն և Ti՝ պարբերական աղյուսակում տիտանի նշանակումը որպես աշխարհի մաս: Տիտանի առաջատար արտադրողները՝ ամերիկյան Allegheny Technologies-ը և ռուսական VSMPO-Avisma-ն: Այս շուկաները միտումնավոր բացառվել են, ասել է նոր ընկերության նախագահ Կարլ Մուլթոնը, քանի որ մենք մտադիր ենք նոր ընկերությունը դարձնել առաջատար մատակարար արդյունաբերությունների համար, որոնք օգտագործում են տիտանի մասեր և հավաքույթներ, հիմնականում նավթաքիմիական և էլեկտրաէներգիայի արտադրություն: Բացի այդ, մենք մտադիր ենք ակտիվորեն շուկա հանել աղազերծման սարքերի, տրանսպորտային միջոցների, սպառողական ապրանքների և էլեկտրոնիկայի ոլորտներում: Կարծում եմ, որ մեր արտադրական օբյեկտները լավ են լրացնում միմյանց. VSMPO-ն ունի վերջնական արտադրանքի արտադրության ակնառու հնարավորություններ, Ալլեգենին հիանալի ավանդույթներ ունի սառը և տաք տիտանի գլանվածքի արտադրության մեջ: Ակնկալվում է, որ UNITI-ի մասնաբաժինը տիտանի արտադրանքի համաշխարհային շուկայում կկազմի 45 միլիոն ֆունտ ստեռլինգ՝ մոտավորապես 20,411 տոննա: Բժշկական սարքավորումների շուկան կարելի է համարել կայուն զարգացող շուկա. բրիտանական Titanium International Group-ի տվյալներով՝ աշխարհում տիտանի տարեկան պարունակությունը տարբեր իմպլանտներում և պրոթեզներում կազմում է մոտ 1000 տոննա, և այս ցուցանիշը կավելանա, քանի որ վիրահատության փոխարինման հնարավորությունները։ մարդու հոդերը դժբախտ պատահարներից կամ վնասվածքներից հետո: Բացի ճկունության, ուժի, թեթևության ակնհայտ առավելություններից, տիտանը կենսաբանական իմաստով խիստ համատեղելի է մարմնի հետ՝ մարդու մարմնի հյուսվածքների և հեղուկների կոռոզիայի բացակայության պատճառով: Ստոմատոլոգիայում պրոթեզների և իմպլանտների օգտագործումը նույնպես կտրուկ աճում է` վերջին տասը տարվա ընթացքում երեք անգամ, ըստ Ամերիկյան ստոմատոլոգների ասոցիացիայի, մեծապես պայմանավորված է տիտանի հատկություններով: Թեև ճարտարապետության մեջ տիտանի օգտագործումը սկսվում է ավելի քան 25 տարի, սակայն դրա լայն տարածումը այս ոլորտում սկսվել է միայն մ. վերջին տարիները. ԱՄԷ-ում Աբու Դաբիի օդանավակայանի ընդլայնումը, որը նախատեսվում է ավարտել 2006 թվականին, կօգտագործի մինչև 1,5 միլիոն ֆունտ ստեռլինգ մոտավորապես 680 տոննա տիտան: Տիտանի օգտագործմամբ բավականին տարբեր ճարտարապետական և շինարարական նախագծեր են նախատեսվում իրականացնել ոչ միայն ԱՄՆ-ի զարգացած երկրներում, Կանադայում, Մեծ Բրիտանիայում, Գերմանիայում, Շվեյցարիայում, Բելգիայում, Սինգապուրում, այլև Եգիպտոսում և Պերուում։
Սպառողական ապրանքների շուկայի հատվածը ներկայումս տիտանի շուկայի ամենաարագ զարգացող հատվածն է: Եթե 10 տարի առաջ այս հատվածը տիտանի շուկայի միայն 1-2-ն էր, այսօր այն աճել է մինչև շուկայի 8-10-ը: Ընդհանուր առմամբ, տիտանի սպառումը սպառողական ապրանքների արդյունաբերության մեջ աճել է մոտ երկու անգամ ավելի, քան ամբողջ տիտանի շուկայում: Սպորտում տիտանի օգտագործումը ամենաերկարատևն է և զբաղեցնում է սպառողական ապրանքներում տիտանի օգտագործման ամենամեծ բաժինը: Սպորտային սարքավորումներում տիտանի հանրաճանաչության պատճառը պարզ է. այն թույլ է տալիս ստանալ քաշի և ուժի հարաբերակցություն, որը գերազանցում է ցանկացած այլ մետաղի: Հեծանիվներում տիտանի օգտագործումը սկսվել է մոտ 25-30 տարի առաջ և եղել է տիտանի առաջին օգտագործումը սպորտային սարքավորումներում: Հիմնականում օգտագործվում են Ti3Al-2.5V ASTM 9-րդ կարգի համաձուլվածքների խողովակները: Տիտանի համաձուլվածքներից պատրաստված մյուս մասերը ներառում են արգելակները, ճոպանները և նստատեղերի զսպանակները: Տիտանի օգտագործումը գոլֆի մահակների արտադրության մեջ առաջին անգամ սկսվել է 80-ականների վերջին և 90-ականների սկզբին Ճապոնիայի ակումբ արտադրողների կողմից: Մինչև 1994-1995 թվականները տիտանի այս կիրառումը գործնականում անհայտ էր ԱՄՆ-ում և Եվրոպայում: Դա փոխվեց, երբ Callaway-ն ներկայացրեց իր Ruger Titanium տիտանի փայտիկը, որը կոչվում է Մեծ Մեծ Բերտա: Շնորհիվ ակնհայտ առավելությունների և Callaway-ի լավ մտածված մարքեթինգի, տիտանի ակումբները ակնթարթորեն հիթ դարձան: Կարճ ժամանակահատվածում տիտանի ակումբները գոլֆիստների փոքր խմբի բացառիկ և թանկարժեք սարքավորումներից դարձել են գոլֆիստների մեծ մասի կողմից լայնորեն կիրառվող, մինչդեռ դեռ ավելի թանկ են, քան պողպատե մահակները: Կցանկանայի մեջբերել գոլֆի շուկայի զարգացման հիմնական, իմ կարծիքով, միտումները. այն 4-5 տարվա կարճ ժամանակահատվածում բարձր տեխնոլոգիաներից անցել է զանգվածային արտադրության՝ հետեւելով բարձր աշխատուժով այլ ճյուղերի ճանապարհին։ այնպիսի ծախսեր, ինչպիսիք են հագուստի, խաղալիքների և սպառողական էլեկտրոնիկայի արտադրությունը, գոլֆի մահակների արտադրությունը ամենաէժան աշխատուժով երկրներն են գնացել նախ՝ Թայվան, այնուհետև Չինաստան, և այժմ գործարաններ են կառուցվում նույնիսկ ավելի էժան աշխատուժ ունեցող երկրներում, ինչպիսին է Վիետնամը։ և Թաիլանդում, տիտանն անկասկած օգտագործվում է վարորդների համար, որտեղ նրա բարձր որակները ակնհայտ առավելություն են տալիս և արդարացնում ավելի բարձր գին: Այնուամենայնիվ, տիտանը դեռևս շատ լայն կիրառություն չի գտել հետագա ակումբների վրա, քանի որ ծախսերի զգալի աճը չի ապահովվում խաղի համապատասխան բարելավմամբ: Ներկայումս վարիչները հիմնականում արտադրվում են դարբնոցային հարվածային մակերեսով, դարբնոցային կամ ձուլված վերնաշապիկով և Վերջերս Պրոֆեսիոնալ գոլֆի ասոցիացիան ROA-ն թույլ տվեց բարձրացնել, այսպես կոչված, վերադարձի գործակիցի վերին սահմանը, ինչի կապակցությամբ բոլոր ակումբային արտադրողները կփորձեն մեծացնել հարվածող մակերեսի զսպանակային հատկությունները: Դրա համար անհրաժեշտ է նվազեցնել հարվածային մակերեսի հաստությունը և դրա համար օգտագործել ավելի ամուր համաձուլվածքներ, ինչպիսիք են SP700, 15-3-3-3 և VT-23: Այժմ եկեք կենտրոնանանք տիտանի և դրա համաձուլվածքների օգտագործման վրա այլ սպորտային սարքավորումների վրա: Race հեծանիվների խողովակները և այլ մասերը պատրաստված են ASTM Grade 9 Ti3Al-2.5V խառնուրդից: Զարմանալիորեն զգալի քանակությամբ տիտանի թիթեղներ օգտագործվում են սուզվող դանակների արտադրության մեջ: Արտադրողների մեծամասնությունը օգտագործում է Ti6Al-4V համաձուլվածք, բայց այս համաձուլվածքը չի ապահովում սայրի եզրերի ամրությունը, ինչպես մյուս ավելի ամուր համաձուլվածքները: Որոշ արտադրողներ անցնում են BT23 խառնուրդի օգտագործմանը:
Տիտանի սկուբա դանակների մանրածախ գինը մոտավորապես $70-80 է: Ձուլված տիտանի պայտերը ապահովում են քաշի զգալի նվազում՝ համեմատած պողպատի հետ՝ միաժամանակ ապահովելով անհրաժեշտ ամրությունը: Ցավոք, տիտանի այս օգտագործումը չիրականացավ, քանի որ տիտանի պայտերը փայլում էին և վախեցնում ձիերին: Քչերը կհամաձայնեն օգտագործել տիտանի պայտերը առաջին անհաջող փորձերից հետո։ Titanium Beach-ը, որը հիմնված է Կալիֆորնիայի Նյուպորտ Բիչում, Նյուպորտ Բիչ, Կալիֆորնիա, մշակել է Ti6Al-4V խառնուրդից պատրաստված չմուշկների շեղբեր: Ցավոք, այստեղ կրկին խնդիրը շեղբերների եզրի ամրությունն է։ Կարծում եմ, որ այս ապրանքը ապրելու հնարավորություն ունի, եթե արտադրողներն օգտագործում են ավելի ամուր համաձուլվածքներ, ինչպիսիք են 15-3-3-3 կամ BT-23: Տիտանը շատ լայնորեն օգտագործվում է լեռնագնացության և արշավների մեջ, գրեթե բոլոր իրերի համար, որոնք ալպինիստներն ու արշավականները կրում են իրենց ուսապարկերով, շշեր, գավաթներ $20-30$ մանրածախ, խոհանոցային հավաքածուներ մոտ $50 մանրածախ, ընթրիքի սպասք հիմնականում պատրաստված է կոմերցիոն մաքուր տիտանից 1-ին և 2-րդ կարգի: Այլ օրինակներ: Մագլցման և արշավային սարքավորումներից են կոմպակտ վառարաններ, դարակաշարեր և վրանների ամրացումներ, սառցե կացիններ և սառցե պտուտակներ: Զենք արտադրողները վերջերս սկսել են արտադրել տիտանի ատրճանակներ ինչպես սպորտային հրաձգության, այնպես էլ իրավապահ մարմինների համար:
Սպառողական էլեկտրոնիկան բավականին նոր և արագ աճող շուկա է տիտանի համար: Շատ դեպքերում տիտանի օգտագործումը սպառողական էլեկտրոնիկայի մեջ պայմանավորված է ոչ միայն նրա գերազանց հատկություններով, այլև արտադրանքի գրավիչ տեսքով: Առևտրային մաքուր 1-ին աստիճանի տիտանն օգտագործվում է նոութբուքերի, բջջային հեռախոսների, պլազմային հարթ էկրանով հեռուստացույցների և այլ էլեկտրոնային սարքավորումների պատյաններ պատրաստելու համար: Տիտանի օգտագործումը բարձրախոսների կառուցման մեջ ապահովում է ավելի լավ ակուստիկ հատկություններ, քանի որ տիտանը ավելի թեթև է, քան պողպատը, ինչը հանգեցնում է ակուստիկ զգայունության բարձրացմանը: Տիտանի ժամացույցները, որոնք առաջին անգամ շուկա են ներկայացվել ճապոնական արտադրողների կողմից, այժմ համարվում են ամենամատչելի և ճանաչված սպառողական տիտանի արտադրանքներից մեկը: Տիտանի համաշխարհային սպառումը ավանդական և այսպես կոչված կրելի զարդերի արտադրության մեջ չափվում է մի քանի տասնյակ տոննայով։ Գնալով, դուք կարող եք գտնել տիտան հարսանեկան մատանիներ, և, իհարկե, մարմնի վրա զարդեր կրող մարդիկ պարզապես պարտավոր են տիտան օգտագործել։ Տիտանը լայնորեն օգտագործվում է ծովային ամրացումների և կցամասերի արտադրության մեջ, որտեղ շատ կարևոր է կոռոզիոն դիմադրության և ամրության համադրությունը: Լոս Անջելեսում գործող Atlas Ti-ն արտադրում է այս ապրանքների լայն տեսականի VTZ-1 խառնուրդով: Գործիքների արտադրության մեջ տիտանի օգտագործումն առաջին անգամ սկսվել է Խորհրդային Միությունում 80-ականների սկզբին, երբ կառավարության հանձնարարությամբ ստեղծվել են թեթև և հարմար գործիքներ՝ աշխատողների աշխատանքը հեշտացնելու համար։ Տիտանի արտադրության խորհրդային հսկան՝ Վերխնե-Սալդինսկոյե մետաղների մշակման արտադրական ասոցիացիան, այն ժամանակ արտադրում էր տիտանե թիակներ, եղունգներ քաշողներ, ամրակներ, գլխարկներ և բանալիներ։
Ավելի ուշ ճապոնական և ամերիկյան գործիքներ արտադրողները սկսեցին օգտագործել տիտան իրենց արտադրանքում: Ոչ վաղ անցյալում VSMPO-ն պայմանագիր է կնքել Boeing-ի հետ տիտանի թիթեղների մատակարարման համար։ Այս պայմանագիրը, անկասկած, շատ բարենպաստ ազդեցություն ունեցավ Ռուսաստանում տիտանի արտադրության զարգացման վրա։ Տիտանը երկար տարիներ լայնորեն կիրառվում է բժշկության մեջ։ Առավելությունները ուժն են, կոռոզիոն դիմադրությունը, և ամենակարևորը, որոշ մարդիկ ալերգիկ են նիկելի նկատմամբ, որը չժանգոտվող պողպատների անհրաժեշտ բաղադրիչն է, մինչդեռ ոչ ոք ալերգիկ չէ տիտանի նկատմամբ: Օգտագործված համաձուլվածքները կոմերցիոն մաքուր տիտան են և Ti6-4Eli: Տիտանը օգտագործվում է վիրաբուժական գործիքների, ներքին և արտաքին պրոթեզների, ներառյալ այնպիսի կարևորագույն պրոթեզների, ինչպիսիք են սրտի փականը: Հենակները և սայլակները պատրաստված են տիտանից։ Տիտանի կիրառումը արվեստում սկսվել է 1967 թվականից, երբ Մոսկվայում կանգնեցվեց առաջին տիտանային հուշարձանը։
Այս պահին գրեթե բոլոր մայրցամաքներում կանգնեցվել են զգալի թվով տիտանի հուշարձաններ և շինություններ, ներառյալ այնպիսի հայտնիները, ինչպիսին է Գուգենհայմի թանգարանը, որը կառուցվել է ճարտարապետ Ֆրենկ Գերիի կողմից Բիլբաոյում: Նյութը շատ տարածված է արվեստի մարդկանց մոտ իր գույնի, արտաքին տեսքի, ամրության և կոռոզիայից դիմադրության համար: Այս պատճառներով տիտանն օգտագործվում է հուշանվերների և կոստյումների ոսկերչական խանութների արտադրության մեջ, որտեղ այն հաջողությամբ մրցում է այնպիսի թանկարժեք մետաղների հետ, ինչպիսիք են արծաթը և նույնիսկ ոսկին: Ըստ RTi-ից Մարտին Պրոկոյի՝ ԱՄՆ-ում տիտանի սպունգի միջին գինը 3,80 է մեկ ֆունտի դիմաց, Ռուսաստանում՝ 3,20 ֆունտի դիմաց։ Բացի այդ, մետաղի գինը մեծապես կախված է առևտրային օդատիեզերական արդյունաբերության ցիկլայինությունից: Շատ նախագծերի զարգացումը կարող է կտրուկ արագանալ, եթե ուղիներ գտնվեն՝ նվազեցնելու տիտանի արտադրության և վերամշակման, ջարդոնի վերամշակման և ձուլման տեխնոլոգիաների ծախսերը, ասել է գերմանական Deutshe Titan-ի գործադիր տնօրեն Մարկուս Հոլցը: Բրիտանական Titanium-ը համաձայն է, որ տիտանի արտադրանքի ընդլայնումը հետաձգվում է արտադրության բարձր ծախսերի պատճառով, և շատ բարելավումներ պետք է արվեն նախքան տիտանի զանգվածային արտադրությունը: ժամանակակից տեխնոլոգիաներ.
Այս ուղղությամբ քայլերից է, այսպես կոչված, FFC պրոցեսի զարգացումը, որը մետաղական տիտանի և համաձուլվածքների արտադրության նոր էլեկտրոլիտիկ գործընթաց է, որի արժեքը զգալիորեն ցածր է։ Ըստ Դանիելե Ստոպպոլինիի, տիտանի արդյունաբերության ընդհանուր ռազմավարությունը պահանջում է ամենահարմար համաձուլվածքների մշակում, յուրաքանչյուր նոր շուկայի արտադրության տեխնոլոգիա և տիտանի կիրառում:
Աղբյուրներ
Վիքիպեդիա - Ազատ հանրագիտարան, Վիքիպեդիա
metotech.ru - Մետոտեխնիկա
housetop.com - House Top
atomsteel.com – Atom տեխնոլոգիա
domremstroy.ru - DomRemStroy
Քանի որ տիտանը լավ կարծրությամբ, բայց ցածր ամրությամբ մետաղ է, տիտանի վրա հիմնված համաձուլվածքները ավելի լայն տարածում են գտել արդյունաբերական արտադրության մեջ: Հացահատիկի տարբեր կառուցվածք ունեցող համաձուլվածքները տարբերվում են կառուցվածքով և բյուրեղային ցանցի տեսակով։
Դրանք կարելի է ձեռք բերել արտադրական գործընթացում որոշակի ջերմաստիճանային ռեժիմներ ապահովելով։ Իսկ տիտանին ավելացնելով տարբեր համաձուլվածքների տարրեր՝ հնարավոր է ստանալ համաձուլվածքներ, որոնք բնութագրվում են ավելի բարձր գործառնական և տեխնոլոգիական հատկություններով։
Ավելացնելիս համաձուլվածքային տարրերև տարբեր տեսակներՏիտանի վրա հիմնված կառույցներում բյուրեղյա վանդակները կարելի է ավելի բարձր ստանալ, քան մաքուր մետաղում ջերմային դիմադրություն և ուժ. Միևնույն ժամանակ, ստացված կառույցները բնութագրվում են ցածր խտությամբ, լավ հակակոռուպցիոն հատկություններով և լավ ճկունությամբ, ինչը ընդլայնում է դրանց կիրառման շրջանակը:
Տիտանի բնութագրերը
Տիտանը թեթեւ մետաղ է, որը միավորում է բարձր կարծրություն և ցածր ուժինչը բարդացնում է դրա մշակումը։ Հալման ջերմաստիճանըայս նյութը միջինում է 1665°С. Նյութը բնութագրվում է ցածր խտությամբ (4,5 գ/սմ3) և լավ հակակոռոզիոն ունակությամբ։
Նյութի մակերեսի վրա ձևավորվում է մի քանի նմ հաստությամբ օքսիդ թաղանթ, որը բացառում է կոռոզիոն գործընթացներըտիտան ծովում և քաղցրահամ ջրերում, մթնոլորտում, օրգանական թթուներով օքսիդացում, կավիտացիոն պրոցեսներ և լարման տակ գտնվող կառույցներում։
Նորմալ վիճակում նյութը ջերմակայունություն չունի, այն բնութագրվում է սենյակային ջերմաստիճանում սողացող երեւույթով։ Այնուամենայնիվ, ցուրտ և խորը ցրտերի պայմաններում նյութը բնութագրվում է բարձր ամրության բնութագրերով:
Տիտանը ունի առաձգականության ցածր մոդուլ, ինչը սահմանափակում է դրա օգտագործումը կոշտություն պահանջող կառույցների արտադրության համար: Մաքուր վիճակում մետաղն ունի բարձր հակաճառագայթային հատկանիշներ և չունի մագնիսական հատկություն։
Տիտանը բնութագրվում է լավ պլաստիկ հատկություններով և հեշտ է մշակելսենյակային ջերմաստիճանում և ավելի բարձր: Տիտանի և նրա միացություններից պատրաստված եռակցված կարերն ունեն ճկունություն և ամրություն։ Այնուամենայնիվ, նյութը բնութագրվում է գազերի կլանման ինտենսիվ գործընթացներով, երբ գտնվում է անկայուն քիմիական վիճակում, որը տեղի է ունենում ջերմաստիճանի բարձրացման ժամանակ: Տիտանը, կախված գազից, որի հետ միանում է, առաջացնում է հիդրիդ, օքսիդ, կարբիդային միացություններ, որոնք վատ են անդրադառնում նրա տեխնոլոգիական հատկությունների վրա։
Նյութը բնութագրվում է վատ մեքենայություն, դրա իրականացման արդյունքում նա կարճ ժամկետում կպչում է գործիքին, ինչը նվազեցնում է իր ռեսուրսը: Տիտանի մշակումը կտրումով հնարավոր է ինտենսիվ սառեցման միջոցով՝ սնուցման բարձր արագությամբ, մշակման ցածր արագությամբ և կտրման զգալի խորությամբ: Բացի այդ, որպես մշակման գործիք ընտրվում է արագընթաց պողպատը։
Նյութը բնութագրվում է բարձր քիմիական ակտիվությամբ, ինչը հանգեցնում է իներտ գազերի օգտագործմանը տիտանի կամ աղեղային եռակցման հալման, ձուլման ժամանակ:
Օգտագործման ընթացքում տիտանի արտադրանքը պետք է պաշտպանված լինի գազերի հնարավոր կլանումից՝ աշխատանքային ջերմաստիճանի բարձրացման դեպքում:
տիտանի համաձուլվածքներ
Տիտանի վրա հիմնված կառուցվածքներ այնպիսի համաձուլվածքների տարրերի ավելացմամբ, ինչպիսիք են.
Տիտանի խմբի համաձուլվածքների դեֆորմացիայի արդյունքում ստացված կառուցվածքներն օգտագործվում են մեխանիկական մշակման ենթարկվող արտադրանքի արտադրության համար։
Ուժով նրանք առանձնացնում են.
- Բարձր ամրության նյութեր, որոնց ուժը 1000 ՄՊա-ից ավելի է;
- Միջին ամրության կառուցվածքներ, 500-ից 1000 ՄՊա արժեքների միջակայքում;
- Ցածր ուժի նյութեր, 500 ՄՊա-ից ցածր ուժով:
Ըստ օգտագործման տարածքի՝
- Կոռոզիոն դիմադրությամբ կառուցվածքներ.
- Շինանյութեր;
- Ջերմակայուն կառույցներ;
- Կոնստրուկցիաներ բարձր սառը դիմադրությամբ:
Համաձուլվածքների տեսակները
Ըստ բաղադրության մեջ ներառված համաձուլվածքային տարրերի՝ առանձնանում են համաձուլվածքների վեց հիմնական տեսակներ.
համաձուլվածքներ տիպի α-համաձուլվածքներ
համաձուլվածքներ տիպի α-համաձուլվածքներհիմնված է տիտանի վրա՝ համաձուլման կիրառմամբ ալյումին, անագ, ցիրկոնիում, թթվածինբնութագրվում է լավ եռակցվածություն՝ իջեցնելով տիտանի սառեցման կետը և մեծացնելով դրա հեղուկությունը. Այս հատկությունները թույլ են տալիս օգտագործել այսպես կոչված α-համաձուլվածքներ ձևավորված ձևով բլանկներ ստանալու կամ մասեր ձուլելիս. Ստացված այս տեսակի արտադրանքն ունեն բարձր ջերմային կայունություն, ինչը թույլ է տալիս դրանք օգտագործել կրիտիկական մասերի արտադրության համար, աշխատել մինչև 400°С ջերմաստիճանային պայմաններում.
Լեգիրման տարրերի նվազագույն քանակով միացությունները կոչվում են տեխնիկական տիտան: Այն բնութագրվում է լավ ջերմային կայունությամբ և ունի եռակցման գերազանց կատարում տարբեր մեքենաների վրա եռակցման աշխատանքներ իրականացնելիս: Նյութը բավարար բնութագրեր ունի կտրելու հնարավորության համար։ Այս տեսակի համաձուլվածքների համար խորհուրդ չի տրվում բարձրացնել ամրությունը ջերմային մշակման միջոցով, այս տեսակի նյութերը օգտագործվում են կռելուց հետո: Ցիրկոնիում պարունակող համաձուլվածքներն ունեն ամենաբարձր արժեքը և բարձր արտադրելի են:
Համաձուլվածքի առաքման ձևերը ներկայացված են մետաղալարերի, խողովակների, գլանաձողերի, դարբնոցների տեսքով։ Այս դասի ամենաշատ օգտագործվող նյութը խառնուրդ VT5-1 է, բնութագրվում է միջին ուժով, ջերմակայունությամբ մինչև 450 ° C և գերազանց կատարողականությամբ ցածր և ծայրահեղ ցածր ջերմաստիճաններում աշխատելիս: Այս համաձուլվածքը չի կիրառվում ջերմային մեթոդներով ամրացնելու համար, սակայն դրա օգտագործումը ցածր ջերմաստիճաններում պահանջում է լեգիրման նյութերի նվազագույն քանակություն:
Համաձուլվածքներ տիպի β-համաձուլվածքներ
β- տիպի համաձուլվածքներստացվում է տիտանի համաձուլմամբ վանադիում, մոլիբդեն, նիկել,այս դեպքում բնութագրվում են ստացված կառույցները ավելացել է ուժըα-համաձուլվածքների համեմատությամբ սենյակայինից մինչև բացասական ջերմաստիճանների միջակայքում։ Դրանք օգտագործելիս նյութի ջերմակայունությունը մեծանում է, ջերմաստիճանի կայունությունը, սակայն. պլաստիկի կրճատումայս խմբի համաձուլվածքների բնութագրերը.
Կայուն բնութագրեր ստանալու համար այս խմբի համաձուլվածքները պետք է լինեն զգալի չափով դոպինգ է ստացելնշված տարրերը. Ելնելով այդ նյութերի բարձր արժեքից՝ այս խմբի կառույցները լայն արդյունաբերական բաշխում չեն ստացել։ Այս խմբի համաձուլվածքները բնութագրվում են սողացող դիմադրությամբ, ուժի ավելացման հնարավորությամբ տարբեր ճանապարհներ, մեխանիկական մշակման հնարավորությունը։ Այնուամենայնիվ, քանի որ աշխատանքային ջերմաստիճանը բարձրանում է 300°Сձեռք են բերում այս խմբի համաձուլվածքները փխրունություն.
Կեղծ α-համաձուլվածքներ
Կեղծ α-համաձուլվածքներ, որի համաձուլվածքային տարրերի մեծ մասն են α-ֆազային բաղադրիչներ β խմբի մինչև 5% տարրերի հավելումներով. Համաձուլվածքներում β- փուլի առկայությունը α-խմբի համաձուլվածքային տարրերի առավելություններին ավելացնում է պլաստիկության հատկությունը։ Այս խմբի համաձուլվածքների ջերմակայունության բարձրացումը ձեռք է բերվում ալյումինի, սիլիցիումի և ցիրկոնիումի օգտագործմամբ:Թվարկված տարրերից վերջինը դրական է ազդում խառնուրդի կառուցվածքում β- փուլի տարրալուծման վրա։ Այնուամենայնիվ, այս համաձուլվածքները նույնպես ունեն սահմանափակումներ, որոնց թվում լավ ջրածնի կլանումը տիտանի կողմիցեւ հիդրիդների առաջացում՝ ջրածնային փխրունության հնարավորությամբ։ Ջրածինը միացության մեջ ամրացվում է հիդրիդային փուլի տեսքով, նվազեցնում է համաձուլվածքի մածուցիկությունը և պլաստիկ բնութագրերը և նպաստում է հոդերի փխրունության բարձրացմանը: Այս խմբի ամենատարածված նյութերից մեկը. տիտանի խառնուրդ VT18 ապրանքանիշ, որն ունի ջերմակայունություն մինչև 600°C, ունի լավ պլաստիկության բնութագրեր։ Այս հատկությունները հնարավորություն են տալիս օգտագործել նյութը կոմպրեսորային մասերի արտադրություն ինքնաթիռների արդյունաբերության մեջ. Նյութի ջերմային մշակումը ներառում է եռացում մոտ 1000°C ջերմաստիճանի դեպքում՝ հետագա օդային սառեցմամբ կամ կրկնակի զտմամբ, ինչը թույլ է տալիս 15%-ով բարձրացնել դրա պատռվածքի դիմադրությունը:
Կեղծ β-համաձուլվածքներ
Կեղծ β-համաձուլվածքներբնութագրվում են մարելուց կամ նորմալացումից հետո առկայությամբ միայն β-փազի առկայությամբ։ Կառուցման վիճակում այս համաձուլվածքների կառուցվածքը ներկայացված է α-փուլով β խմբի համաձուլվածքային բաղադրիչների զգալի քանակով. Այս համաձուլվածքները բնութագրվում են տիտանի միացությունների մեջ ամենաբարձր հատուկ ուժի ինդեքսը, ունեն ցածր ջերմային կայունություն։ Բացի այդ, այս խմբի համաձուլվածքները քիչ են ենթարկվում փխրունության, երբ ենթարկվում են ջրածնի, բայց դրանք շատ զգայուն են ածխածնի և թթվածնի պարունակության նկատմամբ, ինչը ազդում է համաձուլվածքի ճկուն և ճկուն հատկությունների կրճատման վրա: Այս համաձուլվածքները բնութագրվում են վատ եռակցությամբ, մեխանիկական բնութագրերի լայն շրջանակով, որը պայմանավորված է բաղադրության տարասեռությամբ և ցածր կայունությունաշխատանքի վայրում բարձր ջերմաստիճաններումՀամաձուլվածքի արտազատման ձևը ներկայացված է թիթեղներով, դարբնոցներով, ձողերով և մետաղական ժապավեններով, որոնք խորհուրդ են տրվում երկար ժամանակ օգտագործել 350°C-ից ոչ ավելի ջերմաստիճանում: Նման համաձուլվածքի օրինակ է BT 35, որը բնութագրվում է ճնշման բուժման միջոցով, երբ ենթարկվում է ջերմաստիճանի: Պնդացումից հետո նյութը բնութագրվում է բարձր պլաստիկ բնութագրերով և սառը վիճակում դեֆորմացնելու ունակությամբ: Այս համաձուլվածքի համար ծերացման գործողություն կատարելը բարձր մածուցիկության առկայության դեպքում առաջացնում է բազմակի կարծրացում:
α+β տեսակի համաձուլվածքներ
α+β տեսակի համաձուլվածքներմիջմետաղական միացությունների հնարավոր ընդգրկումներով, հիդրիտների ազդեցության դեպքում բնութագրվում են ավելի քիչ փխրունությամբ՝ համեմատած 1-ին և 3-րդ խմբերի համաձուլվածքների հետ: Բացի այդ, դրանք բնութագրվում են ավելի մեծ արտադրականությամբ և մշակման հեշտությամբ՝ օգտագործելով տարբեր մեթոդներ՝ համեմատած α-խմբի համաձուլվածքների հետ: Այս տեսակի նյութի օգտագործմամբ եռակցման ժամանակ եռակցումը պահանջվում է շահագործման ավարտից հետո՝ եռակցման ճկունությունը բարձրացնելու համար: Այս խմբի նյութերը պատրաստվում են շերտերի, թիթեղների, դարբնոցների, դրոշմակնիքների և ձողերի տեսքով: Այս խմբի ամենատարածված նյութն է խառնուրդ VT6, բնութագրվում է ջերմային մշակման ժամանակ լավ դեֆորմացությամբ, ջրածնի փխրունության նվազեցված հավանականությամբ։ Այս նյութից արտադրել օդանավերի կրող մասեր և ջերմակայուն արտադրանքավիացիայի շարժիչային կոմպրեսորների համար. Կիրառվում է հալված կամ ջերմային կարծրացած VT6 համաձուլվածքների օգտագործումը: Օրինակ, բարակ պատերով պրոֆիլի կամ թիթեղների մասերը եռացվում են 800 ° C ջերմաստիճանում, այնուհետև սառչում են օդում կամ թողնում վառարանում:
Տիտանի համաձուլվածքներ, որոնք հիմնված են միջմետաղական միացությունների վրա:
Միջմետաղները երկու մետաղների համաձուլվածք են, որոնցից մեկը տիտան է։
Ապրանքների ստացում
Ձուլման միջոցով ստացված կառուցվածքներ, որոնք իրականացվում են հատուկ մետաղական կաղապարներում ակտիվ գազերի սահմանափակ հասանելիության պայմաններում՝ հաշվի առնելով ջերմաստիճանի բարձրացման հետ կապված տիտանի համաձուլվածքների բարձր ակտիվությունը։ Ձուլման միջոցով ստացված համաձուլվածքներն ավելի վատ հատկություններ ունեն, քան դեֆորմացիայի արդյունքում ստացված համաձուլվածքները։ Ուժը բարձրացնելու համար ջերմային բուժումը չի իրականացվում այս տեսակի համաձուլվածքների համար, քանի որ դա զգալի ազդեցություն ունի այս կառույցների պլաստիկության վրա:
Տիտանը (Titanium), Ti, Դ.Ի.Մենդելեևի տարրերի պարբերական համակարգի IV խմբի քիմիական տարր է։ Շարքային թիվ 22, ատոմային քաշը 47,90. Բաղկացած է 5 կայուն իզոտոպներից; ձեռք են բերվել նաև արհեստականորեն ռադիոակտիվ իզոտոպներ։
1791 թվականին անգլիացի քիմիկոս Վ.Գրեգորը ավազի մեջ գտավ նոր «հող» Մենական քաղաքից (Անգլիա, Քորնուոլ), որը նա անվանեց Մենական։ 1795թ.-ին գերմանացի քիմիկոս Մ.Կլայրոտը ռուտիլ հանքանյութում հայտնաբերել է դեռևս անհայտ հող, որի մետաղը նա անվանել է Տիտան [հունարեն. դիցաբանություն, տիտանները Ուրանի (երկնքի) և Գայայի (Երկիր) զավակներն են: 1797 թվականին Կլապրոտն ապացուցեց այս հողի նույնականությունը Վ. Գրեգորի հայտնաբերած հողի հետ։ Մաքուր տիտանը մեկուսացվել է 1910 թվականին ամերիկացի քիմիկոս Հանթերի կողմից՝ երկաթե ռումբի մեջ նատրիումով նատրիումով տիտանի տետրաքլորիդը վերականգնելու միջոցով:
Բնության մեջ լինելը
Տիտանը բնության մեջ ամենատարածված տարրերից է, նրա պարունակությունը երկրակեղևում կազմում է 0,6% (քաշ)։ Առաջանում է հիմնականում TiO 2 երկօքսիդի կամ նրա միացությունների՝ տիտանատների տեսքով։ Հայտնի են ավելի քան 60 միներալներ, որոնց թվում է տիտանը, հանդիպում է նաև հողում, կենդանիների և բույսերի օրգանիզմներում։ Իլմենիտ FeTiO 3 և ռուտիլ TiO 2-ը ծառայում է որպես տիտանի արտադրության հիմնական հումք: Որպես տիտանի աղբյուր՝ կարևոր է դառնում հալման խարամները տիտանի մագնիտիտներև իլմենիտ:
Ֆիզիկական և քիմիական հատկություններ
Տիտանը գոյություն ունի երկու վիճակում՝ ամորֆ՝ մուգ մոխրագույն փոշի, խտությունը 3,392-3,395 գ/սմ3, և բյուրեղային, խտությունը՝ 4,5 գ/սմ3։ Բյուրեղային տիտանի համար հայտնի է երկու փոփոխություն՝ անցումային կետով 885° (885°-ից ցածր, կայուն վեցանկյուն ձև, վերևում՝ խորանարդ); t° pl մոտ 1680°, t° kip 3000°-ից բարձր: Տիտանը ակտիվորեն կլանում է գազերը (ջրածին, թթվածին, ազոտ), որոնք այն դարձնում են շատ փխրուն։ Տեխնիկական մետաղը հարմար է տաք ճնշման բուժմանը: Կատարյալ մաքուր մետաղը կարող է սառը գլորվել: Սովորական ջերմաստիճանում օդում տիտանը չի փոխվում, տաքացնելիս առաջանում է Ti 2 O 3 օքսիդի և TiN նիտրիդի խառնուրդ։ Կարմիր շոգին թթվածնի հոսքում այն օքսիդացվում է երկօքսիդի TiO 2: Բարձր ջերմաստիճանի դեպքում փոխազդում է ածխածնի, սիլիցիումի, ֆոսֆորի, ծծմբի և այլնի հետ, դիմացկուն է ծովի ջրի, ազոտական թթվի, թաց քլորի, օրգանական թթուների և ուժեղ ալկալիների նկատմամբ։ Այն լուծվում է ծծմբային, հիդրոքլորային և հիդրոֆտորաթթուներում, ամենից լավ՝ HF և HNO 3 խառնուրդում: Օքսիդացնող նյութի ավելացումը թթուներին պաշտպանում է մետաղը կոռոզիայից սենյակային ջերմաստիճանում: Քառավալենտ տիտանի հալոգենիդները, բացառությամբ TiCl 4-ի, բյուրեղային մարմիններ են, ջրային լուծույթում հալվող և ցնդող, հիդրոլիզացված, հակված բարդ միացությունների ձևավորմանը, որոնցից կալիումի ֆտորոտիտանատ K 2 TiF 6-ը կարևոր է տեխնոլոգիայի և վերլուծական պրակտիկայում: Մեծ նշանակություն ունեն TiC կարբիդը և TiN նիտրիդը՝ մետաղանման նյութեր, որոնք առանձնանում են բարձր կարծրությամբ (տիտանի կարբիդը կարբորունդից ավելի կարծր է), հրակայունությամբ (TiC, t ° pl = 3140 °; TiN, t ° pl = 3200 °) և լավ էլեկտրական հաղորդունակություն:
Թիվ 22 քիմիական տարր. Տիտանի.
Տիտանի էլեկտրոնային բանաձևն է՝ 1s 2 |2s 2 2p 6 |3s 2 3p 6 3d 2 |4s 2:
Տիտանի սերիական համարը քիմիական տարրերի պարբերական համակարգում D.I. Մենդելեև - 22. Տարրի համարը ցույց է տալիս յարդի լիցքը, հետևաբար տիտանն ունի միջուկային լիցք +22, միջուկի զանգվածը 47,87 է։ Տիտանը չորրորդ շրջանում է՝ երկրորդական ենթախմբում։ Ժամանակահատվածի թիվը ցույց է տալիս էլեկտրոնային շերտերի քանակը: Խմբի համարը ցույց է տալիս վալենտային էլեկտրոնների թիվը: Կողմնակի ենթախումբը ցույց է տալիս, որ տիտանը պատկանում է d-տարրերին:
Տիտանը ունի երկու վալենտային էլեկտրոն արտաքին շերտի s ուղեծրում և երկու վալենտային էլեկտրոն՝ նախաարտաքին շերտի d-ուղեծրում։
Քվանտային թվեր յուրաքանչյուր վալենտային էլեկտրոնի համար.
4s4sՀալոգենների և ջրածնի հետ Ti(IV)-ն առաջացնում է TiX 4 տիպի միացություններ, որոնք ունեն sp 3 → q 4 հիբրիդացման տիպ։
Տիտանը մետաղ է։ d-խմբի առաջին տարրն է: Ամենակայունն ու տարածվածը Ti +4-ն է։ Կան նաև օքսիդացման ավելի ցածր աստիճաններով միացություններ՝ Ti 0, Ti -1, Ti +2, Ti +3, սակայն այդ միացությունները հեշտությամբ օքսիդանում են օդի, ջրի կամ այլ ռեակտիվների միջոցով՝ դառնալով Ti +4: Չորս էլեկտրոնների անջատումը պահանջում է մեծ էներգիա, ուստի Ti +4 իոն իրականում գոյություն չունի, և Ti(IV) միացությունները սովորաբար ներառում են կովալենտային կապեր։ Ti(IV) որոշ առումներով նման է Si, Ge, Sn տարրերին։ և Pb, հատկապես Սն.
Համար առավել նշանակալից Ազգային տնտեսությունկային և կան համաձուլվածքներ և մետաղներ, որոնք համատեղում են թեթևությունն ու ուժը: Տիտանը պատկանում է նյութերի այս կատեգորիային և, ի լրումն, ունի գերազանց կոռոզիոն դիմադրություն:
Տիտանը 4-րդ շրջանի 4-րդ խմբի անցումային մետաղ է։ Նրա մոլեկուլային քաշն ընդամենը 22 է, ինչը ցույց է տալիս նյութի թեթևությունը։ Միևնույն ժամանակ, նյութն առանձնանում է բացառիկ ուժով. բոլոր կառուցվածքային նյութերի մեջ դա տիտանի է, որն ունի ամենաբարձր հատուկ ուժը: Գույնը արծաթափայլ սպիտակ է։
Ինչ է տիտանը, կպատմի ստորև ներկայացված տեսանյութը.
Հայեցակարգ և առանձնահատկություններ
Տիտանը բավականին տարածված է. այն զբաղեցնում է 10-րդ տեղը երկրի ընդերքում պարունակության առումով: Այնուամենայնիվ, միայն 1875 թվականին մեկուսացվեց իսկապես մաքուր մետաղը: Մինչ այս նյութը կամ ստացվում էր կեղտերով, կամ դրա միացությունները կոչվում էին մետաղական տիտան։ Այս խառնաշփոթը հանգեցրեց նրան, որ մետաղական միացությունները օգտագործվել են շատ ավելի վաղ, քան հենց մետաղը:
Դա պայմանավորված է նյութի յուրահատկությամբ. ամենաաննշան կեղտերը զգալիորեն ազդում են նյութի հատկությունների վրա՝ երբեմն ամբողջովին զրկելով այն իր բնորոշ հատկություններից:
Այսպիսով, այլ մետաղների ամենափոքր մասը զրկում է տիտանին ջերմակայունությունից, ինչը նրա արժեքավոր հատկություններից մեկն է։ Իսկ ոչ մետաղի փոքր հավելումը դիմացկուն նյութը վերածում է փխրուն և օգտագործման համար ոչ պիտանի:
Այս հատկանիշն անմիջապես ստացված մետաղը բաժանեց 2 խմբի՝ տեխնիկական և մաքուր։
- Առաջինօգտագործվում են այն դեպքերում, երբ ուժը, թեթևությունը և կոռոզիոն դիմադրությունը առավել անհրաժեշտ են, քանի որ տիտանը երբեք չի կորցնում վերջին որակը:
- Բարձր մաքրության նյութօգտագործվում է այնտեղ, որտեղ անհրաժեշտ է նյութ, որը շատ է աշխատում ծանր բեռներև բարձր ջերմաստիճան, բայց միևնույն ժամանակ բնութագրվում է թեթևությամբ: Սա, իհարկե, ավիացիոն և հրթիռային գիտություն է:
Նյութի երկրորդ առանձնահատուկ հատկանիշը անիզոտրոպությունն է։ Նրա որոշ ֆիզիկական որակներ փոխվում են՝ կախված ուժերի կիրառումից, որոնք պետք է հաշվի առնել կիրառելիս։
Նորմալ պայմաններում մետաղը իներտ է, չի կոռոզիայիցվում ո՛չ ծովի ջրում, ո՛չ ծովի կամ քաղաքի օդում։ Ավելին, այն կենսաբանորեն հայտնի ամենաիներտ նյութն է, որի շնորհիվ բժշկության մեջ լայնորեն կիրառվում են տիտանի պրոթեզներն ու իմպլանտները։
Միևնույն ժամանակ, երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է, այն սկսում է արձագանքել թթվածնի, ազոտի և նույնիսկ ջրածնի հետ և հեղուկ ձևով կլանում գազերը։ Այս տհաճ հատկանիշը չափազանց դժվար է դարձնում ինչպես մետաղի ձեռքբերման, այնպես էլ դրա հիման վրա համաձուլվածքների արտադրությունը:
Վերջինս հնարավոր է միայն վակուումային սարքավորում օգտագործելիս։ Ամենաբարդ արտադրական գործընթացը բավականին տարածված տարրը վերածել է շատ թանկարժեքի։
Միացում այլ մետաղների հետ
Տիտանը միջանկյալ դիրք է զբաղեցնում մյուս երկու հայտնի կառուցվածքային նյութերի՝ ալյումինի և երկաթի, ավելի ճիշտ՝ երկաթի համաձուլվածքների միջև։ Շատ առումներով մետաղը գերազանցում է իր «մրցակիցներին».
- Տիտանի մեխանիկական ուժը 2 անգամ ավելի բարձր է, քան երկաթը, և 6 անգամ ավելի բարձր, քան ալյումինինը: Այս դեպքում ուժը մեծանում է ջերմաստիճանի նվազման հետ;
- կոռոզիոն դիմադրությունը շատ ավելի բարձր է, քան երկաթի և նույնիսկ ալյումինի դիմադրությունը.
- ժամը նորմալ ջերմաստիճանտիտանն իներտ է: Այնուամենայնիվ, երբ այն բարձրանում է մինչև 250 C, այն սկսում է ներծծել ջրածինը, ինչը ազդում է հատկությունների վրա: Քիմիական ակտիվությամբ այն զիջում է մագնեզիումին, բայց, ավաղ, գերազանցում է երկաթին և ալյումինին.
- մետաղը շատ ավելի թույլ է փոխանցում էլեկտրականությունը. նրա էլեկտրական դիմադրողականությունը 5 անգամ ավելի բարձր է, քան երկաթը, 20 անգամ ավելի բարձր, քան ալյումինինը և 10 անգամ ավելի բարձր, քան մագնեզիումը;
- Ջերմային հաղորդունակությունը նույնպես շատ ավելի ցածր է՝ 3 անգամ պակաս, քան երկաթը 1, և 12 անգամ պակաս, քան ալյումինը: Այնուամենայնիվ, այս հատկությունը հանգեցնում է ջերմային ընդլայնման շատ ցածր գործակցի:
Առավելություններն ու թերությունները
Իրականում տիտանն ունի բազմաթիվ թերություններ: Բայց ուժի և թեթևության համադրությունն այնքան պահանջված է, որ ոչ բարդ արտադրության մեթոդը, ոչ էլ բացառիկ մաքրության անհրաժեշտությունը չեն կանգնեցնում մետաղի սպառողներին:
Նյութի անկասկած առավելությունները ներառում են.
- ցածր խտություն, ինչը նշանակում է շատ քիչ քաշ;
- և՛ տիտանի մետաղի, և՛ դրա համաձուլվածքների բացառիկ մեխանիկական ուժը: Ջերմաստիճանի բարձրացման դեպքում տիտանի համաձուլվածքները գերազանցում են բոլոր ալյումինի և մագնեզիումի համաձուլվածքները.
- ուժի և խտության հարաբերակցությունը `հատուկ ուժ, հասնում է 30–35-ի, ինչը գրեթե 2 անգամ ավելի է, քան լավագույն կառուցվածքային պողպատներից;
- օդում տիտանը պատված է օքսիդի բարակ շերտով, որն ապահովում է գերազանց կոռոզիոն դիմադրություն:
Մետաղն ունի նաև իր թերությունները.
- Կոռոզիոն դիմադրությունը և իներտությունը վերաբերում են միայն ոչ ակտիվ մակերեսային արտադրանքներին: Տիտանի փոշին կամ սափրվելը, օրինակ, ինքնաբուխ բռնկվում և այրվում են 400 C ջերմաստիճանում;
- Տիտանի մետաղի ստացման շատ բարդ մեթոդը շատ բարձր արժեք է ապահովում: Նյութը շատ ավելի թանկ է, քան երկաթը, կամ;
- ջերմաստիճանի բարձրացմամբ մթնոլորտային գազերը կլանելու ունակությունը պահանջում է հալման և համաձուլվածքների ստացման համար վակուումային սարքավորումների օգտագործում, ինչը նաև զգալիորեն մեծացնում է արժեքը.
- տիտանն ունի վատ հակաշփման հատկություններ - այն չի աշխատում շփման համար.
- մետաղը և դրա համաձուլվածքները հակված են ջրածնի կոռոզիայի, ինչը դժվար է կանխել.
- տիտանը դժվար է մշակել: Եռակցումը նույնպես դժվար է ջեռուցման ժամանակ փուլային անցման պատճառով:
Տիտանի թերթ (լուսանկար)
Հատկություններ և բնութագրեր
Խիստ կախված է մաքրությունից: Հղման տվյալները նկարագրում են, իհարկե, մաքուր մետաղ, բայց տեխնիկական տիտանի բնութագրերը կարող են զգալիորեն տարբերվել:
- Մետաղի խտությունը նվազում է, երբ տաքացվում է 4,41-ից մինչև 4,25 գ/սմ3։Ֆազային անցումը փոխում է խտությունը ընդամենը 0,15%-ով։
- Մետաղի հալման ջերմաստիճանը 1668 C է։ Եռմանը՝ 3227 C։ Տիտանը հրակայուն նյութ է։
- Միջին հաշվով, առաձգական ուժը կազմում է 300–450 ՄՊա, բայց այս ցուցանիշը կարող է ավելացվել մինչև 2000 ՄՊա՝ դիմելով կարծրացման և ծերացման, ինչպես նաև լրացուցիչ տարրերի ներդրմանը:
- HB սանդղակի վրա կարծրությունը 103 է, և սա սահմանը չէ:
- Տիտանի ջերմունակությունը ցածր է՝ 0,523 կՋ/(կգ Կ)։
- Հատուկ էլեկտրական դիմադրություն - 42,1 10 -6 ohm սմ:
- Տիտանը պարամագնիս է: Ջերմաստիճանի նվազման հետ նրա մագնիսական զգայունությունը նվազում է:
- Մետաղը որպես ամբողջություն բնութագրվում է ճկունությամբ և ճկունությամբ: Այնուամենայնիվ, այս հատկությունների վրա ուժեղ ազդեցություն են ունենում խառնուրդի թթվածինը և ազոտը: Երկու տարրերն էլ նյութը դարձնում են փխրուն:
Նյութը դիմացկուն է բազմաթիվ թթուների, այդ թվում՝ ազոտի, ծծմբի ցածր կոնցենտրացիաների և գրեթե բոլոր օրգանական թթուների, բացառությամբ ֆորմային: Այս որակը ապահովում է տիտանի պահանջարկը քիմիական, նավթաքիմիական, թղթի արդյունաբերությունում և այլն:
Կառուցվածքը և կազմը
Տիտանի - թեև անցումային մետաղ է, և դրա էլեկտրական դիմադրողականությունը ցածր է, այնուամենայնիվ, այն մետաղ է և անցկացնում է էլեկտրական հոսանք, ինչը նշանակում է պատվիրված կառուցվածք: Որոշակի ջերմաստիճանում տաքացնելիս կառուցվածքը փոխվում է.
- մինչև 883 C, α-փուլը կայուն է 4,55 գ/խմ խտությամբ: տե՛ս Այն առանձնանում է խիտ վեցանկյուն վանդակով։ Այս փուլում թթվածինը լուծվում է միջքաղաքային լուծույթների ձևավորմամբ և կայունացնում α-մոդիֆիկացիան՝ մղում է ջերմաստիճանի սահմանը.
- 883 C-ից բարձր, մարմնի կենտրոնացված խորանարդ վանդակով β-փուլը կայուն է: Դրա խտությունը փոքր-ինչ ավելի քիչ է՝ 4,22 գ/խմ։ տես Ջրածինը կայունացնում է այս կառուցվածքը. երբ այն լուծվում է տիտանի մեջ, առաջանում են նաև միջքաղաքային լուծույթներ և հիդրիդներ։
Այս հատկանիշը շատ է դժվարացնում մետաղագործի աշխատանքը։ Ջրածնի լուծելիությունը կտրուկ նվազում է, երբ տիտանը սառչում է, և ջրածնի հիդրիդը՝ γ-փուլը, նստում է համաձուլվածքում։
Եռակցման ժամանակ դա սառը ճաքեր է առաջացնում, ուստի արտադրողները մետաղը հալելուց հետո պետք է լրացուցիչ աշխատեն՝ այն ջրածնից մաքրելու համար:
Այն մասին, թե որտեղ կարող եք գտնել և ինչպես պատրաստել տիտանի, մենք կպատմենք ստորև:
Այս տեսանյութը նվիրված է տիտանի՝ որպես մետաղի նկարագրությանը.
Արտադրություն և հանքարդյունաբերություն
Տիտանը շատ տարածված է, ուստի մետաղ պարունակող հանքաքարերի դեպքում և բավականին մեծ քանակությամբ, խնդիրներ չկան։ Հումք են ռուտիլը, անատազը և բրուկիտը՝ տիտանի երկօքսիդը՝ տարբեր ձևափոխություններով, իլմենիտը, պիրոֆանիտը՝ երկաթի միացությունները և այլն։
Բայց դա բարդ է և պահանջում է թանկարժեք սարքավորումներ: Ստանալու եղանակները փոքր-ինչ տարբեր են, քանի որ հանքաքարի բաղադրությունը տարբեր է։ Օրինակ, Իլմենիտի հանքաքարերից մետաղ ստանալու սխեման հետևյալն է.
- ստանալով տիտանի խարամ - ապարը բեռնվում է էլեկտրական աղեղային վառարանի մեջ վերականգնիչ նյութի հետ միասին՝ անտրացիտի, ածուխի և տաքացվում է մինչև 1650 C: Միևնույն ժամանակ առանձնացվում է երկաթը, որն օգտագործվում է խարամի մեջ չուգուն և տիտանի երկօքսիդ ստանալու համար։ ;
- խարամը քլորացվում է հանքավայրի կամ աղի քլորատորներում: Գործընթացի էությունը պինդ երկօքսիդը գազային տիտանի տետրաքլորիդի վերածելն է.
- դիմադրողական վառարաններում հատուկ կոլբայի մեջ մետաղը քլորիդից քլորացվում է նատրիումով կամ մագնեզիումով: Արդյունքում ստացվում է պարզ զանգված՝ տիտանի սպունգ։ Սա տեխնիկական տիտան է, որը բավականին հարմար է, օրինակ, քիմիական սարքավորումների արտադրության համար.
- եթե ավելի մաքուր մետաղ է պահանջվում, ապա նրանք դիմում են զտման. այս դեպքում մետաղը փոխազդում է յոդի հետ, որպեսզի ստացվի գազային յոդ, իսկ վերջինս 1300-1400 C ջերմաստիճանի և էլեկտրական հոսանքի ազդեցության տակ քայքայվում է՝ արձակելով. մաքուր տիտան: Էլեկտրականությունսնվում է ռետորտի մեջ ձգված տիտանի մետաղալարի միջոցով, որի վրա նստում է մաքուր նյութ։
Տիտանի ձուլակտորներ ստանալու համար տիտանի սպունգը հալեցնում են վակուումային վառարանում, որպեսզի կանխեն ջրածնի և ազոտի լուծարումը:
1 կգ-ի համար տիտանի գինը շատ բարձր է՝ կախված մաքրության աստիճանից՝ մետաղի արժեքը 1 կգ-ի համար կազմում է 25 դոլարից մինչև 40 դոլար։Մյուս կողմից, թթվակայուն չժանգոտվող պողպատից ապարատի գործը կարժենա 150 ռուբլի: և կտևի 6 ամսից ոչ ավելի։ Տիտանը կարժենա մոտ 600 ռ, բայց շահագործվում է 10 տարի։ Ռուսաստանում տիտանի արտադրության բազմաթիվ ձեռնարկություններ կան։
Օգտագործման ոլորտները
Մաքրման աստիճանի ազդեցությունը ֆիզիկական և մեխանիկական հատկությունների վրա ստիպում է այն դիտարկել այս տեսանկյունից։ Այսպիսով, տեխնիկական, այսինքն, ոչ ամենամաքուր մետաղը, ունի հիանալի կոռոզիոն դիմադրություն, թեթևություն և ուժ, ինչը որոշում է դրա օգտագործումը.
- քիմիական արդյունաբերություն- ջերմափոխանակիչներ, խողովակներ, պատյաններ, պոմպերի մասեր, կցամասեր և այլն: Նյութը անփոխարինելի է այն տարածքներում, որտեղ պահանջվում է թթվային դիմադրություն և ուժ.
- տրանսպորտային արդյունաբերություն- նյութն օգտագործվում է գնացքներից մինչև հեծանիվ փոխադրամիջոցներ պատրաստելու համար: Առաջին դեպքում մետաղն ապահովում է միացությունների ավելի փոքր զանգված, որն ավելի արդյունավետ է դարձնում ձգումը, երկրորդում տալիս է թեթևություն և ամրություն, իզուր չէ, որ հեծանիվի տիտանային շրջանակը համարվում է լավագույնը.
- ծովային գործեր- տիտանն օգտագործվում է ջերմափոխանակիչներ, սուզանավերի արտանետվող խլացուցիչներ, փականներ, պտուտակներ և այլն պատրաստելու համար.
- մեջ շինարարությունլայնորեն օգտագործվում է - տիտան - հիանալի նյութ ճակատների և տանիքների ավարտման համար: Հզորության հետ մեկտեղ համաձուլվածքն ապահովում է ճարտարապետության համար կարևոր ևս մեկ առավելություն՝ արտադրանքին ամենատարօրինակ կոնֆիգուրացիան տալու ունակությունը, խառնուրդը ձևավորելու ունակությունը անսահմանափակ է:
Մաքուր մետաղը նույնպես շատ դիմացկուն է բարձր ջերմաստիճանների նկատմամբ և պահպանում է իր ամրությունը։ Դիմումը ակնհայտ է.
- հրթիռային և ավիացիոն արդյունաբերություն - դրանից պատրաստվում են պատյաններ: Շարժիչի մասեր, ամրացումներ, շասսիի մասեր և այլն;
- բժշկություն - կենսաբանական իներտությունն ու թեթևությունը տիտանը դարձնում են շատ ավելի խոստումնալից նյութ պրոթեզավորման համար, մինչև սրտի փականներ.
- կրիոգեն տեխնոլոգիա - տիտանն այն սակավաթիվ նյութերից է, որը, երբ ջերմաստիճանը իջնում է, միայն ուժեղանում է և չի կորցնում պլաստիկությունը:
Տիտանը ամենաբարձր ամրության կառուցվածքային նյութ է՝ նման թեթևությամբ և ճկունությամբ: Այս յուրահատուկ հատկանիշները նրան ապահովում են ավելի ու ավելի կարևոր դեր ազգային տնտեսության մեջ։
Ստորև բերված տեսանյութը ձեզ կասի, թե որտեղից կարելի է տիտանի դանակի համար.