Eng qattiq metallardan biri - titanning fizik xususiyatlari va xususiyatlari. Titan metalldir. titanning xossalari. Titandan foydalanish. Titanning navlari va kimyoviy tarkibi
1metal.com Metallurgiya bozori 1metal.com 1metal.com metall savdo maydonchasida Ukraina kompaniyalarining titan va uning qotishmalari haqida qisqacha ma'lumot 95 ga asoslangan 4,6 yulduz
Titan va uning qotishmalariTitan er qobig'ida keng tarqalgan bo'lib, u erda taxminan 6% ni o'z ichiga oladi va tarqalishi bo'yicha u alyuminiy, temir va magniydan keyin to'rtinchi o'rinda turadi. Biroq, uni qazib olishning sanoat usuli faqat XX asrning 40-yillarida ishlab chiqilgan. Samolyot va raketasozlik sohasidagi taraqqiyot tufayli titan va uning qotishmalarini ishlab chiqarish jadal rivojlandi. Bu titanning past zichlik, yuqori o'ziga xos kuch kabi qimmatli xususiyatlarining kombinatsiyasi bilan bog'liq (s/r × ichida g), korroziyaga chidamlilik, bosim bilan ishlov berish va payvandlashda ishlab chiqarish qobiliyati, sovuqqa chidamlilik, magnit bo'lmaganlik va quyida sanab o'tilgan boshqa bir qator qimmatli jismoniy va mexanik xususiyatlar.
Titanning fizik-mexanik xususiyatlarining xususiyatlari (VT1-00)
| Zichlik r, kg / m 3 | 4,5 × 10 -3 |
| Erish harorati T pl , °C | 1668±4 |
| Chiziqli kengayish koeffitsienti a × 10 –6 , –1 daraja | 8,9 |
| Issiqlik o'tkazuvchanligi l , Vt / (m × deg) | 16,76 |
| Kuchlanish kuchi s in, MPa | 300–450 |
| Shartli oqish quvvati s 0,2 , MPa | 250–380 |
| Maxsus kuch (s in /r×g)× 10 –3 , km | 7–10 |
| Nisbiy cho'zilish d, % | 25–30 |
| Nisbiy qisqarish Y , % | 50–60 |
| Oddiy elastiklik moduli E´ 10 – 3 , MPa | 110,25 |
| Kesish moduli G´ 10 – 3 , MPa | 41 |
| Puasson nisbati m, | 0,32 |
| Qattiqlik HB | 103 |
| Ta'sir kuchi KCU, J/sm2 | 120 |
Titan ikki xil polimorf modifikatsiyaga ega: a-titan, olti burchakli, o'ralgan panjarali davrlar bilan. a= 0,296 nm, bilan= 0,472 nm va b-titanning yuqori haroratli modifikatsiyasi, davri bilan kubik tanaga markazlashtirilgan panjara bilan. a\u003d 900 ° S da 0,332 nm. Polimorf a "b-transformatsiyasining harorati 882 ° S.
Titanning mexanik xususiyatlari sezilarli darajada metall tarkibidagi aralashmalar tarkibiga bog'liq. Interstitsial aralashmalar - kislorod, azot, uglerod, vodorod va temir va kremniyni o'z ichiga olgan o'rnini bosuvchi aralashmalar mavjud. Nopokliklar kuchini oshirsa-da, ular bir vaqtning o'zida egiluvchanlikni keskin kamaytiradi va interstitsial aralashmalar, ayniqsa gazlar, eng kuchli salbiy ta'sirga ega. Faqat 0,003% H, 0,02% N yoki 0,7% O ning kiritilishi bilan titan plastik deformatsiyaga qobiliyatini butunlay yo'qotadi va mo'rt bo'ladi.
Ayniqsa, zararli vodorod, sabab bo'ladi vodorodning mo'rtlashishi titanium qotishmalari. Vodorod metallga eritish va undan keyingi ishlov berish jarayonida, xususan, yarim tayyor mahsulotlarni tuzlash paytida kiradi. Vodorod a-titanda kam eriydi va qatlamli gidrid zarralarini hosil qiladi, bu zarba kuchini kamaytiradi va ayniqsa, kechiktirilgan sinish sinovlarida salbiydir.
Titan ishlab chiqarishning sanoat usuli titan rudasini boyitish va xlorlashdan iborat bo'lib, uni titan tetrakloriddan metall magniy bilan qayta tiklash (magniy termal usuli). Ushbu usul bilan olingan titanli shimgich(GOST 17746-79), kimyoviy tarkibi va mexanik xususiyatlariga qarab, quyidagi navlar ishlab chiqariladi:
TG-90, TG-100, TG-110, TG-120, TG-130, TG-150, TG-T V (17.1-jadvalga qarang). Raqamlar Brinell qattiqligi HB, T B - qattiq degan ma'noni anglatadi.
Monolit titanni olish uchun shimgichni kukunga aylantiradi, presslanadi va sinterlanadi yoki vakuum yoki inert gaz atmosferasida yoy pechlarida qayta eritiladi.
Titanning mexanik xususiyatlari mustahkamlik va egiluvchanlikning yaxshi kombinatsiyasi bilan tavsiflanadi. Masalan, VT1-0 titanining savdo sof navi quyidagilarga ega: s in = 375–540 MPa, s 0,2 = 295–410 MPa, d ³ 20% va bu xususiyatlar bir qator uglerod va Cr-Ni korroziyaga chidamli po'latlardan kam emas.
Hcp panjarali (Zn, Mg, Cd) boshqa metallar bilan solishtirganda titanning yuqori egiluvchanligi kichik nisbat tufayli ko'p miqdordagi sirpanish va egizak tizimlari bilan izohlanadi. bilan/a= 1,587. Ko'rinishidan, bu titanium va uning qotishmalarining yuqori sovuqqa chidamliligining sababidir (batafsil ma'lumot uchun 13-bobga qarang).
Harorat 250 ° C ga ko'tarilganda, titaniumning kuchi deyarli 2 barobar kamayadi. Shu bilan birga, issiqlikka chidamli Ti-qotishmalari 300-600 ° S harorat oralig'ida o'ziga xos kuch jihatidan teng emas; 600 ° C dan yuqori haroratlarda titanium qotishmalari temir va nikel asosidagi qotishmalardan past bo'ladi.
Titan oddiy elastiklikning past moduliga ega ( E= 110,25 GPa) - temir va nikeldan deyarli 2 baravar kam, bu qattiq tuzilmalarni ishlab chiqarishni qiyinlashtiradi.
Titan reaktiv metallardan biridir, lekin u yuqori korroziyaga chidamliligiga ega, chunki uning yuzasida barqaror passiv TiO 2 plyonkasi hosil bo'ladi, u asosiy metall bilan mustahkam bog'langan va uning korroziyali muhit bilan bevosita aloqasini istisno qiladi. Ushbu filmning qalinligi odatda 5-6 nm ga etadi.
Oksid plyonkasi tufayli titan va uning qotishmalari atmosferada, toza va dengiz suvlarida korroziyaga uchramaydi, kavitatsion korroziyaga va stressli korroziyaga, shuningdek, organik kislotalarga chidamli.
Titan va uning qotishmalaridan mahsulotlar ishlab chiqarish bir qator texnologik xususiyatlarga ega. Eritilgan titanning yuqori kimyoviy faolligi tufayli uni eritish, quyish va boshq bilan payvandlash vakuumda yoki inert gazlar atmosferasida amalga oshiriladi.
Texnologik va operatsion isitish vaqtida, ayniqsa 550-600 ° S dan yuqori, titanni oksidlanish va gaz bilan to'yinganlikdan (alfa qatlami) himoya qilish choralarini ko'rish kerak (3-bobga qarang).
Titan issiq holatda bosim bilan yaxshi, sovuqda esa qoniqarli tarzda qayta ishlanadi. U osongina o'raladi, zarb qilinadi, muhrlanadi. Titan va uning qotishmalari qarshilik va argon yoyi bilan payvandlash orqali yaxshi payvandlanadi, bu payvandlangan birikmaning yuqori mustahkamligi va egiluvchanligini ta'minlaydi. Titanning nochorligi yopishqoqligi, past issiqlik o'tkazuvchanligi va ishqalanishga qarshi xususiyatlari tufayli yomon ishlov berishdir.
Titanium qotishmalarini qotishmalarning asosiy maqsadi quvvatni, issiqlikka chidamliligini va korroziyaga chidamliligini oshirishdir. Keng dastur titanning alyuminiy, xrom, molibden, vanadiy, marganets, qalay va boshqa elementlar bilan qotishmalari topilgan. Qotishma elementlari titanning polimorf o'zgarishiga katta ta'sir ko'rsatadi.
17.1-jadval
Shimgichli titanning navlari, kimyoviy tarkibi (%) va qattiqligi (GOST 17746-79)
| Ti, kam emas | Qattiqlik HB, 10/1500/30, ortiq emas |
||||||||
17.2-jadval
Titanium qotishmalarining navlari va kimyoviy tarkibi (%) (GOST 19807-91)
| Belgilash | ||||||||||||||
Eslatma. Barcha qotishmalardagi boshqa aralashmalar yig'indisi 0,30%, VT1-00 qotishmasida - 0,10% ni tashkil qiladi.
Titan qotishmalarining tuzilishi va shunga mos ravishda xususiyatlariga titan polimorfizmi bilan bog'liq bo'lgan faza o'zgarishlari hal qiluvchi ta'sir ko'rsatadi. Shaklda. 17.1 "titan qotishma elementi" holati diagrammalarining diagrammalarini ko'rsatadi, ular titanning polimorf o'zgarishiga ta'sir qilish xususiyatiga ko'ra qotishma elementlarning to'rt guruhga bo'linishini aks ettiradi.
a - Stabilizatorlar(Al, O, N), bu a «b polimorf o'zgarishining haroratini oshiradi va a-titan asosidagi qattiq eritmalar doirasini kengaytiradi (17.1-rasm, a). Azot va kislorodning mo'rtlashtiruvchi ta'sirini hisobga olsak, titanni qotishma uchun faqat alyuminiy amaliy ahamiyatga ega. Bu barcha sanoat titan qotishmalarida asosiy qotishma element bo'lib, ularning zichligi va vodorodning mo'rtlashishiga moyilligini pasaytiradi, shuningdek, mustahkamlik va elastiklik modulini oshiradi. Barqaror a-tuzilishga ega bo'lgan qotishmalar issiqlik bilan ishlov berishda qattiqlashmaydi.
Izomorf b-stabilizatorlar (Mo, V, Ni, Ta va boshqalar), ular "b-transformatsiyaning haroratini pasaytiradi va b-titaniumga asoslangan qattiq eritmalar diapazonini kengaytiradi (17.1-rasm). b).
Evtekoid hosil qiluvchi b-stabilizatorlar (Cr, Mn, Cu va boshqalar) titan bilan TiX tipidagi intermetalik birikmalar hosil qilishi mumkin. Bunday holda, sovutilganda, b-faza evtekoid transformatsiyasiga uchraydi b ® a + TiX (17.1-rasm, ichida). Ko'pchilik
b-stabilizatorlar titanium qotishmalarining mustahkamligini, issiqlikka chidamliligini va termal barqarorligini oshiradi, ularning egiluvchanligini biroz pasaytiradi (17.2-rasm). Bundan tashqari, (a + b) va psevdo-b tuzilishga ega bo'lgan qotishmalar issiqlik bilan ishlov berish (qattiqlashuv + qarish) bilan qattiqlashishi mumkin.
Neytral elementlar (Zr, Sn) polimorfik transformatsiyaning haroratiga sezilarli ta'sir ko'rsatmaydi va titanium qotishmalarining fazaviy tarkibini o'zgartirmaydi (17.1-rasm, G).
Polimorf b ® a -transformatsiya ikki yo'l bilan sodir bo'lishi mumkin. Sekin sovutish va atomlarning yuqori harakatchanligi bilan u odatdagi diffuziya mexanizmi bo'yicha qattiq a-eritmaning ko'pburchak tuzilishini shakllantirish bilan sodir bo'ladi. Tez sovutish bilan - ¢ yoki yuqori darajadagi qotishma bilan - a ¢ ¢ bilan belgilanadigan o'tkir martensitik strukturaning shakllanishi bilan diffuziyasiz martensitik mexanizm bilan. a , a ¢ , a ¢ ¢ ning kristall tuzilishi deyarli bir xil turdagi (HCP), ammo ¢ va ¢ ¢ ning panjaralari ko'proq buziladi va qotishma elementlarning konsentratsiyasi ortishi bilan buzilish darajasi ortadi. a ¢ ¢ -fazaning panjarasi olti burchaklidan ko'ra ortorombikroq ekanligi haqida dalillar [1] mavjud. Qachon qarish bosqichlari a ¢ va a ¢ ¢ b-faza yoki intermetalik faza ajratiladi.
Guruch. 17.1. "Ti-qotishtiruvchi element" tizimlarining davlat diagrammalari (sxemalari):
a) "Ti-a-stabilizatorlar";
b) “Ti-izomorf b-stabilizatorlar”;
ichida) "Ti-evtekoid hosil qiluvchi b-stabilizatorlar";
G) "Ti-neytral elementlar"
Guruch. 17.2. Qotishma elementlarning titanning mexanik xususiyatlariga ta'siri
Interstitsial eritma bo'lgan va yuqori mustahkamlik va mo'rtlik bilan ajralib turadigan uglerodli po'latlarning martensitidan farqli o'laroq, titanli martensit o'rnini bosuvchi eritma hisoblanadi va titanium qotishmalarini martensit a ¢ uchun so'ndirish biroz qattiqlashishiga olib keladi va plastiklikning keskin pasayishi bilan birga kelmaydi. .
Turli xil tarkibdagi b-stabilizatorlarga ega bo'lgan titanium qotishmalarini sekin va tez sovutish jarayonida yuzaga keladigan fazali o'zgarishlar, shuningdek, hosil bo'lgan tuzilmalar umumlashtirilgan diagrammada ko'rsatilgan (17.3-rasm). Bu izomorf b-stabilizatorlar uchun amal qiladi (17.1-rasm, b) va ba'zi bir taxminlar bilan, evtekoid hosil qiluvchi b-stabilizatorlar uchun (17.1-rasm, ichida), chunki bu qotishmalarda evtekoid parchalanishi juda sekin va uni e'tiborsiz qoldirish mumkin.
Guruch. 17.3. Tezlikka qarab "Ti-b-stabilizator" qotishmalarining fazaviy tarkibini o'zgartirish sxemasi
b-mintaqasidan sovutish va qotib qolish
Titan qotishmalarida sekin sovutish bilan b-stabilizatorlarning kontsentratsiyasiga qarab tuzilmalarni olish mumkin: a, a + b yoki b.
M n -M k harorat oralig'ida martensitik transformatsiya natijasida söndürme paytida (17.3-rasmda nuqta chiziqda ko'rsatilgan) to'rtta qotishma guruhini ajratish kerak.
Birinchi guruhga b-barqarorlashtiruvchi elementlarning konsentratsiyasi C 1 gacha bo'lgan qotishmalar kiradi, ya'ni b-hududidan so'ndirilganda faqat ¢ (a ¢ ¢) tuzilishga ega bo'lgan qotishmalar. Ushbu qotishmalarni polimorf transformatsiyadan tortib to haroratgacha (a + b) mintaqadagi haroratdan so'ndirgandan so'ng T 1, ularning tuzilishi a ¢ (a ¢ ¢), a va b fazalarining aralashmasi va past haroratlardan so'ngandan keyin T cr ular (a + b)-tuzilmasiga ega.
Ikkinchi guruh qotishma elementlarning konsentratsiyasi C 1 dan C cr gacha bo'lgan qotishmalardan iborat bo'lib, ularda b-hududdan so'ndirilganda martensit o'zgarishi oxirigacha sodir bo'lmaydi va ular a ¢ (a ¢ ¢) tuzilishga ega. ) va b. Ushbu guruhning qotishmalari haroratdan polimorfik transformatsiyaga qadar so'ngandan keyin T kr a ¢ (a ¢ ¢), a va b tuzilishga ega bo'lib, undan past haroratga ega T cr - struktura (a + b).
Uchinchi guruh qotishmalarining b-barqarorlashtiruvchi elementlar konsentratsiyasi C cr dan C 2 gacha bo'lgan b-mintaqadagi haroratdan yoki polimorf transformatsiyadan haroratgacha qattiqlashishi. T 2 b-fazasining bir qismini w-fazaga aylantirish bilan birga keladi va bu turdagi qotishmalar söndürmeden keyin (b + w) tuzilishga ega. Uchinchi guruhning qotishmalari past haroratlardan qattiqlashgandan keyin T 2 tuzilishga ega (b + a).
To'rtinchi guruhning qotishmalari polimorf transformatsiyadan yuqori haroratdan so'ngandan keyin faqat b-tuzilishga ega va polimorf transformatsiyadan past haroratlarda - (b + a).
Shuni ta'kidlash kerakki, b ® b + w konsentratsiyasi (C cr –S 2) bo'lgan qotishmalarni so'ndirish paytida ham, konsentratsiyasi S 2 dan yuqori bo'lgan metastabil b-fazaga ega bo'lgan qotishmalarning qarishi paytida ham sodir bo'lishi mumkin. . Qanday bo'lmasin, w fazasining mavjudligi istalmagan, chunki u kuchli mo'rtlashadi titanium qotishmalari. Tavsiya etilgan issiqlik bilan ishlov berish rejimlari uning sanoat qotishmalarida mavjudligini yoki ish sharoitida ko'rinishini istisno qiladi.
Titan qotishmalari uchun issiqlik bilan ishlov berishning quyidagi turlari qo'llaniladi: tavlanish, qotib qolish va qarish, shuningdek kimyoviy-termik ishlov berish (nitrlash, silikonlash, oksidlanish va boshqalar).
Strukturani shakllantirishni yakunlash, strukturaviy va konsentratsiyali heterojenlik, shuningdek, mexanik xususiyatlarni tekislash uchun tavlanish barcha titanium qotishmalari uchun amalga oshiriladi. Yuvish harorati qayta kristallanish haroratidan yuqori bo'lishi kerak, lekin b-holatga o'tish haroratidan past bo'lishi kerak ( T pp) don o'sishini oldini olish uchun. Murojaat qiling an'anaviy tavlanish, er-xotin yoki izotermik(tuzilish va xususiyatlarni barqarorlashtirish uchun), to'liqsiz(ichki stresslarni bartaraf etish uchun).
Söndürme va qarish (qattiqlashtiruvchi issiqlik bilan ishlov berish) (a + b) tuzilishga ega titanium qotishmalariga nisbatan qo'llaniladi. Qattiqlashtiruvchi issiqlik bilan ishlov berish printsipi - so'ndirish vaqtida metastabil fazalarni olish b , a ¢ , a ¢ ¢ va ularning keyingi parchalanishi sun'iy qarish jarayonida dispers zarralar a - va b - fazalarni chiqarish. Bunday holda, kuchaytiruvchi ta'sir metastabil fazalarning turiga, miqdoriga va tarkibiga, shuningdek, qarishdan keyin hosil bo'lgan a va b fazali zarrachalarning nozikligiga bog'liq.
Kimyoviy-termik ishlov berish qattiqlik va eskirishga chidamliligini, ishqalanish sharoitida ishlaganda "qo'lga olish" ga chidamliligini, charchoqqa chidamliligini oshirish, shuningdek korroziyaga chidamliligini, issiqlikka chidamliligini va issiqlikka chidamliligini oshirish uchun amalga oshiriladi. Nitridlash, silikonlash va diffuziya metallizatsiyasining ayrim turlari amaliy qo'llanmalarga ega.
Titan qotishmalari, texnik titan bilan solishtirganda, etarlicha yuqori egiluvchanlik va korroziyaga chidamliligini saqlab, yuqori haroratda, shu jumladan, yuqori kuchga ega.
Mahalliy brendlar va kimyoviy tarkibi
qotishmalar (GOST 19807-91) Jadvalda keltirilgan. 17.2.
Ishlab chiqarish texnologiyasiga ko'ra, titanium qotishmalari bo'linadi ishlangan va quyma; mexanik xususiyatlar darajasiga ko'ra - qotishmalar uchun past kuch va yuqori egiluvchanlik, o'rtada kuch, yuqori quvvat; foydalanish shartlariga ko'ra - yoqilgan sovuqqa chidamli, issiqlikka chidamli, korroziyaga chidamli . Issiqlik bilan ishlov berish orqali qattiqlashish qobiliyatiga ko'ra, ular bo'linadi qotib qolgan va qotib qolmagan, tavlangan holatdagi tuzilishga ko'ra - a -, psevdo-a -, (a + b) -, psevdo-b - va b-qotishmalarga (17.3-jadval).
Titanium qotishmalarining alohida guruhlari shartli stabilizatsiya koeffitsienti qiymatida farqlanadi Kb, bu kritik tarkibli qotishma tarkibidagi b-stabillashtiruvchi qotishma element tarkibining uning tarkibiga nisbatini ko'rsatadi. bilan cr. Qotishma bir nechta b-stabillashtiruvchi elementlarni o'z ichiga olganida, ularning Kb umumlashtirildi.
< 700 MPa, ya'ni: a - VT1-00, VT1-0 (texnik titan) qotishmalari va qotishmalar OT4-0, OT4-1 (Ti-Al-Mn tizimi), AT3 (Cr kichik qo'shimchalari bilan Ti-Al tizimi). , Fe, Si, B), oz miqdorda b-fazali psevdo-a-qotishmalari bilan bog'liq. Ushbu qotishmalarning mustahkamlik ko'rsatkichlari VT1-00 va VT1-0 qotishmalaridagi aralashmalar va OT4-0, OT4-1, AT3 qotishmalarida a- va b-stabilizatorlar bilan ozgina qotishma tufayli sof titandan yuqori.
Ushbu qotishmalar issiq va sovuq sharoitlarda ham yuqori egiluvchanligi bilan ajralib turadi, bu esa barcha turdagi yarim tayyor mahsulotlarni olish imkonini beradi: folga, tasma, choyshablar, plitalar, zarblar, shtamplar, profillar, quvurlar va boshqalar. Mexanik xususiyatlari. Ushbu qotishmalardan yarim tayyor mahsulotlar yorliqda keltirilgan. 17,4–17,6.
17.3-jadval
Titan qotishmalarining tuzilishi bo'yicha tasnifi
| Qotishma guruhi | Qotishma darajasi |
| VT1-00, VT1-0, VT5, VT5-1, PT-7M |
|
| Pseudo-a-qotishmalar | OT4-0, OT4-1, OT4, VT20, AT3 |
| (a + b) - martenzitik sinf ( Kb= 0,3–0,9) | VT6S, VT6, VT14, VT8, VT9, PT-3V, VT3-1, AT3 |
| (a + b) - O'tish sinfidagi qotishmalar ( Kb= 1,0–1,4) | |
| Pseudo-b-qotishmalar ( Kb= 1,5–2,4) | VT35 *, VT32 *, VT15 |
| b-qotishmalar ( Kb= 2,5–3,0) |
* Eksperimental qotishmalar.
17.4-jadval
Titan qotishma plitalarining mexanik xususiyatlari (GOST 22178-76)
| Titan sinflari | Namuna holati | varaq qalinligi, | Kuchlanish kuchi, s in, MPa | Nisbiy cho'zilish, d, % |
| tavlangan | ||||
| 6.0–10.5 | ||||
| 6.0–10.5 | ||||
| tavlangan | ||||
| 6.0–10.5 | ||||
| 6.0–10.5 | ||||
| 6.0–10.5 | ||||
| 885 (885–1080) | ||||
| tavlangan | 885 (885–1050) | |||
| 5.0–10.5 | 835 (835–1050) | |||
| jahldor va | ||||
| 7.0–10.5 | ||||
| tavlangan | 930 (930–1180) | |||
| 4.0–10.5 | ||||
| tavlangan | 980 (980–1180) | |||
| 4.0–10.5 | ||||
Eslatma. Qavslar ichidagi raqamlar yuqori sirt qoplamali varaqlar uchundir.
17.5-jadval
Titan qotishmalaridan yasalgan barlarning mexanik xususiyatlari (GOST 26492-85)
| Qotishma darajasi | Davlat | Bar diametri | Cheklash | Qarindosh | Qarindosh | perkussiya |
| Tavlangan | ||||||
| Tavlangan | ||||||
| Tavlangan | 885 (905–1050) | |||||
| 835 (835–1050) | ||||||
| Qattiqlashtirilgan va qarigan | ||||||
| Tavlangan | ||||||
| Qattiqlashtirilgan va qarigan | ||||||
| Tavlangan | 930 (980–1230) | |||||
| 930 (930–1180) | ||||||
| 980 (980–1230) | ||||||
| 930 (930–1180) | ||||||
| 980 (1030–1230) | ||||||
| 930 (980–1230) | ||||||
| Tavlangan | 885 (885–1080) | |||||
| 865 (865–1080) | ||||||
| Qattiqlashtirilgan va qarigan | ||||||
| Tavlangan | 885 (930–1130) | |||||
| 885 (885–1130) | ||||||
| 1030 (1080–1230) | ||||||
| 1030 (1080–1280) | ||||||
Eslatma. Qavslar ichidagi ma'lumotlar yuqori sifatli chiziqlar uchun.
17.6-jadval
Titan qotishma plitalarining mexanik xususiyatlari (GOST 23755-79)
| Qotishma darajasi | Davlat | plastinka qalinligi, | Kuchlanish kuchi s in, MPa | Nisbiy cho'zilish d, % | Nisbiy qisqarish y , % | Ta'sir kuchi KCU, J/sm2 |
| holda | ||||||
| tavlangan | ||||||
| tavlangan | ||||||
| Qattiqlashtirilgan va qarigan | ||||||
| tavlangan | ||||||
| Issiqlik bilan ishlov berishsiz | ||||||
Jadvalda ko'rsatilgan rejimlarga muvofiq zarb, hajmli va qatlamli shtamplash, prokat, presslash issiq holatda amalga oshiriladi. 17.7. Yakuniy prokat, varaqni shtamplash, chizish va boshqa operatsiyalar sovuq holatda amalga oshiriladi.
Ushbu qotishmalar va ulardan tayyorlangan mahsulotlar faqat jadvalda ko'rsatilgan rejimlarga muvofiq yumshatiladi. 17.8. To'liq bo'lmagan tavlanish ishlov berish, varaqni shtamplash, payvandlash va boshqalar natijasida yuzaga keladigan ichki stresslarni bartaraf etish uchun ishlatiladi.
Ushbu qotishmalar termoyadroviy payvandlash (argon-ark, suv osti yoyi, elektroshlak) va kontakt (nuqta, rulo) bilan yaxshi payvandlanadi. Eritish bilan payvandlashda payvandlangan birikmaning mustahkamligi va egiluvchanligi asosiy metall bilan deyarli bir xil.
HF, H 2 SO 4, HCl va boshqa ba'zi eritmalar bundan mustasno, bu qotishmalarning korroziyaga chidamliligi ko'plab muhitlarda (dengiz suvi, xloridlar, ishqorlar, organik kislotalar va boshqalar) yuqori.
Ilova. Ushbu qotishmalar deyarli barcha turdagi yarim tayyor mahsulotlar, qismlar va konstruktsiyalarni, shu jumladan payvandlanganlarni ishlab chiqarish uchun konstruktiv materiallar sifatida keng qo'llaniladi. Ulardan eng samarali foydalanish aerokosmik muhandislikda, kimyo muhandisligida, kriogen muhandislikda (17.9-jadval), shuningdek, 300-350 ° S gacha bo'lgan haroratlarda ishlaydigan birlik va inshootlarda qo'llaniladi.
Bu guruhga valentlik kuchiga ega qotishmalar kiradi = 750–1000 MPa, ya'ni: a - VT5 va VT5-1 markali qotishmalar; OT4, VT20 markalarining psevdo-a-qotishmalari; (a + b) - PT3V navlarining qotishmalari, shuningdek, tavlangan holatda VT6, VT6S, VT14.
VT5, VT5-1, OT4, VT20, PT3V, VT6S qotishmalari oz miqdorda b-fazani (muvozanat holatida b-fazaning 2-7%) o'z ichiga oladi, qattiqlashtiruvchi issiqlik bilan ishlov berilmaydi va ishlatiladi. tavlangan holatda. Qotishma VT6S ba'zan termal qotib qolgan holatda ishlatiladi. VT6 va VT14 qotishmalari tavlangan holda ham, termal qotib qolgan holatda ham qo'llaniladi. Ikkinchi holda, ularning kuchi 1000 MPa dan yuqori bo'ladi va ular yuqori quvvatli qotishmalar bo'limida ko'rib chiqiladi.
Ko'rib chiqilayotgan qotishmalar mustahkamligi oshishi bilan birga sovuq holatda qoniqarli egiluvchanlikni va issiq holatda yaxshi egiluvchanlikni saqlaydi, bu esa ulardan barcha turdagi yarim tayyor mahsulotlarni olish imkonini beradi: choyshablar, chiziqlar, profillar, zarblar, shtamplar. , quvurlar va boshqalar Istisno VT5 qotishmasi bo'lib, undan past texnologik plastisit tufayli choyshab va plitalar ishlab chiqarilmaydi. Issiq bosim bilan ishlov berish usullari jadvalda keltirilgan. 17.7.
Ushbu toifadagi qotishmalar mashinasozlikda ishlatiladigan yarim tayyor mahsulotlar ishlab chiqarishning asosiy qismini tashkil qiladi. Asosiy yarim tayyor mahsulotlarning mexanik xususiyatlari jadvalda keltirilgan. 17,4–17,6.
Barcha o'rta quvvatli qotishmalar titanium uchun ishlatiladigan barcha turdagi payvandlash bilan yaxshi payvandlanadi. Eritish bilan payvandlash orqali qilingan payvandlangan birikmaning mustahkamligi va egiluvchanligi asosiy metallning mustahkamligi va egiluvchanligiga yaqin (VT20 va VT6S qotishmalari uchun bu nisbat 0,9-0,95). Payvandlashdan keyin ichki payvandlash kuchlanishlarini bartaraf etish uchun to'liq bo'lmagan tavlanish tavsiya etiladi (17.8-jadval).
Ushbu qotishmalarning ishlov berish qobiliyati yaxshi. Ko'pgina agressiv muhitda korroziyaga chidamlilik texnik titan VT1-0 ga o'xshaydi.
17.7-jadval
Titan qotishmalarini issiq shakllantirish usullari
| Qotishma darajasi | Quyma zarb qilish rejimi | Oldindan zarb qilish rejimi | Shtamplash rejimini bosing | Bolg'a bilan shtamplash rejimi | Rejim |
|||||||||
| harorat | qalinligi, | harorat | harorat | harorat | harorat |
|||||||||
| oxiri | oxiri | oxiri | oxiri |
|||||||||||
| Hammasi | ||||||||||||||
| 40–70 | ||||||||||||||
| 40–70 | ||||||||||||||
| 40–50** | ||||||||||||||
| 40–50** | ||||||||||||||
| 850 | 40–50** | |||||||||||||
| Hammasi | ||||||||||||||
* Bir isitish uchun deformatsiya darajasi, %.
** (a + b) mintaqadagi deformatsiya.
*** b-hududida deformatsiya.
17.8-jadval
Titan qotishmalari uchun tavlanish rejimlari
| Qotishma darajasi | Yuvish harorati, ° S | Eslatma |
|
| Choyshablar | Barlar, zarblar, shtamplar, |
||
| 445–585 ° S* |
|||
| 445–585 ° S* |
|||
| 480–520 ° S* |
|||
| 520–560 ° S* |
|||
| 545–585 ° S* |
|||
| Izotermik tavlanish: 870–920°C gacha qizdirish, ushlab turish, 600–650°C gacha sovutish, oʻchoq bilan sovutish yoki boshqa pechga oʻtkazish, 2 soat ushlab turish, havo sovutish |
|||
| Ikki marta tavlanish, 550-600 ° C da 2-5 soat ushlab turish. 850 ° C da yumshatish, quvvat qismlari uchun havo sovutishga ruxsat beriladi |
|||
| 550–650 ° S* |
|||
| Rejimlarga ko'ra tavlanishga ruxsat beriladi: 1) 850 ° C gacha qizdirish, ushlab turish, 750 ° S gacha o'choq bilan sovutish, 3,5 soat davomida ushlab turish, havoda sovutish; 2) 800 ° C gacha qizdirish, 30 daqiqa ushlab turish, pechda 500 ° C gacha sovutish, keyin havoda |
|||
| Ikki marta tavlanish, 570–600 ° S da ta'sir qilish - 1 soat. Izotermik tavlanishga ruxsat beriladi: 920-950 ° S gacha qizdirish, ushlab turish, o'choq bilan sovutish yoki 570-600 ° S haroratli boshqa pechga o'tkazish, 1 soat ushlab turish, havoda sovutish |
|||
| Ikki marta tavlanish, 530-580 ° C da ta'sir qilish - 2-12 soat. Izotermik tavlanishga ruxsat beriladi: 950-980 ° S gacha qizdirish, ushlab turish, o'choq bilan sovutish yoki 530-580 ° S haroratli boshqa pechga o'tkazish, 2-12 soat ushlab turish, havoda sovutish |
|||
| 550–650 ° S* |
|||
| Izotermik tavlanishga ruxsat beriladi: 790-810 ° S gacha qizdirish, ushlab turish, o'choq bilan sovutish yoki 640-660 ° S gacha boshqa pechga o'tkazish, 30 daqiqa ushlab turish, havoda sovutish. |
|||
| Plitalar qismlarini yumshatishga 650-750 ° S da ruxsat beriladi, (600–650 ° S)* |
|||
| (yarim tayyor mahsulotning bo'limi va turiga qarab) | Pech bilan 2-4 °C / min tezlikda 450 °C gacha, keyin havoda sovutish. Ikki marta tavlanish, 500-650 ° S da 1-4 soat davomida ta'sir qilish. Ikki marta tavlanish 300 ° S gacha bo'lgan haroratda va 2000 soatgacha davom etadigan qismlarga ruxsat etiladi. |
||
| (545–585°C*) |
|||
* Tugallanmagan tavlanish harorati.
17.9-jadval
Past haroratlarda titanium qotishmalarining mexanik xususiyatlari
| s in (MPa) haroratda, ° S | d (%) haroratda, ° S | KCU, J / sm 2 haroratda, ° S |
||||||
Ilova. Ushbu qotishmalar varaqlarni shtamplash (OT4, VT20), payvandlangan qismlar va agregatlar, shtamp-payvandlangan qismlar (VT5, VT5-1, VT6S, VT20) va boshqalar uchun mahsulotlarni ishlab chiqarish uchun tavsiya etiladi. VT6S qotishmasi keng tarqalgan bo'lib qo'llaniladi. idishlar va bosimli idishlar ishlab chiqarish. OT4, VT5 qotishmalaridan tayyorlangan qismlar va agregatlar uzoq vaqt davomida 400 ° S gacha bo'lgan haroratda va qisqa vaqt davomida - 750 ° S gacha ishlashi mumkin; VT5-1, VT20 qotishmalaridan - uzoq vaqt davomida 450-500 ° S gacha bo'lgan haroratlarda va qisqa vaqt davomida - 800-850 ° S gacha. VT5-1, OT4, VT6S qotishmalari ham muzlatgichda foydalanish uchun tavsiya etiladi. va kriogen texnologiya (17.9-jadval).
Bu guruhga cho'zilish kuchi s > 1000 MPa bo'lgan qotishmalar, ya'ni (a + b) - VT6, VT14, VT3-1, VT22 markali qotishmalar kiradi. Ushbu qotishmalarda yuqori quvvatga issiqlik bilan ishlov berish (qattiqlashish + qarish) orqali erishiladi. Istisno yuqori qotishma VT22 qotishmasi bo'lib, u hatto tavlangan holatda ham s B > 1000 MPa ga ega.
Ushbu qotishmalar yuqori mustahkamlik bilan bir qatorda issiq holatda yaxshi (VT6) va qoniqarli (VT14, VT3-1, VT22) texnologik egiluvchanlikni saqlaydi, bu ulardan turli xil yarim tayyor mahsulotlarni olish imkonini beradi: choyshablar (VT3-dan tashqari). 1), novdalar, plitalar, zarblar, shtamplar, profillar va boshqalar. Issiq shakllantirish rejimlari Jadvalda keltirilgan. 17.7. VT6 va VT14 qotishmalari tavlangan holatda (s » 850 MPa) kichik deformatsiyalar bilan sovuq qatlamli zarbdan o'tkazilishi mumkin. Asosiy yarim tayyor mahsulotlarning tavlangan va qotib qolgan holatlardagi mexanik xususiyatlari Jadvalda keltirilgan. 17,4–17,6.
Heterofazik tuzilishga qaramasdan, ko'rib chiqilayotgan qotishmalar titanium uchun ishlatiladigan barcha turdagi payvandlashda qoniqarli payvandlanish qobiliyatiga ega. Kerakli kuch va egiluvchanlik darajasini ta'minlash uchun to'liq tavlanish majburiydir va VT14 qotishmasi uchun (payvandlangan qismlarning qalinligi 10-18 mm bo'lgan) qarish bilan birga qattiqlashuvni amalga oshirish tavsiya etiladi. Bunday holda, payvandlangan birikmaning mustahkamligi (eritish payvandlash) asosiy metallning kuchidan kamida 0,9 ni tashkil qiladi. Payvandlangan birikmaning egiluvchanligi asosiy metallning egiluvchanligiga yaqin.
Ishlov berish qobiliyati qoniqarli. Qotishmalarga ishlov berish ham tavlangan, ham termik qotib qolgan holatda ham amalga oshirilishi mumkin.
Ushbu qotishmalar nam atmosferada, dengiz suvida va titanium kabi ko'plab boshqa agressiv muhitda tavlangan va termal qotib qolgan holatlarda yuqori korroziyaga chidamliligiga ega.
Issiqlik bilan ishlov berish . VT3-1, VT6, VT6S, VT14, VT22 qotishmalari qattiqlashishi va qarishiga duchor bo'ladi (yuqoriga qarang). Monolit mahsulotlar, yarim tayyor mahsulotlar va payvandlangan qismlar uchun qattiqlashuv va qarish uchun tavsiya etilgan isitish rejimlari Jadvalda keltirilgan. 17.10.
Söndürme paytida sovutish suvda, qarishdan keyin esa havoda amalga oshiriladi. To'liq qotib qolish VT6, VT6S qotishmalarining maksimal kesimi 40-45 mm gacha va VT3-1, VT14, VT22 qotishmalari - 60 mm gacha bo'lgan qismlar uchun ta'minlanadi.
Qotishmalarning mustahkamligi va egiluvchanligining qoniqarli kombinatsiyasini (a + b) so'ndirish va qarishdan so'ng, ularning tuzilishini issiqlik bilan ishlov berishdan oldin tenglashtirilgan yoki "savatcha to'qish" kerak. Qoniqarli xususiyatlarni ta'minlaydigan boshlang'ich mikro tuzilmalarga misollar 2-rasmda ko'rsatilgan. 17.4 (1-7 turdagi).
17.10-jadval
Titan qotishmalarini issiqlik bilan ishlov berishni kuchaytirish usullari
| Qotishma darajasi | Polimorf transformatsiyaning harorati T pp, ° S | Harorat | Harorat | Davomiyligi |
Söndürme va qarish yoki tavlanishdan keyin haddan tashqari qizib ketish paytida b fazasining (8-9 turdagi) asosiy don chegaralari mavjudligi bilan qotishmaning dastlabki acicular tuzilishi nikohga olib keladi - kuch va süneklik pasayishi. Shuning uchun (a + b) qotishmalarni polimorfik transformatsiya haroratidan yuqori haroratga qizdirmaslik kerak, chunki issiqlik bilan ishlov berish orqali haddan tashqari qizib ketgan strukturani tuzatish mumkin emas.
Issiqlik bilan ishlov berish paytida isitish avtomatik haroratni nazorat qilish va ro'yxatga olish bilan jihozlangan elektr pechlarida amalga oshirilishi tavsiya etiladi. O'lchovning shakllanishiga yo'l qo'ymaslik uchun tayyor qismlar va choyshablarni isitish himoya atmosferasi bo'lgan pechlarda yoki himoya qoplamalar yordamida amalga oshirilishi kerak.
Qattiqlashuv uchun yupqa qatlam qismlarini qizdirganda, haroratni tenglashtirish va ularning egilishini kamaytirish uchun o'choqqa 30-40 mm qalinlikdagi po'lat plitalar qo'yiladi. Murakkab konfiguratsiya qismlarini va yupqa devorli qismlarni qattiqlashtirish uchun qulflash moslamalari burilish va bog'lanishning oldini olish uchun ishlatiladi.
Himoya muhiti bo'lmagan pechda yuqori haroratli ishlov berishdan so'ng (söndürme yoki tavlama), keyingi qayta ishlanmaydigan yarim tayyor mahsulotlar gidro-qumlama yoki korund zımparasidan o'tishi kerak, shuningdek, qatlamli mahsulotlar ham tuzlangan bo'lishi kerak.
Ilova. Muhim qismlar va yig'malarni ishlab chiqarish uchun yuqori quvvatli titanium qotishmalari qo'llaniladi: payvandlangan tuzilmalar (VT6, VT14), turbinalar (VT3-1), shtamp-payvandlangan agregatlar (VT14), yuqori yuklangan qismlar va shtamplangan tuzilmalar (VT22). Ushbu qotishmalar 400 ° C gacha bo'lgan haroratda uzoq vaqt va 750 ° S gacha qisqa vaqt ichida ishlashi mumkin.
Strukturaviy material sifatida yuqori quvvatli titanium qotishmalarining o'ziga xos xususiyati ularning stress kontsentratorlariga nisbatan sezgirligini oshirishdir. Shu sababli, ushbu qotishmalardan qismlarni loyihalashda, yuqori mustahkamlikdagi po'latlar ishlatilganda mavjud bo'lgan talablarga o'xshash bir qator talablarni (sirt sifatini yaxshilash, bir qismdan ikkinchisiga o'tish radiuslarini oshirish va hokazo) hisobga olish kerak. ishlatilgan.
Titanning fizik va kimyoviy xossalari, titanni olish
Titanni sof shaklda va qotishmalar shaklida qo'llash, titanni birikmalar shaklida qo'llash, titanning fiziologik ta'siri.
1-bo'lim. Titanning tarixi va tabiatda paydo bo'lishi.
Titan -Bu toʻrtinchi guruhning ikkilamchi kichik guruhi elementi, D. I. Mendeleyev kimyoviy elementlar davriy tizimining toʻrtinchi davri, atom raqami 22. Oddiy modda titan (CAS raqami: 7440-32-6) kumushning engil metallidir. - oq rang. U ikkita kristall modifikatsiyada mavjud: olti burchakli yaqin qadoqlangan panjara bilan a-Ti, kubik tana markazli o'ramli b-Ti, a↔b polimorf o'zgarishining harorati 883 °C. Erish nuqtasi 1660±20 °C.
Titanning tarixi va tabiatda mavjudligi
Titan qadimgi yunon qahramonlari Titanlar sharafiga nomlangan. Nemis kimyogari Martin Klaprot buni o'zining shaxsiy sabablariga ko'ra shunday nomlagan, frantsuzlardan farqli o'laroq, elementning kimyoviy xususiyatlariga mos ravishda nom berishga harakat qilgan, ammo o'sha paytda elementning xususiyatlari noma'lum bo'lganligi sababli, bunday nom edi. tanlangan.
Titan sayyoramizdagi soni bo'yicha 10-elementdir. Yer qobig'idagi titan miqdori og'irlik bo'yicha 0,57% va 1 litr dengiz suviga 0,001 milligrammni tashkil qiladi. Titan konlari Janubiy Afrika Respublikasi, Ukraina, Rossiya, Qozog'iston, Yaponiya, Avstraliya, Hindiston, Seylon, Braziliya va Janubiy Koreyada joylashgan.
Jismoniy xususiyatlarga ko'ra, titan engil kumush rangli metalldir, bundan tashqari, u ishlov berish jarayonida yuqori yopishqoqlik bilan ajralib turadi va kesish asbobiga yopishib olishga moyil bo'ladi, shuning uchun bu ta'sirni bartaraf etish uchun maxsus moylash materiallari yoki püskürtme ishlatiladi. Xona haroratida u TiO2 oksidining shaffof plyonkasi bilan qoplangan, buning natijasida ishqorlar bundan mustasno, eng agressiv muhitda korroziyaga chidamli. Titan changi portlash qobiliyatiga ega, porlash nuqtasi 400 ° C. Titan talaşlari yonuvchan.
Sof titan yoki uning qotishmalarini ishlab chiqarish uchun ko'p hollarda titanium dioksidi oz miqdordagi birikmalar bilan ishlatiladi. Masalan, titan rudalarini boyitish natijasida olingan rutil konsentrati. Ammo rutil zahiralari juda kichik va shu bilan bog'liq holda ilmenit kontsentratlarini qayta ishlash jarayonida olingan sintetik rutil yoki titan shlaklari ishlatiladi.
Titanning kashfiyotchisi 28 yoshli ingliz rohib Uilyam Gregor hisoblanadi. 1790 yilda u o'z cherkovida mineralogik tadqiqotlar olib borar ekan, Angliyaning janubi-g'arbiy qismidagi Menaken vodiysida qora qumning tarqalishi va g'ayrioddiy xususiyatlariga e'tibor qaratdi va uni o'rganishga kirishdi. Qumda ruhoniy oddiy magnit tomonidan tortilgan qora porloq mineralning donalarini topdi. 1925 yilda Van Arkel va de Bur tomonidan yodid usulida olingan eng sof titan egiluvchan va texnologik metall bo'lib chiqdi. qimmatli xususiyatlar, bu keng doiradagi dizaynerlar va muhandislarning e'tiborini tortdi. 1940 yilda Kroll rudalardan titanni olishning magniy-termik usulini taklif qildi, bu hozirgi vaqtda ham asosiy hisoblanadi. 1947 yilda birinchi 45 kg tijorat sof titan ishlab chiqarildi.
Titan Mendeleyevning elementlar davriy tizimidagi atom raqami 22 ga ega. Atom massasi uning izotoplarini o'rganish natijalari bo'yicha hisoblangan tabiiy titan 47,926 ni tashkil qiladi. Shunday qilib, neytral titan atomining yadrosida 22 proton mavjud. Neytronlarning soni, ya'ni neytral zaryadsiz zarralar har xil: ko'pincha 26 ta, lekin 24 dan 28 gacha o'zgarishi mumkin. Shuning uchun titanium izotoplarining soni har xil. Hammasi bo'lib 22-sonli elementning 13 ta izotopi hozir ma'lum.Tabiiy titan beshta barqaror izotop aralashmasidan iborat bo'lib, titan-48 eng ko'p ifodalangan, uning tabiiy rudalardagi ulushi 73,99% ni tashkil qiladi. Titan va IVB kichik guruhining boshqa elementlari xossalari bo'yicha IIIB kichik guruhi (skandiy guruhi) elementlariga juda o'xshash, ammo ular ikkinchisidan katta valentlikni namoyon qilish qobiliyati bilan farq qiladi. Titanning skandiy, itriy, shuningdek VB kichik guruhining elementlari - vanadiy va niobiy bilan o'xshashligi, shuningdek, titanning ko'pincha ushbu elementlar bilan birga tabiiy minerallarda mavjudligida ifodalanadi. Bir valentli galogenlar (ftor, brom, xlor va yod) bilan u di-tri- va tetra birikmalar hosil qilishi mumkin, oltingugurt va uning guruhining elementlari (selen, tellur) - mono- va disulfidlar, kislorod bilan - oksidlar, dioksidlar va trioksidlar. .
Titan shuningdek, vodorod (gidridlar), azot (nitridlar), uglerod (karbidlar), fosfor (fosfitlar), mishyak (arsidlar) bilan birikmalar, shuningdek, ko'plab metallar bilan birikmalar - intermetall birikmalar hosil qiladi. Titan nafaqat oddiy, balki ko'plab murakkab birikmalar hosil qiladi, uning organik moddalar bilan ko'plab birikmalari ma'lum. Titan ishtirok etishi mumkin bo'lgan birikmalar ro'yxatidan ko'rinib turibdiki, u kimyoviy jihatdan juda faol. Shu bilan birga, titan korroziyaga chidamliligi juda yuqori bo'lgan kam sonli metallardan biridir: u havoda, sovuq va qaynoq suvda amalda abadiydir, dengiz suvida, noorganik va organik tuzlarning ko'p eritmalarida juda chidamli. kislotalar. Dengiz suvida korroziyaga chidamliligi bo'yicha u barcha metallardan ustun turadi, olijanob metallar - oltin, platina va boshqalar, zanglamaydigan po'lat, nikel, mis va boshqa qotishmalarning ko'p turlaridan tashqari. Suvda, ko'plab agressiv muhitda, sof titan korroziyaga duchor bo'lmaydi. Metallga kimyoviy va mexanik ta'sirlarning kombinatsiyasi natijasida titanium va eroziya korroziyasiga qarshi turadi. Shu nuqtai nazardan, u zanglamaydigan po'latlar, mis asosidagi qotishmalar va boshqa strukturaviy materiallarning eng yaxshi navlaridan kam emas. Titan, shuningdek, charchoq korroziyasiga yaxshi qarshilik ko'rsatadi, bu ko'pincha metallning yaxlitligi va mustahkamligi (yorilish, mahalliy korroziya markazlari va boshqalar) buzilishi shaklida namoyon bo'ladi. Azot, xlorid, oltingugurt, "aqua regia" va boshqa kislotalar va ishqorlar kabi ko'plab agressiv muhitda titanning xatti-harakati ushbu metall uchun hayratlanarli va hayratlanarli.
Titan juda chidamli metalldir. Uzoq vaqt davomida u 1800 ° C da eriydi, deb ishonishgan, ammo 50-yillarning o'rtalarida. Ingliz olimlari Diardorf va Hayes sof elementar titanning erish nuqtasini o'rnatdilar. U 1668 ± 3 ° S ni tashkil etdi. O'zining refrakterligi bo'yicha titan faqat volfram, tantal, niobiy, reniy, molibden, platinoidlar, tsirkoniy kabi metallardan past va asosiy strukturaviy metallar orasida u birinchi o'rinda turadi. Titanning metall sifatidagi eng muhim xususiyati uning noyob jismoniy va Kimyoviy xossalari: past zichlik, yuqori quvvat, qattiqlik va boshqalar. Asosiysi, bu xususiyatlar yuqori haroratlarda sezilarli darajada o'zgarmaydi.
Titan engil metall bo'lib, uning zichligi 0 ° C da atigi 4,517 g / sm8, 100 ° S da 4,506 g / sm3 ni tashkil qiladi. Titan solishtirma ogʻirligi 5 g/sm3 dan kam boʻlgan metallar guruhiga kiradi. Bu o'ziga xos og'irligi 0,9-1,5 g / sm3, magniy (1,7 g / sm3), alyuminiy (2,7 g / sm3) va boshqalar bo'lgan barcha gidroksidi metallar (natriy, kadiy, litiy, rubidiy, seziy) o'z ichiga oladi. Titan ko'proq Alyuminiydan 1,5 baravar og'irroq va bunda, albatta, uni yo'qotadi, lekin u temirdan 1,5 baravar engilroq (7,8 g / sm3). Biroq, olish solishtirma og'irlik alyuminiy va temir o'rtasidagi oraliq joy, titan o'zining mexanik xususiyatlarida ulardan ko'p marta ustundir.). Titan sezilarli qattiqlikka ega: u alyuminiydan 12 barobar, temir va misdan 4 baravar qattiqroq. Metallning yana bir muhim xususiyati uning oquvchanligidir. U qanchalik baland bo'lsa, ushbu metalldan tayyorlangan qismlar operatsion yuklarga qanchalik yaxshi qarshilik ko'rsatadi. Titanning oquvchanligi alyuminiynikidan deyarli 18 baravar yuqori. Titan qotishmalarining o'ziga xos kuchini 1,5-2 marta oshirish mumkin. Uning yuqori mexanik xususiyatlari bir necha yuz darajagacha bo'lgan haroratlarda yaxshi saqlanadi. Sof titan issiq va sovuq holatda ishlov berishning barcha turlari uchun javob beradi: uni temir kabi zarb qilish, chizish va hatto sim qilish, qalinligi 0,01 mm gacha bo'lgan choyshablar, lentalar va plyonkalarga o'rash mumkin.
Aksariyat metallardan farqli o'laroq, titan sezilarli elektr qarshiligiga ega: agar kumushning elektr o'tkazuvchanligi 100 ga teng bo'lsa, misning elektr o'tkazuvchanligi 94 ga, alyuminiy 60 ga, temir va platina -15 ga, titan esa atigi 3,8 ga teng. Titan paramagnit metall bo'lib, u magnit maydondagi temir kabi magnitlanmaydi, lekin mis kabi undan tashqariga chiqarilmaydi. Uning magnit sezuvchanligi juda zaif, bu xususiyat qurilishda ishlatilishi mumkin. Titan nisbatan past issiqlik o'tkazuvchanligiga ega, faqat 22,07 Vt / (mK), bu temirning issiqlik o'tkazuvchanligidan taxminan 3 baravar, magniydan 7 baravar, alyuminiy va misdan 17-20 baravar past. Shunga ko'ra, titanning chiziqli termal kengayish koeffitsienti boshqa strukturaviy materiallarga qaraganda pastroq: 20 S da temirdan 1,5 baravar past, mis uchun 2 va alyuminiy uchun deyarli 3 barobar. Shunday qilib, titan elektr va issiqlikni yomon o'tkazuvchidir.
Bugungi kunda titanium qotishmalari aviatsiya texnologiyasida keng qo'llaniladi. Titan qotishmalari birinchi marta sanoat miqyosida samolyot reaktiv dvigatellarini qurishda ishlatilgan. Reaktiv dvigatellarni loyihalashda titandan foydalanish ularning vaznini 10...25% ga kamaytirish imkonini beradi. Xususan, titanium qotishmalaridan kompressor disklari va pichoqlari, havo olish qismlari, hidoyat qanotlari va mahkamlagichlar ishlab chiqariladi. Titan qotishmalari tovushdan tez uchadigan samolyotlar uchun ajralmas hisoblanadi. Parvoz tezligining o'sishi samolyot terining haroratining oshishiga olib keldi, buning natijasida alyuminiy qotishmalari endi aviatsiya texnologiyasi tomonidan tovushdan yuqori tezlikda qo'yiladigan talablarga javob bermaydi. Bu holda terining harorati 246 ... 316 ° S ga etadi. Bunday sharoitda titanium qotishmalari eng maqbul material bo'lib chiqdi. 70-yillarda fuqarolik samolyotlarining korpusi uchun titanium qotishmalaridan foydalanish sezilarli darajada oshdi. O'rta masofali TU-204 samolyotida umumiy og'irlik titanium qotishmalaridan tayyorlangan qismlar 2570 kg. Vertolyotlarda titandan foydalanish, asosan, asosiy rotor tizimining qismlari, haydovchi va boshqaruv tizimining qismlari uchun asta-sekin kengayib bormoqda. Raketa fanida titanium qotishmalari muhim o'rinni egallaydi.
Dengiz suvida korroziyaga chidamliligi yuqori bo'lganligi sababli titan va uning qotishmalari kemasozlikda pervanellar, kema qoplamalari, suv osti kemalari, torpedalar va boshqalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Chig'anoqlar titan va uning qotishmalariga yopishmaydi, bu esa idishning harakatlanishida uning qarshiligini keskin oshiradi. Asta-sekin titanni qo'llash sohalari kengayib bormoqda. Titan va uning qotishmalari kimyo, neft-kimyo, sellyuloza-qog'oz va oziq-ovqat sanoati, rangli metallurgiya, energetika, elektronika, yadro texnologiyasi, elektrokaplama, qurol-yarog' ishlab chiqarishda, zirhli plitalar, jarrohlik asboblari, jarrohlik implantlari, tuzsizlantirish zavodlari, poyga avtomobili qismlari, sport anjomlari (golf klublari, toqqa chiqish uchun uskunalar), soat qismlari va hatto zargarlik buyumlari. Titanni nitridlash uning yuzasida go'zalligi bo'yicha haqiqiy oltindan kam bo'lmagan oltin plyonka hosil bo'lishiga olib keladi.
TiO2 ning kashfiyoti deyarli bir vaqtda va mustaqil ravishda ingliz V. Gregor va nemis kimyogari M. G. Klaprot tomonidan amalga oshirildi. V. Gregor magnit temirli qumning tarkibini o'rganar ekan (Krid, Kornuoll, Angliya, 1791), noma'lum metallning yangi "yer" (oksid) ni ajratib oldi va uni menaken deb ataydi. 1795 yilda nemis kimyogari Klaprot rutil mineralida yangi elementni topdi va uni titan deb nomladi. Ikki yil o'tgach, Klaprot rutil va xavfli er bir xil elementning oksidlari ekanligini aniqladi va uning ortida Klaprot tomonidan taklif qilingan "titan" nomi saqlanib qoldi. 10 yildan so'ng titanning kashfiyoti uchinchi marta sodir bo'ldi. Fransuz olimi L.Voklen anataza tarkibida titanni ochdi va rutil va anataza bir xil titan oksidi ekanligini isbotladi.
Metall titanning birinchi namunasi 1825 yilda J. Ya. Berzelius tomonidan olingan. Titanning yuqori kimyoviy faolligi va uni tozalashning murakkabligi tufayli gollandiyalik A. van Arkel va I. de Bur 1925 yilda titanium yodid TiI4 bug'ining termal parchalanishi orqali sof Ti namunasini oldi.
Titan tabiatda eng ko'p bo'lgan 10-o'rinni egallaydi. Yer qobig'idagi tarkib massa bo'yicha 0,57%, dengiz suvida 0,001 mg / l. Ultra asosli jinslarda 300 g/t, asosli jinslarda 9 kg/t, kislotali jinslarda 2,3 kg/t, gil va slanetslarda 4,5 kg/t. Yer qobig'ida titan deyarli har doim tetravalent bo'lib, faqat kislorod birikmalarida mavjud. Erkin shaklda bo'lmaydi. Titan ob-havo va yog'ingarchilik sharoitida Al2O3 uchun geokimyoviy yaqinlikka ega. U nurash qobig'ining boksitlarida va dengiz gilli cho'kindilarida to'plangan. Titanni o'tkazish minerallarning mexanik bo'laklari shaklida va kolloidlar shaklida amalga oshiriladi. Ba'zi gillarda og'irligi bo'yicha 30% gacha TiO2 to'planadi. Titan minerallari ob-havoga chidamli bo'lib, plasserlarda katta konsentratsiyalarni hosil qiladi. Titanni o'z ichiga olgan 100 dan ortiq minerallar ma'lum. Ulardan eng muhimlari: rutil TiO2, ilmenit FeTiO3, titanomagnetit FeTiO3 + Fe3O4, perovskit CaTiO3, titanit CaTiSiO5. Birlamchi titan rudalari - ilmenit-titanomagnetit va placer - rutil-ilmenit-tsirkon mavjud.
Asosiy rudalar: ilmenit (FeTiO3), rutil (TiO2), titanit (CaTiSiO5).
2002 yilda qazib olingan titanning 90% titan dioksidi TiO2 ishlab chiqarish uchun ishlatilgan. Titan dioksidining jahon ishlab chiqarishi yiliga 4,5 million tonnani tashkil etdi. Titan dioksidining tasdiqlangan zahiralari (Rossiyasiz) taxminan 800 million tonnani tashkil etadi.2006 yil uchun, AQSh Geologik xizmati ma'lumotlariga ko'ra, titan dioksidi bo'yicha va Rossiyani hisobga olmaganda, ilmenit rudalarining zaxiralari 603-673 million tonnani, rutilni tashkil qiladi. - 49,7- 52,7 million tonna Shunday qilib, ishlab chiqarishning hozirgi sur'atida, titanning jahonda tasdiqlangan zaxiralari (Rossiyadan tashqari) 150 yildan ortiq vaqtga etarli bo'ladi.
Rossiya titan zaxiralari bo'yicha dunyoda Xitoydan keyin ikkinchi o'rinda turadi. Rossiyada titanning mineral-xomashyo bazasi butun mamlakat bo'ylab teng ravishda tarqalgan 20 ta kondan iborat (shundan 11 tasi asosiy va 9 tasi allyuvialdir). O'rganilgan konlarning eng kattasi (Yaregskoye) Uxta shahridan (Komi Respublikasi) 25 km uzoqlikda joylashgan. Konning zahiralari taxminan 10% titan dioksidining o'rtacha miqdori bo'lgan 2 milliard tonna rudaga baholanadi.
Dunyodagi eng yirik titan ishlab chiqaruvchisi Rossiyaning VSMPO-AVISMA kompaniyasi hisoblanadi.
Qoidaga ko'ra, titanium va uning birikmalarini ishlab chiqarish uchun boshlang'ich material nisbatan kichik miqdordagi aralashmalarga ega titanium dioksididir. Xususan, titan rudalarini boyitish jarayonida olingan rutil kontsentrati bo'lishi mumkin. Biroq, dunyodagi rutil zaxiralari juda cheklangan va ilmenit kontsentratlarini qayta ishlash jarayonida olingan sintetik rutil yoki titan shlaklari ko'proq qo'llaniladi. Titan shlakini olish uchun ilmenit konsentrati elektr kamon pechida qaytariladi, temir esa metall fazaga (quyma temir) ajraladi va kamaytirilmagan titan oksidi va aralashmalar shlak fazasini hosil qiladi. Boy cüruf xlorid yoki sulfat kislota usuli bilan qayta ishlanadi.
Sof shaklda va qotishmalar shaklida
Moskvadagi Leninskiy prospektidagi Gagaringa titan haykali
Metall: kimyo sanoatida (reaktorlar, quvurlar, nasoslar, quvur liniyasi armaturalari), harbiy sanoatda (zirhlar, aviatsiyadagi zirhlar va yong'in to'siqlari, suv osti kemalari korpuslari), sanoat jarayonlarida (sho'r tozalash zavodlari, sellyuloza va qog'oz jarayonlari), avtomobil sanoatida qo'llaniladi. , qishloq xoʻjaligi sanoati, oziq-ovqat sanoati, pirsing zargarlik buyumlari, tibbiyot sanoati (protezlar, osteoprotezlar), stomatologiya va endodontik asboblar, stomatologik implantlar, sport buyumlari, zargarlik buyumlari (Aleksandr Xomov), mobil telefonlar, engil qotishmalar va boshqalar. Eng muhim strukturaviy materialdir. samolyot, raketa, kemasozlikda.
Titan quyish grafit qoliplarida vakuumli pechlarda amalga oshiriladi. Vakuumli investitsion quyish ham qo'llaniladi. Texnologik qiyinchiliklar tufayli u badiiy kastingda cheklangan darajada qo'llaniladi. Dunyodagi birinchi monumental quyma titan haykali bu Moskvadagi Yuriy Gagarin nomidagi maydonda o'rnatilgan haykaldir.
Titan ko'plab qotishma po'latlarda va ko'pgina maxsus qotishmalarda qotishma qo'shimcha hisoblanadi.
Nitinol (nikel-titanium) tibbiyot va texnologiyada ishlatiladigan shakl xotirasi qotishmasidir.
Titan aluminidlari oksidlanishga juda chidamli va issiqlikka chidamli bo'lib, bu o'z navbatida ularning aviatsiya va avtomobil sanoatida konstruktiv materiallar sifatida ishlatilishini aniqladi.
Titanium yuqori vakuumli nasoslarda ishlatiladigan eng keng tarqalgan oluvchi materiallardan biridir.
Oq titan dioksidi (TiO2) bo'yoqlarda (masalan, titanium oq), shuningdek qog'oz va plastmassa ishlab chiqarishda ishlatiladi. Oziq-ovqat qo'shimchasi E171.
Organotitan birikmalari (masalan, tetrabutoksititan) kimyo va bo'yoq sanoatida katalizator va qattiqlashtiruvchi sifatida ishlatiladi.
Noorganik titan birikmalari kimyoviy, elektron, shisha tolali sanoatda qo'shimchalar yoki qoplamalar sifatida ishlatiladi.
Titan karbid, titanium diborid, titanium karbonitrid metallni qayta ishlash uchun o'ta qattiq materiallarning muhim tarkibiy qismlaridir.
Titan nitridi asboblarni, cherkov gumbazlarini qoplash uchun va kostyum zargarlik buyumlarini ishlab chiqarishda ishlatiladi, chunki. oltinga o'xshash rangga ega.
Bariy titanati BaTiO3, qo'rg'oshin titanati PbTiO3 va boshqa bir qator titanatlar ferroelektriklardir.
Turli metallar bilan ko'plab titanium qotishmalari mavjud. Qotishma elementlari polimorf o'zgarish haroratiga ta'siriga qarab uch guruhga bo'linadi: beta stabilizatorlar, alfa stabilizatorlar va neytral sertleştiriciler. Birinchisi transformatsiya haroratini pasaytiradi, ikkinchisi uni oshiradi, ikkinchisi esa unga ta'sir qilmaydi, lekin matritsaning eritma qattiqlashishiga olib keladi. Alfa stabilizatorlariga misollar: alyuminiy, kislorod, uglerod, azot. Beta stabilizatorlari: molibden, vanadiy, temir, xrom, nikel. Neytral sertleştiriciler: zirkonyum, qalay, kremniy. Beta stabilizatorlari, o'z navbatida, beta-izomorf va beta-evtekoid hosil qiluvchilarga bo'linadi. Eng keng tarqalgan titanium qotishmasi Ti-6Al-4V qotishmasi (in Rus tasnifi- BT6).
60% - bo'yoq;
20% - plastmassa;
13% - qog'oz;
7% - mashinasozlik.
Tozaligiga qarab kilogrammi 15-25 dollar.
Qo'pol titanning (titan shimgichning) tozaligi va darajasi odatda uning qattiqligi bilan belgilanadi, bu aralashmalarning tarkibiga bog'liq. Eng keng tarqalgan brendlar TG100 va TG110.
Ferrotitanning narxi (kamida 70% titan) 22.12.2010 holatiga ko'ra kilogramm uchun 6,82 dollarni tashkil qiladi. 01.01.2010 da narx bir kilogramm uchun 5,00 dollar darajasida edi.
Rossiyada 2012 yil boshida titan narxi 1200-1500 rubl / kg edi.
Afzalliklari:
past zichlik (4500 kg / m3) ishlatiladigan materialning massasini kamaytirishga yordam beradi;
yuqori mexanik kuch. Shuni ta'kidlash kerakki, yuqori haroratlarda (250-500 ° C) titanium qotishmalari yuqori quvvatli alyuminiy va magniy qotishmalariga nisbatan mustahkamlik jihatidan ustundir;
g'ayrioddiy yuqori korroziyaga chidamliligi, titanning metall massasiga mahkam bog'langan sirtda TiO2 oksidining ingichka (5-15 mikron) uzluksiz plyonkalarini hosil qilish qobiliyatiga bog'liq;
eng yaxshi titanium qotishmalarining o'ziga xos kuchi (kuch va zichlik nisbati) 30-35 yoki undan ko'pga etadi, bu qotishma po'latlarning o'ziga xos kuchidan deyarli ikki baravar ko'p.
Kamchiliklari:
yuqori ishlab chiqarish qiymati, titan temir, alyuminiy, mis, magniyga qaraganda ancha qimmat;
yuqori haroratlarda, ayniqsa suyuq holatda, atmosferani tashkil etuvchi barcha gazlar bilan faol o'zaro ta'sir qilish, buning natijasida titan va uning qotishmalari faqat vakuumda yoki inert gaz muhitida eritilishi mumkin;
titan chiqindilarini ishlab chiqarish bilan bog'liq qiyinchiliklar;
titanning ko'plab materiallarga yopishishi tufayli zaif antifriction xususiyatlari, titanium bilan bog'langan titan ishqalanish uchun ishlay olmaydi;
titan va uning ko'plab qotishmalarining vodorodning mo'rtlashishiga va tuzning korroziyasiga yuqori moyilligi;
ostenitik zanglamaydigan po'latlarga o'xshash zaif ishlov berish qobiliyati;
yuqori reaktivlik, yuqori haroratda don o'sishi tendentsiyasi va payvandlash siklidagi fazaviy o'zgarishlar titanni payvandlashda qiyinchiliklarga olib keladi.
Titanning asosiy qismi aviatsiya va raketa texnologiyasi va dengiz kemasozlik ehtiyojlariga sarflanadi. Titan (ferrotitanium) yuqori sifatli po'latlarga qotishma qo'shimchasi sifatida va deoksidlovchi sifatida ishlatiladi. Texnik titan agressiv muhitda ishlaydigan tanklar, kimyoviy reaktorlar, quvurlar, armatura, nasoslar, klapanlar va boshqa mahsulotlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Yuqori haroratlarda ishlaydigan elektrovakuum qurilmalarining panjaralari va boshqa qismlari ixcham titandan tayyorlanadi.
Strukturaviy material sifatida foydalanish bo'yicha titan 4-o'rinda, faqat Al, Fe va Mg dan keyin ikkinchi o'rinda turadi. Titan aluminidlari oksidlanishga juda chidamli va issiqlikka chidamli bo'lib, bu o'z navbatida ularning aviatsiya va avtomobil sanoatida konstruktiv materiallar sifatida ishlatilishini aniqladi. Titanning biologik xavfsizligi uni oziq-ovqat sanoati va rekonstruktiv jarrohlik uchun ajoyib materialga aylantiradi.
Titan va uning qotishmalari yuqori haroratlarda, korroziyaga chidamliligi, issiqlikka chidamliligi, solishtirma mustahkamligi, past zichligi va boshqa foydali xususiyatlarida saqlanadigan yuqori mexanik mustahkamligi tufayli mashinasozlikda keng qo'llaniladi. Titan va uning qotishmalarining yuqori narxi ko'p hollarda ularning ko'proq ishlashi bilan qoplanadi va ba'zi hollarda ular muayyan sharoitlarda ishlashga qodir bo'lgan asbob-uskunalar yoki tuzilmalarni ishlab chiqarish mumkin bo'lgan yagona materialdir.
Titan qotishmalari aviatsiya texnologiyasida muhim rol o'ynaydi, bu erda maqsad kerakli quvvat bilan birlashtirilgan eng engil dizaynni olishdir. Titan boshqa metallar bilan solishtirganda engil, lekin ayni paytda u yuqori haroratlarda ishlay oladi. Titan qotishmalari terini, mahkamlash qismlarini, quvvat to'plamini, shassi qismlarini va turli birliklarni tayyorlash uchun ishlatiladi. Shuningdek, ushbu materiallar samolyot reaktiv dvigatellarini qurishda qo'llaniladi. Bu ularning vaznini 10-25% ga kamaytirish imkonini beradi. Titan qotishmalari kompressor disklari va pichoqlarini, havo olish va yo'naltiruvchi qanot qismlarini va mahkamlagichlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Titan va uning qotishmalari raketa fanida ham qo'llaniladi. Dvigatellarning qisqa muddatli ishlashi va atmosferaning zich qatlamlarining raketa fanida tez o'tishini hisobga olgan holda, charchoq kuchi, statik chidamlilik va qisman o'rmalanish muammolari asosan bartaraf etiladi.
Texnik titan etarli darajada yuqori issiqlikka chidamliligi tufayli aviatsiya uchun mos emas, lekin juda yuqori korroziyaga chidamliligi tufayli u ba'zi hollarda kimyo sanoati va kemasozlikda ajralmas hisoblanadi. Shunday qilib, u kompressorlar va oltingugurt kabi agressiv muhitni pompalash uchun nasoslar ishlab chiqarishda qo'llaniladi. xlorid kislotasi va ularning tuzlari, quvur liniyasi, klapanlar, avtoklavlar, turli idishlar, filtrlar va boshqalar. Faqat titan ho'l xlor, suvli va kislotali xlor eritmalari kabi muhitda korroziyaga chidamliligiga ega, shuning uchun xlor sanoati uchun uskunalar ushbu metalldan ishlab chiqariladi. Titan korroziy muhitda, masalan, nitrat kislotada (tuman emas) ishlaydigan issiqlik almashtirgichlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Kemasozlikda titan pervanellarni ishlab chiqarish, kemalarni, suv osti kemalarini, torpedalar va boshqalarni qoplash uchun ishlatiladi. Chig'anoqlar titan va uning qotishmalariga yopishmaydi, bu esa idishning harakatlanishida uning qarshiligini keskin oshiradi.
Titan qotishmalari ko'plab boshqa ilovalarda foydalanish uchun istiqbolli, ammo ularning texnologiyada qo'llanilishi titanning yuqori narxi va tanqisligi bilan cheklanadi.
Titan birikmalari turli sohalarda ham keng qo'llaniladi. Titan karbid yuqori qattiqlikka ega va kesish asboblari va abraziv materiallarni ishlab chiqarishda ishlatiladi. Oq titan dioksidi (TiO2) bo'yoqlarda (masalan, titanium oq), shuningdek qog'oz va plastmassa ishlab chiqarishda ishlatiladi. Organotitan birikmalari (masalan, tetrabutoksititan) kimyo va bo'yoq sanoatida katalizator va qattiqlashtiruvchi sifatida ishlatiladi. Noorganik titan birikmalari qo'shimcha sifatida kimyo, elektron, shisha tolali sanoatda qo'llaniladi. Titan diborid o'ta qattiq metallga ishlov beradigan materiallarning muhim tarkibiy qismidir. Titan nitridi asboblarni qoplash uchun ishlatiladi.
Titanning hozirgi yuqori narxlari bilan u asosan harbiy texnika ishlab chiqarish uchun ishlatiladi, bu erda asosiy rol xarajatlarga emas, balki texnik xususiyatlarga tegishli. Shunga qaramay, titanning noyob xususiyatlaridan fuqarolik ehtiyojlari uchun foydalanish holatlari ma'lum. Titan narxining pasayishi va uni ishlab chiqarish o'sishi bilan bu metalldan harbiy va fuqarolik maqsadlarida foydalanish tobora kengayib boradi.
Aviatsiya. Titan va uning qotishmalarining past solishtirma og'irligi va yuqori mustahkamligi (ayniqsa, yuqori haroratlarda) ularni juda qimmatli aviatsiya materiallariga aylantiradi. Samolyot qurilishi va samolyot dvigatellarini ishlab chiqarish sohasida titan alyuminiy va zanglamaydigan po'latni tobora ko'proq almashtirmoqda. Harorat ko'tarilgach, alyuminiy tezda kuchini yo'qotadi. Boshqa tomondan, titanium 430 ° C gacha bo'lgan haroratlarda aniq quvvat ustunligiga ega va bu tartibning ko'tarilgan harorati aerodinamik isitish tufayli yuqori tezlikda sodir bo'ladi. Aviatsiyada po'latni titan bilan almashtirishning afzalligi kuchni yo'qotmasdan og'irlikni kamaytirishdir. Yuqori haroratlarda ishlashning ortishi bilan og'irlikning umumiy kamayishi samolyotning foydali yukini, masofasini va manevr qobiliyatini oshirishga imkon beradi. Bu dvigatellarni ishlab chiqarishda, fyuzelyajlarni qurishda, terilar va hatto mahkamlagichlarni ishlab chiqarishda samolyot qurilishida titandan foydalanishni kengaytirishga qaratilgan sa'y-harakatlarni tushuntiradi.
Reaktiv dvigatellarni qurishda titan asosan kompressor pichoqlari, turbinali disklar va boshqa ko'plab shtamplangan qismlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Bu erda titan zanglamaydigan va issiqlik bilan ishlov berilgan qotishma po'latlarni almashtiradi. Dvigatel og'irligining bir kilogrammini tejash, fyuzelyajning engillashishi tufayli samolyotning umumiy og'irligidan 10 kilogrammgacha tejaydi. Kelajakda dvigatel yonish kameralari uchun korpuslar ishlab chiqarish uchun titan plitalaridan foydalanish rejalashtirilgan.
Samolyot qurilishida titan yuqori haroratlarda ishlaydigan fyuzelaj qismlari uchun keng qo'llaniladi. Titan plitasi barcha turdagi korpuslarni, kabellarning himoya qoplamalarini va snaryadlar uchun qo'llanmalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Qotishma titan plitalaridan turli xil qattiqlashtiruvchi elementlar, fyuzelaj ramkalari, qovurg'alar va boshqalar tayyorlanadi.
Qopqoqlar, qopqoqlar, simi g'iloflari va o'q otish moslamalari qotishmagan titandan qilingan. Qotishma titan fyuzelaj ramkasi, ramkalar, quvurlar va yong'inga qarshi to'siqlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Titan F-86 va F-100 samolyotlarini qurishda tobora ko'proq foydalanilmoqda. Kelajakda titandan qo'nish moslamasi eshiklari, gidravlik quvurlar, egzoz quvurlari va nozullar, nayzalar, flaplar, katlama tirgaklari va boshqalar ishlab chiqariladi.
Titan zirh plitalari, pervanel pichoqlari va qobiq qutilarini tayyorlash uchun ishlatilishi mumkin.
Hozirgi vaqtda titan teri uchun Duglas X-3, Republic F-84F, Curtiss-Wright J-65 va Boeing B-52 harbiy samolyotlarini qurishda qo'llaniladi.
Titan DC-7 fuqarolik samolyotlarini qurishda ham qo'llaniladi. Duglas kompaniyasi alyuminiy qotishmalari va zanglamaydigan po'latni titan bilan almashtirib, dvigatel yonilg'isi va yong'inga qarshi to'siqlarni ishlab chiqarishda samolyot konstruktsiyasining og'irligini 90 kg ga yaqin tejashga erishdi. Hozirgi vaqtda ushbu samolyotdagi titan qismlarining og'irligi 2% ni tashkil qiladi va bu ko'rsatkichni samolyotning umumiy og'irligining 20% ga oshirish kutilmoqda.
Titandan foydalanish vertolyotlarning og'irligini kamaytirishga imkon beradi. Titan plitasi pollar va eshiklar uchun ishlatiladi. Vertolyotning og'irligini sezilarli darajada kamaytirishga (taxminan 30 kg) qotishma po'latni uning rotorlari pichoqlarini qoplash uchun titanium bilan almashtirish orqali erishildi.
Harbiy-dengiz floti. Titan va uning qotishmalarining korroziyaga chidamliligi ularni dengizda juda qimmatli materialga aylantiradi. AQSh dengiz floti departamenti titanning tutun gazlari, bug ', neft va dengiz suvi ta'siriga qarshi korroziyaga chidamliligini keng qamrovli o'rganmoqda. Titanning yuqori o'ziga xos kuchi dengiz ishlarida deyarli bir xil ahamiyatga ega.
Metallning past o'ziga xos og'irligi korroziyaga chidamliligi bilan birgalikda kemalarning manevr qobiliyatini va masofasini oshiradi, shuningdek, moddiy qismni saqlash va uni ta'mirlash xarajatlarini kamaytiradi.
Titanning dengiz flotida qo'llanilishiga suv osti dizel dvigatellari uchun egzoz susturucuları, asboblar disklari, kondensatorlar va issiqlik almashinuvchilari uchun yupqa devorli quvurlar kiradi. Mutaxassislarning fikriga ko'ra, titan, boshqa hech qanday metall kabi, suv osti kemalarida egzoz susturucularının ishlash muddatini oshirishga qodir. Tuzli suv, benzin yoki moy ta'sirida bo'lgan o'lchov disklari uchun titanium yaxshi chidamlilikni ta'minlaydi. Issiqlik almashtirgich quvurlarini ishlab chiqarish uchun titandan foydalanish imkoniyati o'rganilmoqda, bu quvurlarni tashqi tomondan yuvadigan dengiz suvida korroziyaga chidamli bo'lishi va shu bilan birga ularning ichida oqayotgan chiqindi kondensat ta'siriga bardosh berishi kerak. Tutun gazlari va dengiz suvi ta'siriga chidamli bo'lishi kerak bo'lgan titandan antennalar va radar qurilmalari komponentlarini ishlab chiqarish imkoniyati ko'rib chiqilmoqda. Titan klapanlar, pervaneler, turbinalar va boshqalar kabi qismlarni ishlab chiqarish uchun ham ishlatilishi mumkin.
Artilleriya. Ko'rinishidan, titanning eng katta potentsial iste'molchisi artilleriya bo'lishi mumkin, bu erda hozirda turli prototiplar ustida intensiv tadqiqotlar olib borilmoqda. Biroq, bu sohada faqat alohida qismlar va titandan tayyorlangan qismlarni ishlab chiqarish standartlashtirilgan. Keng ko'lamli tadqiqotlar bilan artilleriyada titandan juda cheklangan foydalanish uning yuqori narxi bilan izohlanadi.
Artilleriya uskunalarining turli qismlari titan narxining pasayishi sharti bilan an'anaviy materiallarni titan bilan almashtirish imkoniyati nuqtai nazaridan o'rganildi. Asosiy e'tibor og'irlikni kamaytirish zarur bo'lgan qismlarga qaratildi (qo'lda va havoda tashiladigan qismlar).
Po'lat o'rniga titandan tayyorlangan ohak taglik plitasi. Bunday almashtirish va ba'zi o'zgarishlardan so'ng, umumiy og'irligi 22 kg bo'lgan ikkita yarmidan yasalgan po'lat plastinka o'rniga 11 kg og'irlikdagi bitta qismni yaratish mumkin edi. Ushbu almashtirish tufayli xizmat ko'rsatuvchi xodimlar sonini uchdan ikkitaga qisqartirish mumkin. Olovni o'chirish moslamalarini ishlab chiqarish uchun titandan foydalanish imkoniyati ko'rib chiqilmoqda.
Titandan yasalgan qurol o'rnatgichlari, aravachalar xochlari va teskari tsilindrlar sinovdan o'tkazilmoqda. Titan boshqariladigan snaryadlar va raketalarni ishlab chiqarishda keng qo'llanilishi mumkin.
Titan va uning qotishmalarining birinchi tadqiqotlari ulardan zirh plitalarini ishlab chiqarish imkoniyatini ko'rsatdi. Po'lat zirhni (qalinligi 12,7 mm) bir xil o'qqa chidamli titan zirhiga (qalinligi 16 mm) almashtirish ushbu tadqiqotlarga ko'ra, vaznni 25% gacha tejash imkonini beradi.
Yuqori sifatli titanium qotishmalari po'lat plitalarni teng qalinlikdagi titan plitalari bilan almashtirish imkoniyatiga umid beradi, bu og'irlikni 44% gacha tejaydi. Sanoat ilovasi titan ko'proq manevrni ta'minlaydi, qurolning tashish va chidamliligini oshiradi. Zamonaviy daraja Havo transportining rivojlanishi engil zirhli avtomobillar va titandan yasalgan boshqa transport vositalarining afzalliklarini aniq ko'rsatmoqda. Artilleriya departamenti piyoda askarlarni dubulg'alar, nayzalar, granatalar va qurollar bilan jihozlamoqchi. qo'lda o't o'chiruvchilar titandan tayyorlangan. Titan qotishmasi birinchi marta artilleriyada ba'zi avtomatik qurollarning pistonini ishlab chiqarish uchun ishlatilgan.
Transport. Zirhli materiallar ishlab chiqarishda titandan foydalanishning ko'pgina afzalliklari transport vositalariga ham tegishli.
Hozirgi vaqtda transport muhandislik korxonalari tomonidan iste'mol qilinadigan konstruktiv materiallarni titan bilan almashtirish yoqilg'i sarfini kamaytirishga, yuk ko'tarish qobiliyatini oshirishga, krank mexanizmlari qismlarining charchoq chegarasini oshirishga va hokazolarga olib kelishi kerak. temir yo'llar o'lik vaznni kamaytirish muhim ahamiyatga ega. Titandan foydalanish tufayli harakatlanuvchi tarkibning umumiy og'irligining sezilarli darajada kamayishi tortishni tejashga, bo'yin va o'q qutilarining o'lchamlarini kamaytirishga yordam beradi.
Treylerlar uchun og'irlik ham muhimdir. Transport vositasi. Bu erda o'qlar va g'ildiraklar ishlab chiqarishda po'latni titan bilan almashtirish ham yuk ko'tarish qobiliyatini oshiradi.
Bu imkoniyatlarning barchasini titanning narxini bir funt titan yarim tayyor mahsulotlar uchun 15 dan 2-3 dollargacha pasaytirish orqali amalga oshirish mumkin edi.
Kimyo sanoati. Kimyo sanoati uchun uskunalar ishlab chiqarishda metallning korroziyaga chidamliligi katta ahamiyatga ega. Uskunaning og'irligini kamaytirish va kuchini oshirish ham muhim ahamiyatga ega. Mantiqan, titan undan kislotalar, ishqorlar va noorganik tuzlarni tashish uchun uskunalar ishlab chiqarishda bir qator afzalliklarni berishi mumkin deb taxmin qilish kerak. Titandan foydalanish uchun tanklar, ustunlar, filtrlar va barcha turdagi yuqori bosimli tsilindrlar kabi uskunalarni ishlab chiqarishda qo'shimcha imkoniyatlar ochilmoqda.
Titan quvurlaridan foydalanish laboratoriya avtoklavlari va issiqlik almashinuvchilaridagi isitish batareyalarining samaradorligini oshirishi mumkin. Gazlar va suyuqliklar uzoq vaqt davomida bosim ostida saqlanadigan silindrlarni ishlab chiqarish uchun titanning qo'llanilishi og'irroq shisha naycha o'rniga yonish mahsulotlarini mikrotahlil qilishda foydalanish bilan tasdiqlanadi (rasmning yuqori qismida ko'rsatilgan). Kichik devor qalinligi va past solishtirma og'irligi tufayli bu trubkani kichikroq, sezgirroq analitik tarozilarda tortish mumkin. Bu erda engillik va korroziyaga chidamlilik kombinatsiyasi kimyoviy tahlilning aniqligini oshiradi.
Boshqa ilovalar. Titandan oziq-ovqat, neft va elektrotexnika sanoatida, shuningdek, jarrohlik asboblarini ishlab chiqarishda va jarrohlikning o'zida foydalanish maqsadga muvofiqdir.
Oziq-ovqat tayyorlash uchun stollar, titandan tayyorlangan bug'lash stollari po'latdan yasalgan buyumlardan sifat jihatidan ustundir.
Neft va gazni burg'ulash sanoatida korroziyaga qarshi kurash katta ahamiyatga ega, shuning uchun titandan foydalanish korroziyaga uchragan uskunalar novdalarini kamroq almashtirish imkonini beradi. Katalitik ishlab chiqarishda va neft quvurlarini ishlab chiqarishda yuqori haroratlarda mexanik xususiyatlarni saqlaydigan va korroziyaga yaxshi qarshilik ko'rsatadigan titandan foydalanish maqsadga muvofiqdir.
Elektr sanoatida titanium o'zining yaxshi o'ziga xos kuchi, yuqori elektr qarshiligi va magnit bo'lmagan xususiyatlari tufayli kabellarni zirhlash uchun ishlatilishi mumkin.
Turli sohalarda titandan tayyorlangan u yoki bu shakldagi mahkamlagichlar qo'llanila boshlandi. Titandan foydalanishni yanada kengaytirish jarrohlik asboblarini ishlab chiqarish uchun, asosan, korroziyaga chidamliligi tufayli mumkin. Titan asboblari qayta-qayta qaynatilganda yoki avtoklavlanganda an'anaviy jarrohlik asboblaridan bu jihatdan ustundir.
Jarrohlik sohasida titan vitalium va zanglamaydigan po'latdan yaxshiroq ekanligini isbotladi. Tanadagi titanning mavjudligi juda maqbuldir. Suyaklarni mahkamlash uchun titandan yasalgan plastinka va vintlar bir necha oy davomida hayvonning tanasida bo'lib, suyak vintlar iplari va plastinkadagi teshikka o'sib chiqdi.
Titanning afzalligi, shuningdek, mushak to'qimalarining plastinkada hosil bo'lishidadir.
Dunyoda ishlab chiqarilgan titan mahsulotlarining taxminan yarmi odatda fuqarolik samolyotlari sanoatiga yuboriladi, ammo taniqli fojiali voqealardan keyin uning pasayishi ko'plab sanoat ishtirokchilarini titanium uchun yangi ilovalarni izlashga majbur qiladi. Ushbu material zamonaviy sharoitlarda titanning istiqbollariga bag'ishlangan xorijiy metallurgiya matbuotidagi nashrlar tanlovining birinchi qismini ifodalaydi. Amerikaning etakchi RT1 titan ishlab chiqaruvchilaridan birining ma'lumotlariga ko'ra, yiliga 50-60 ming tonnagacha bo'lgan global miqyosda titan ishlab chiqarishning umumiy hajmidan aerokosmik segment 40 tagacha iste'mol, sanoat va ilovalarni tashkil qiladi. hisob 34, va harbiy hudud 16 va taxminan 10 iste'mol mahsulotlari titan foydalanish uchun hisob. Titanning sanoatda qo'llanilishi kimyoviy jarayonlar, energetika, neft va gaz sanoati, tuzsizlantirish zavodlarini o'z ichiga oladi. Harbiy aviatsiyaga oid bo'lmagan ilovalar asosan artilleriya va jangovar transport vositalarida foydalanishni o'z ichiga oladi. Titandan sezilarli darajada foydalaniladigan tarmoqlar avtomobilsozlik, arxitektura va qurilish, sport buyumlari va zargarlik buyumlari hisoblanadi. Quymalardagi deyarli barcha titan AQSh, Yaponiya va MDHda ishlab chiqariladi - Evropa global hajmning atigi 3,6 qismini tashkil qiladi. Titandan oxirgi foydalanish uchun mintaqaviy bozorlar juda xilma-xildir - o'ziga xoslikning eng yorqin namunasi Yaponiya bo'lib, u erda fuqarolik aerokosmik sektori kimyoviy zavodlarning uskunalari va tarkibiy elementlarida titanning umumiy iste'molining 30 dan atigi 2-3 qismini tashkil qiladi. Yaponiyadagi jami talabning taxminan 20 tasi atom energiyasi qattiq yonilg'i elektr stansiyalarida esa qolganlari arxitektura, tibbiyot va sport sohalarida. Qarama-qarshi rasm faqat AQSh va Evropada kuzatilmoqda katta ahamiyatga ega aerokosmik sektorda iste'molga ega - har bir mintaqa uchun mos ravishda 60-75 va 50-60. AQShda an'anaviy ravishda kuchli so'nggi bozorlar kimyoviy moddalar, tibbiy asbob-uskunalar, sanoat uskunalari bo'lsa, Evropada eng katta ulush neft va gaz sanoati va qurilish sanoatiga to'g'ri keladi. Aerokosmik sanoatga katta bog'liqlik titanium sanoati uchun uzoq vaqtdan beri tashvish tug'dirdi, u titandan foydalanishni kengaytirishga harakat qilmoqda, ayniqsa hozirgi tanazzulda. fuqaro aviatsiyasi global miqyosda. AQSh Geologik xizmati ma'lumotlariga ko'ra, 2003 yilning birinchi choragida titan shimgichni importida sezilarli pasayish kuzatildi - atigi 1319 tonna, bu 2002 yilning shu davridagi 3431 tonnadan 62 ga kam. Aerokosmik sektor har doim titaniumning etakchi bozorlaridan biri bo'lib qoladi, ammo biz titan sanoatida qiyinchiliklarga duch kelishimiz va sanoatimiz aerokosmik sektorda rivojlanish va tanazzulga uchramasligiga ishonch hosil qilish uchun qo'limizdan kelganini qilishimiz kerak. Titan sanoatining ba'zi etakchi ishlab chiqaruvchilari mavjud bozorlarda o'sib borayotgan imkoniyatlarni ko'rishadi, ulardan biri dengiz osti uskunalari va materiallari bozoridir. RT1 sotuvlari va tarqatish bo'yicha menejeri Martin Prokoning so'zlariga ko'ra, titan 1980-yillarning boshidan beri elektr energiyasi ishlab chiqarish va suv osti dasturlarida uzoq vaqt davomida ishlatilgan, ammo faqat so'nggi besh yil ichida bu sohalar barqaror rivojlanib, tegishli o'sish sur'atlariga ega. bozor o'rni. Dengiz osti sektorida o'sish, birinchi navbatda, titanium eng mos material bo'lgan kattaroq chuqurlikdagi burg'ulash ishlari bilan bog'liq. Aytgancha, uning suv ostidagi hayot aylanishi ellik yilni tashkil etadi, bu suv osti loyihalarining odatiy davomiyligiga to'g'ri keladi. Biz allaqachon titandan foydalanishning ko'payishi mumkin bo'lgan sohalarni sanab o'tdik. Howmet Ti-Cast savdo menejeri Bob Funnelning ta'kidlashicha, bozorning hozirgi holati yuk mashinalari, raketalar va nasoslardagi turbokompressorlarning aylanadigan qismlari kabi yangi sohalarda o'sib borayotgan imkoniyatlar sifatida qaralishi mumkin.
Davom etayotgan loyihalarimizdan biri 155 mm kalibrli BAE Butitzer XM777 yengil artilleriya tizimlarini ishlab chiqishdir. Nowmet qisman yetkazib beriladigan har bir qurol o'rnatish uchun 28 ta konstruktiv titan yig'indisidan 17 tasini yetkazib beradi. dengiz piyodalari AQSH 2004-yil avgust oyida ishga tushishi kerak. Qurolning umumiy og'irligi taxminan 4,44 tonna bo'lgan 9,800 funt sterling bo'lgan titan uning dizaynida taxminan 1,18 tonna titanning 2,600 funtini tashkil qiladi - ko'p miqdordagi quymalarga ega 6A14U qotishmasi ishlatiladi, deydi o't o'chirish tizimlari rahbari Frenk Xrster. BAE Sy81et8. Ushbu XM777 tizimi og'irligi taxminan 17 000 funt va taxminan 7,71 tonna bo'lgan joriy M198 Newitzer tizimini almashtirish uchun mo'ljallangan. Ommaviy ishlab chiqarish 2006 yildan 2010 yilgacha rejalashtirilgan - dastlab AQSh, Buyuk Britaniya va Italiyaga etkazib berish rejalashtirilgan, ammo dastur NATOga a'zo mamlakatlarga etkazib berish uchun kengaytirilishi mumkin. Timet'dan Jon Barberning ta'kidlashicha, qurilishida katta miqdorda titan ishlatadigan harbiy texnika misollari Abramé tanki va Bradley jangovar mashinasidir. So'nggi ikki yil davomida NATO, AQSh va Buyuk Britaniya o'rtasida titandan qurol va mudofaa tizimlarida foydalanishni faollashtirish bo'yicha qo'shma dastur amalga oshirilmoqda. Bir necha bor ta'kidlanganidek, titan avtomobilsozlikda foydalanish uchun juda mos keladi, ammo bu yo'nalishning ulushi juda kam - iste'mol qilinadigan titanning umumiy hajmidan taxminan 1 yoki yiliga 500 tonna, italyan ma'lumotlariga ko'ra. Poggipolini kompaniyasi, titan komponentlari va Formula-1 va poyga mototsikllari uchun ehtiyot qismlar ishlab chiqaruvchisi. Ushbu kompaniyaning tadqiqot va ishlanmalar bo'limi boshlig'i Daniele Stoppolinining fikricha, ushbu bozor segmentida titanga bo'lgan talab 500 tonna darajasida, bu materialdan klapanlar, buloqlar, egzoz tizimlari, transmissiya qurilishida ommaviy foydalanish bilan. vallar, murvatlar yiliga deyarli 16 000 tonnagacha ko'tarilishi mumkin edi. Uning qo'shimcha qilishicha, uning kompaniyasi ishlab chiqarish xarajatlarini kamaytirish uchun titan murvatlarini avtomatlashtirilgan ishlab chiqarishni endigina rivojlantirishni boshlagan. Uning fikriga ko'ra, titandan foydalanish avtomobilsozlik sanoatida sezilarli darajada kengaymaydigan cheklovchi omillar talabning oldindan aytib bo'lmaydiganligi va xom ashyo etkazib berishning noaniqligidir. Shu bilan birga, avtomobil sanoatida titan uchun katta potentsial joy saqlanib qolmoqda, bu esa spiralli buloqlar va chiqindi gaz tizimlari uchun optimal og'irlik va quvvat xususiyatlarini birlashtiradi. Afsuski, Amerika bozorida titanning ushbu tizimlarda keng qo'llanilishi faqat Chevrolet Corvette Z06 yarim sport modeli bilan ajralib turadi, u hech qanday tarzda ommaviy avtomobil deb da'vo qila olmaydi. Biroq, yonilg'i tejamkorligi va korroziyaga chidamliligining davom etayotgan muammolari tufayli, bu sohada titanning istiqbollari saqlanib qolmoqda. Aerokosmik va harbiy bo'lmagan ilovalar bozorlarida tasdiqlash uchun yaqinda uning nomidan UNITI qo'shma korxonasi yaratildi, birlik so'zi o'ynaladi - birlik va Ti - davriy jadvaldagi titanning dunyoning bir qismi sifatida belgilanishi. yetakchi titan ishlab chiqaruvchilari - American Allegheny Technologies va rus VSMPO-Avisma. Bu bozorlar ataylab chiqarib tashlandi, dedi yangi kompaniya prezidenti Karl Moulton, chunki biz yangi kompaniyani titan qismlari va agregatlaridan, birinchi navbatda, neft-kimyo va elektr energiyasi ishlab chiqarishdan foydalanadigan tarmoqlar uchun yetakchi yetkazib beruvchiga aylantirish niyatidamiz. Bundan tashqari, biz sho'rsizlantirish qurilmalari, transport vositalari, iste'mol tovarlari va elektronika sohalarini faol bozorga chiqarish niyatidamiz. O'ylaymanki, bizning ishlab chiqarish quvvatlarimiz bir-birini yaxshi to'ldiradi - VSMPO yakuniy mahsulotlarni ishlab chiqarish uchun ajoyib imkoniyatlarga ega, Allegheny sovuq va issiq titan prokatlarini ishlab chiqarishda ajoyib an'analarga ega. UNITI ning titanium mahsulotlarining global bozoridagi ulushi 45 million funt sterling, taxminan 20,411 tonna bo'lishi kutilmoqda. Tibbiy asbob-uskunalar bozorini barqaror rivojlanayotgan bozor deb hisoblash mumkin - British Titanium International Group ma'lumotlariga ko'ra, butun dunyo bo'ylab turli implantlar va protezlardagi titanning yillik miqdori taxminan 1000 tonnani tashkil etadi va bu ko'rsatkich oshadi, chunki jarrohlik aralashuvi imkoniyatlari kengayadi. baxtsiz hodisalar yoki jarohatlardan keyin inson bo'g'imlari. Moslashuvchanlik, kuch, yengillikning aniq afzalliklaridan tashqari, titan inson organizmidagi to'qimalar va suyuqliklarga korroziya yo'qligi sababli biologik ma'noda tanaga juda mos keladi. Stomatologiyada protez va implantlardan foydalanish ham osmonga ko'tarildi - so'nggi o'n yil ichida uch marta, Amerika stomatologiya assotsiatsiyasiga ko'ra, asosan titaniumning xususiyatlariga bog'liq. Titandan arxitekturada foydalanish 25 yildan ko'proq vaqtga to'g'ri kelgan bo'lsa-da, uning bu sohada keng qo'llanilishi faqat 2013 yilda boshlangan. o'tgan yillar. BAAdagi Abu-Dabi aeroportining 2006 yilda tugallanishi rejalashtirilgan kengaytirilishi taxminan 680 tonna titandan 1,5 million funtgacha sarflanadi. Titandan foydalangan holda juda ko'p turli xil arxitektura va qurilish loyihalarini nafaqat rivojlangan AQSh, Kanada, Buyuk Britaniya, Germaniya, Shveytsariya, Belgiya, Singapurda, balki Misr va Peruda ham amalga oshirish rejalashtirilgan.
Iste'mol tovarlari bozori segmenti hozirda titan bozorining eng tez rivojlanayotgan segmentidir. 10 yil oldin bu segment titanium bozorining atigi 1-2 qismini tashkil etgan bo'lsa, bugungi kunda u bozorning 8-10 qismiga o'sdi. Umuman olganda, iste'mol tovarlari sanoatida titan iste'moli butun titan bozoridan taxminan ikki baravar ko'p o'sdi. Sportda titandan foydalanish eng uzoq muddatli bo'lib, iste'mol mahsulotlarida titandan foydalanishning eng katta ulushiga ega. Titanning sport anjomlaridagi mashhurligining sababi oddiy - bu har qanday boshqa metalldan ustun bo'lgan og'irlik va kuch nisbatini olish imkonini beradi. Velosipedlarda titandan foydalanish taxminan 25-30 yil oldin boshlangan va sport anjomlarida titandan birinchi foydalanish edi. Ti3Al-2,5V ASTM 9-darajali qotishma quvurlari asosan ishlatiladi.Titan qotishmalaridan tayyorlangan boshqa qismlarga tormoz, tishli tishli va o'tiradigan kamon kiradi. Golf klublarini ishlab chiqarishda titandan foydalanish birinchi marta 80-yillarning oxiri va 90-yillarning boshlarida Yaponiyadagi klub ishlab chiqaruvchilari tomonidan boshlangan. 1994-1995 yillargacha titanning ushbu qo'llanilishi AQSh va Evropada deyarli noma'lum edi. Callaway o'zining Ruger Titanium titanium tayoqchasini taqdim etganida, bu o'zgardi, "Buyuk Katta Berta". Callaway-ning aniq afzalliklari va puxta o'ylangan marketingi tufayli titan klublari bir zumda hitga aylandi. Qisqa vaqt ichida titan klublari golfchilarning kichik guruhining eksklyuziv va qimmatbaho jihozlaridan ko'pchilik golfchilar tomonidan keng qo'llanilishiga o'tdi va shu bilan birga po'lat klublardan qimmatroq. Men golf bozorining asosiy, mening fikrimcha, rivojlanish tendentsiyalarini keltirmoqchiman, u 4-5 yil qisqa vaqt ichida yuqori texnologiyali ishlab chiqarishdan ommaviy ishlab chiqarishga o'tib, yuqori mehnatga ega bo'lgan boshqa tarmoqlar yo'lidan o'tdi. kiyim-kechak, o'yinchoqlar va maishiy elektronika ishlab chiqarish kabi xarajatlar, golf klublari ishlab chiqarish eng arzon ishchi kuchiga ega mamlakatlarga birinchi bo'lib Tayvanga, keyin Xitoyga ketdi va endi fabrikalar Vetnam kabi arzonroq ishchi kuchiga ega mamlakatlarda qurilmoqda. va Tailand, titan, albatta, haydovchilar uchun ishlatiladi, bu erda uning yuqori sifatlari aniq ustunlik beradi va yuqori narxni oqlaydi. Biroq, titan keyingi klublarda hali juda keng qo'llanilmagan, chunki xarajatlarning sezilarli o'sishi o'yinning mos ravishda yaxshilanishi bilan qo'llab-quvvatlanmaydi.Hozirgi vaqtda haydovchilar asosan zarb qilingan zarba yuzasi, zarb qilingan yoki quyma ustki va ustki qismi bilan ishlab chiqariladi. quyma pastki.Yaqinda Professional Golf Assotsiatsiyasi ROA qaytarilish omili deb ataladigan yuqori chegarani oshirishga ruxsat berdi, shu sababli barcha klub ishlab chiqaruvchilari zarba yuzasining bahor xususiyatlarini oshirishga harakat qilishadi. Buning uchun zarba yuzasining qalinligini kamaytirish va buning uchun SP700, 15-3-3-3 va VT-23 kabi kuchliroq qotishmalardan foydalanish kerak. Endi titan va uning qotishmalaridan boshqa sport anjomlarida foydalanishga to'xtalib o'tamiz. Poyga velosipedi quvurlari va boshqa qismlari ASTM 9-sinf Ti3Al-2.5V qotishmasidan tayyorlangan. Sho'ng'in pichoqlarini ishlab chiqarishda hayratlanarli darajada katta miqdordagi titanium qatlam ishlatiladi. Ko'pgina ishlab chiqaruvchilar Ti6Al-4V qotishmasidan foydalanadilar, ammo bu qotishma boshqa kuchli qotishmalar kabi pichoqning chekka chidamliligini ta'minlamaydi. Ba'zi ishlab chiqaruvchilar BT23 qotishmasidan foydalanishga o'tishmoqda.
Titan skuba pichoqlarining chakana narxi taxminan 70-80 dollarni tashkil qiladi. Quyma titan taqalari po'lat bilan solishtirganda og'irlikni sezilarli darajada kamaytirishni ta'minlaydi, shu bilan birga zarur quvvatni ta'minlaydi. Afsuski, titandan bunday foydalanish amalga oshmadi, chunki titan taqalari uchqunlanib, otlarni qo'rqitdi. Birinchi muvaffaqiyatsiz tajribalardan keyin titan taqalaridan foydalanishga ko'pchilik rozi bo'ladi. Kaliforniyaning Nyuport-Bich shahrida joylashgan Titanium Beach, Kaliforniya Nyuport-Bich, Ti6Al-4V qotishma skeyt pichoqlarini ishlab chiqdi. Afsuski, bu erda yana muammo pichoqlar chetining chidamliligidir. Menimcha, agar ishlab chiqaruvchilar 15-3-3-3 yoki BT-23 kabi kuchliroq qotishmalardan foydalansa, bu mahsulot yashash imkoniyatiga ega. Titan alpinizm va piyoda sayr qilishda juda keng qo'llaniladi, alpinistlar va sayyohlar ryukzaklarida olib yuradigan deyarli barcha buyumlar uchun shishalar, chakana 20-30 dollarlik chashkalar, chakana savdo uchun 50 dollarga yaqin pazandalik to'plamlari, 1 va 2-darajali titandan tayyorlangan ovqat idishlari. Boshqa misollar toqqa chiqish va piyoda yurish uskunalari ixcham pechkalar, chodir tokchalari va o'rnatish moslamalari, muz boltalari va muz vintlaridir. Qurol ishlab chiqaruvchilari yaqinda sport otishmalari uchun ham, huquqni muhofaza qilish organlari uchun ham titanli to'pponcha ishlab chiqarishni boshladilar.
Maishiy elektronika - bu titan uchun juda yangi va tez rivojlanayotgan bozor. Ko'pgina hollarda, iste'molchi elektronikasida titandan foydalanish nafaqat uning ajoyib xususiyatlari, balki mahsulotlarning jozibali ko'rinishi bilan ham bog'liq. Ticari sof 1-darajali titan noutbuklar, mobil telefonlar, plazma tekis ekranli televizorlar va boshqa elektron jihozlar uchun korpuslar tayyorlash uchun ishlatiladi. Dinamik qurilishida titandan foydalanish yaxshi akustik xususiyatlarni ta'minlaydi, chunki titan po'latdan engilroq bo'lib, akustik sezgirlikni oshiradi. Bozorga birinchi marta yapon ishlab chiqaruvchilari tomonidan taqdim etilgan titan soatlari hozirda eng arzon va tan olingan iste'molchi titan mahsulotlaridan biri hisoblanadi. An'anaviy va taqiladigan zargarlik buyumlarini ishlab chiqarishda titanning jahon iste'moli bir necha o'nlab tonnalarda o'lchanadi. Borgan sari titanni topishingiz mumkin nikoh uzuklari, va, albatta, tanada zargarlik buyumlarini kiygan odamlar shunchaki titandan foydalanishga majburdirlar. Titanium dengiz mahkamlagichlari va armatura ishlab chiqarishda keng qo'llaniladi, bu erda yuqori korroziyaga chidamlilik va kuchning kombinatsiyasi juda muhimdir. Los-Anjelesda joylashgan Atlas Ti VTZ-1 qotishmasida ushbu mahsulotlarning keng assortimentini ishlab chiqaradi. Asboblar ishlab chiqarishda titandan foydalanish birinchi marta Sovet Ittifoqida 80-yillarning boshlarida boshlangan, o'shanda hukumat ko'rsatmasiga binoan ishchilarning mehnatini engillashtirish uchun engil va qulay asboblar ishlab chiqarilgan. Sovet titan ishlab chiqarish giganti Verxne-Saldinskoye metallni qayta ishlash ishlab chiqarish birlashmasi o'sha paytda titandan belkuraklar, mixlar, o'rnatishlar, lyuklar va kalitlarni ishlab chiqargan.
Keyinchalik yapon va amerika asbob ishlab chiqaruvchilari o'z mahsulotlarida titandan foydalanishni boshladilar. Yaqinda VSMPO Boeing bilan titan plitalarini yetkazib berish bo'yicha shartnoma imzoladi. Ushbu shartnoma, shubhasiz, Rossiyada titan ishlab chiqarishni rivojlantirishga juda foydali ta'sir ko'rsatdi. Titan ko'p yillar davomida tibbiyotda keng qo'llanilgan. Afzalliklar - kuch, korroziyaga chidamlilik va eng muhimi, ba'zi odamlar zanglamaydigan po'latlarning zarur tarkibiy qismi bo'lgan nikelga allergiyaga ega, hech kim titanga alerjisi yo'q. Amaldagi qotishmalar savdo sifatida sof titan va Ti6-4Eli. Titan jarrohlik asboblari, ichki va tashqi protezlarni, shu jumladan yurak qopqog'i kabi muhim protezlarni ishlab chiqarishda ishlatiladi. Qo'ltiq tayoqchalari va aravachalari titandan qilingan. San'atda titandan foydalanish 1967 yilda, Moskvada birinchi titan yodgorligi o'rnatilgandan boshlangan.
Ayni paytda deyarli barcha qit'alarda ko'plab titan yodgorliklari va binolari, shu jumladan Bilbaoda me'mor Frank Geri tomonidan qurilgan Guggenxaym muzeyi kabi mashhur obidalar qurilgan. Materialning rangi, tashqi ko'rinishi, mustahkamligi va korroziyaga chidamliligi bilan san'at ahli orasida juda mashhur. Shu sabablarga ko'ra titan esdalik sovg'alari va zargarlik buyumlari uchun galantereyada qo'llaniladi, u erda kumush va hatto oltin kabi qimmatbaho metallar bilan muvaffaqiyatli raqobatlashadi. . RTi'dan Martin Prokoning so'zlariga ko'ra, AQShda titanium shimgichning o'rtacha narxi bir funt uchun 3,80, Rossiyada bir funt uchun 3,20. Bundan tashqari, metallning narxi tijorat aerokosmik sanoatining tsiklikligiga juda bog'liq. Agar titan ishlab chiqarish va qayta ishlash, chiqindilarni qayta ishlash va eritish texnologiyalari xarajatlarini kamaytirish yo'llari topilsa, ko'plab loyihalarning rivojlanishi keskin tezlashishi mumkin, dedi Germaniyaning Deutshe Titan kompaniyasining boshqaruvchi direktori Markus Xolz. British Titanium, titanium mahsulotining kengayishi yuqori ishlab chiqarish xarajatlari bilan to'xtatilayotganiga rozi bo'ladi va titanni ommaviy ishlab chiqarishdan oldin ko'plab yaxshilanishlarni amalga oshirish kerak. zamonaviy texnologiyalar.
Ushbu yo'nalishdagi qadamlardan biri metall titan va qotishmalarni ishlab chiqarish uchun yangi elektrolitik jarayon bo'lgan FFC deb ataladigan jarayonni ishlab chiqish bo'lib, uning narxi sezilarli darajada past bo'ladi. Daniele Stoppolinining so'zlariga ko'ra, titan sanoatidagi umumiy strategiya har bir yangi bozor uchun eng mos qotishmalarni, ishlab chiqarish texnologiyasini ishlab chiqishni va titaniumni qo'llashni talab qiladi.
Manbalar
Vikipediya - Bepul entsiklopediya, Vikipediya
metotech.ru - Metotexnika
housetop.com - Uy tepasi
atomsteel.com - Atom texnologiyasi
domremstroy.ru - DomRemStroy
Titan yaxshi qattiqlikka ega bo'lgan, ammo past kuchga ega bo'lgan metall bo'lganligi sababli, titan asosidagi qotishmalar sanoat ishlab chiqarishida keng tarqaldi. Turli xil don tuzilishiga ega bo'lgan qotishmalar kristall panjaraning tuzilishi va turi bo'yicha farqlanadi.
Ular ishlab chiqarish jarayonida ma'lum harorat rejimlarini ta'minlash orqali olinishi mumkin. Va titanga turli xil qotishma elementlarni qo'shish orqali yuqori operatsion va texnologik xususiyatlar bilan tavsiflangan qotishmalarni olish mumkin.
Qo'shish paytida qotishma elementlari va har xil turlari titanga asoslangan tuzilmalardagi kristall panjaralar sof metallga qaraganda yuqoriroq bo'lishi mumkin issiqlikka chidamlilik va quvvat. Shu bilan birga, hosil bo'lgan tuzilmalar past zichlik, yaxshi korroziyaga qarshi xususiyatlar va yaxshi plastiklik bilan ajralib turadi, bu esa ulardan foydalanish doirasini kengaytiradi.
Titanning xususiyatlari
Titan - birlashtiruvchi engil metall yuqori qattiqlik va past kuch bu esa uni qayta ishlashni qiyinlashtiradi. Erish harorati bu materialning o'rtacha 1665 ° S. Material past zichlik (4,5 g / sm3) va yaxshi korroziyaga qarshi qobiliyat bilan tavsiflanadi.
Materialning yuzasida qalinligi bir necha nm bo'lgan oksid plyonkasi hosil bo'ladi, bu korroziya jarayonlarini istisno qiladi titan dengiz va chuchuk suvda, atmosferada, organik kislotalar bilan oksidlanishda, kavitatsiya jarayonlarida va kuchlanish ostidagi tuzilmalarda.
Oddiy holatda materialning issiqlikka chidamliligi yo'q, u xona haroratida emirilish fenomeni bilan tavsiflanadi. Biroq, sovuq va chuqur sovuq sharoitida material yuqori quvvat xususiyatlari bilan ajralib turadi.
Titan past elastiklik moduliga ega, bu esa uni qattiqlikni talab qiladigan tuzilmalarni ishlab chiqarish uchun ishlatishni cheklaydi. Sof holatda metall yuqori nurlanishga qarshi xususiyatlarga ega va magnit xususiyatlarga ega emas.
Titan yaxshi plastik xususiyatlari bilan ajralib turadi va ishlov berish oson xona haroratida va undan yuqori. Titan va uning birikmalaridan tayyorlangan payvandlangan tikuvlar egiluvchanlik va mustahkamlikka ega. Shu bilan birga, material harorat ko'tarilganda yuzaga keladigan beqaror kimyoviy holatda bo'lgan gazlarni singdirishning intensiv jarayonlari bilan tavsiflanadi. Titan, qaysi gaz bilan birlashishiga qarab, gidrid, oksid, karbid birikmalarini hosil qiladi, bu uning texnologik xususiyatlariga yomon ta'sir qiladi.
Material xarakterlanadi yomon ishlov berish qobiliyati, uni amalga oshirish natijasida u qisqa vaqt ichida asbobga yopishadi, bu uning resursini kamaytiradi. Titanni kesish yo'li bilan ishlov berish yuqori besleme tezligida, past ishlov berish tezligida va kesishning sezilarli chuqurligida intensiv sovutish yordamida mumkin. Bundan tashqari, qayta ishlash uchun asbob sifatida yuqori tezlikda po'lat tanlanadi.
Material yuqori kimyoviy faollik bilan ajralib turadi, bu eritish, titanni quyish yoki boshq payvandlashda inert gazlardan foydalanishga olib keladi.
Foydalanish vaqtida titanium mahsulotlari ish haroratining oshishi bilan gazlarning mumkin bo'lgan emilimidan himoyalangan bo'lishi kerak.
titanium qotishmalari
Quyidagi kabi qotishma elementlar qo'shilgan titan asosidagi tuzilmalar:
Titan guruhining qotishmalarini deformatsiyalash natijasida olingan tuzilmalar mexanik ishlov berishdan o'tadigan mahsulotlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Quvvatiga ko'ra ular ajralib turadi:
- Kuchliligi 1000MPa dan ortiq bo'lgan yuqori quvvatli materiallar;
- 500 dan 1000 MPa gacha bo'lgan qiymatlar oralig'ida o'rtacha quvvatli tuzilmalar;
- Kam quvvatli materiallar, quvvati 500MPa dan past.
Foydalanish sohasi bo'yicha:
- Korroziyaga chidamli tuzilmalar.
- Qurilish materiallari;
- Issiqlikka chidamli tuzilmalar;
- Yuqori sovuqqa chidamli tuzilmalar.
Qotishmalarning turlari
Tarkibga kiritilgan qotishma elementlarga ko'ra, qotishmalarning oltita asosiy turi ajratiladi.
Qotishmalar a-qotishmalar turi
Qotishmalar a-qotishmalar turi qotishma uchun ariza bilan titan asosida alyuminiy, qalay, sirkoniy, kislorod xarakterlanadi yaxshi payvandlanishi, titanning muzlash nuqtasini pasaytiradi va uning suyuqligini oshiradi. Bu xususiyatlar a-qotishma deb ataladiganlardan foydalanishga imkon beradi shaklli shaklda yoki qismlarni quyishda blankalarni olish uchun. Ushbu turdagi mahsulotlar yuqori issiqlik barqarorligiga ega, bu ularni muhim qismlarni ishlab chiqarish uchun ishlatishga imkon beradi, 400 ° S gacha bo'lgan harorat sharoitida ishlash.
Eng kam miqdordagi qotishma elementlar bilan aralashmalar texnik titan deb ataladi. Bu yaxshi termal barqarorlik bilan ajralib turadi va turli xil mashinalarda payvandlash ishlarini bajarishda mukammal payvandlash xususiyatlariga ega. Materiallar kesish imkoniyati uchun qoniqarli xususiyatlarga ega. Issiqlik bilan ishlov berish yordamida ushbu turdagi qotishmalarning kuchini oshirish tavsiya etilmaydi, bu turdagi materiallar tavlanishdan keyin qo'llaniladi. Zirkonyum o'z ichiga olgan qotishmalar eng yuqori narxga ega va yuqori darajada ishlab chiqariladi.
Qotishma etkazib berish shakllari sim, quvurlar, rulonli barlar, zarblar shaklida taqdim etiladi. Ushbu sinfning eng ko'p ishlatiladigan materiali VT5-1 qotishmasidir, o'rtacha quvvat, 450 ° S gacha bo'lgan issiqlikka chidamliligi va past va o'ta past haroratlarda ishlashda mukammal ishlash bilan tavsiflanadi. Ushbu qotishmani termal usullar bilan mustahkamlash amalda qo'llanilmaydi, ammo uni past haroratlarda ishlatish uchun minimal miqdordagi qotishma materiallar kerak bo'ladi.
Qotishmalar b-qotishmalar turi
b-tipli qotishmalar titanni qotishma orqali olinadi vanadiy, molibden, nikel, bu holda, hosil bo'lgan tuzilmalar xarakterlanadi kuchaygan a-qotishmalarga nisbatan xona haroratidan salbiy haroratgacha bo'lgan diapazonda. Ulardan foydalanganda materialning issiqlikka chidamliligi oshadi, uning harorat barqarorligi, ammo plastmassani kamaytirish ushbu guruh qotishmalarining xususiyatlari.
Barqaror xususiyatlarni olish uchun ushbu guruhning qotishmalari bo'lishi kerak sezilarli miqdorda doping belgilangan elementlar. Ushbu materiallarning yuqori narxiga asoslanib, ushbu guruhning tuzilmalari keng sanoat taqsimotiga ega emas. Ushbu guruhning qotishmalari emirilishga chidamliligi, kuchini oshirish imkoniyati bilan tavsiflanadi turli yo'llar bilan, mexanik ishlov berish imkoniyati. Biroq, ish harorati ko'tariladi 300°S ushbu guruhning qotishmalari olinadi mo'rtlik.
Psevdo a-qotishmalar
Psevdo a-qotishmalar, ularning ko'pchiligi qotishma elementlari b guruhining 5% gacha elementlari qo'shilgan a-fazali komponentlar. Qotishmalarda b-fazaning mavjudligi a-guruhning qotishma elementlarining afzalliklariga plastiklik xususiyatini qo'shadi. Ushbu qotishma guruhining issiqlikka chidamliligini oshirish alyuminiy, kremniy va tsirkonyum yordamida amalga oshiriladi. Ro'yxatdagi elementlarning oxirgisi qotishma strukturasidagi b-fazaning erishiga ijobiy ta'sir ko'rsatadi. Biroq, bu qotishmalarda ham bor cheklovlar, ular orasida yaxshi vodorodning titan tomonidan so'rilishi va vodorodning mo'rtlashishi mumkin bo'lgan gidridlarning hosil bo'lishi. Vodorod birikmada gidrid faza shaklida mahkamlanadi, qotishmaning yopishqoqligi va plastik xususiyatlarini pasaytiradi va bo'g'inning mo'rtligini oshirishga yordam beradi.Ushbu guruhning eng keng tarqalgan materiallaridan biri. titanium qotishma markasi VT18, 600 ° S gacha bo'lgan issiqlikka chidamlilik, yaxshi plastiklik xususiyatlariga ega. Ushbu xususiyatlar materialdan foydalanishga imkon beradi samolyot sanoatida kompressor qismlarini ishlab chiqarish. Materialni issiqlik bilan ishlov berish 1000 ° C haroratda keyingi havo sovutish yoki ikki marta tavlanishni o'z ichiga oladi, bu uning yirtiqqa chidamliligini 15% ga oshirish imkonini beradi.
Psevdo b-qotishmalar
Psevdo b-qotishmalar faqat b-fazaning mavjudligi bilan so'ndirish yoki normalizatsiyadan keyin mavjudligi bilan tavsiflanadi. Yuvish holatida bu qotishmalarning tuzilishi b guruhining muhim miqdordagi qotishma komponentlari bilan a-faza bilan ifodalanadi. Ushbu qotishmalar xarakterlidir titanium birikmalari orasida eng yuqori o'ziga xos quvvat ko'rsatkichi, past termal barqarorlikka ega. Bundan tashqari, ushbu guruhning qotishmalari vodorod ta'sirida mo'rtlikka juda kam sezgir, ammo ular uglerod va kislorod tarkibiga juda sezgir bo'lib, bu qotishmaning egiluvchanligi va egiluvchanligining pasayishiga ta'sir qiladi. Ushbu qotishmalar zaif payvandlanish qobiliyati, kompozitsiyaning heterojenligi tufayli mexanik xususiyatlarning keng doirasi bilan ajralib turadi. past barqarorlik ishda yuqori haroratlarda.Qotishmani chiqarish shakli choyshablar, zarblar, novdalar va metall chiziqli metall bilan ifodalanadi, 350 ° C dan yuqori bo'lmagan haroratlarda uzoq vaqt davomida foydalanish tavsiya etiladi. Bunday qotishma misoli BT 35, bu harorat ta'sirida bosim bilan ishlov berish bilan tavsiflanadi. Qattiqlashgandan so'ng, material yuqori plastik xususiyatlar va sovuq holatda deformatsiyalanish qobiliyati bilan ajralib turadi. Ushbu qotishma uchun qarish operatsiyasini bajarish yuqori yopishqoqlik mavjudligida bir necha marta qattiqlashishga olib keladi.
a+b tipidagi qotishmalar
a+b tipidagi qotishmalar 1 va 3-guruh qotishmalariga nisbatan gidritlar ta'sirida intermetalik birikmalarning mumkin bo'lgan qo'shilishi bilan ajralib turadi. Bundan tashqari, ular a-guruh qotishmalari bilan solishtirganda turli usullardan foydalangan holda ko'proq ishlab chiqarish va ishlov berish qulayligi bilan ajralib turadi. Ushbu turdagi materiallar yordamida payvandlashda payvand chokining egiluvchanligini oshirish uchun operatsiya tugagandan so'ng tavlanish talab qilinadi. Ushbu guruhning materiallari chiziqlar, lavhalar, zarblar, shtamplar va barlar shaklida ishlab chiqariladi. Ushbu guruhdagi eng keng tarqalgan material qotishma VT6, issiqlik bilan ishlov berish jarayonida yaxshi deformatsiyalanishi, vodorodning mo'rtlashishi ehtimolini kamaytirish bilan tavsiflanadi. Ushbu materialdan samolyot podshipnik qismlari va issiqlikka chidamli mahsulotlar ishlab chiqaradi aviatsiyada dvigatel kompressorlari uchun. Tavlangan yoki issiqlik bilan qattiqlashtirilgan VT6 qotishmalaridan foydalanish qo'llaniladi. Masalan, yupqa devorli profil yoki choyshab blankalarining qismlari 800 ° C haroratda tavlanadi, keyin havoda sovutiladi yoki pechda qoldiriladi.
Intermetalik birikmalarga asoslangan titan qotishmalari.
Intermetalllar ikkita metalning qotishmasi bo'lib, ulardan biri titandir.
Mahsulotlarni qabul qilish
Haroratning oshishi bilan titanium qotishmalarining yuqori faolligini hisobga olgan holda, faol gazlarning cheklangan kirish sharoitida maxsus metall qoliplarda amalga oshiriladigan quyish yo'li bilan olingan tuzilmalar. Quyma yo'li bilan olingan qotishmalar deformatsiya natijasida olingan qotishmalarga qaraganda yomonroq xususiyatlarga ega. Ushbu turdagi qotishmalar uchun quvvatni oshirish uchun issiqlik bilan ishlov berish amalga oshirilmaydi, chunki u ushbu tuzilmalarning plastisiyasiga sezilarli ta'sir ko'rsatadi.
Titan (titan), Ti, D. I. Mendeleyev davriy elementlar tizimining IV guruhining kimyoviy elementi. Tartib raqami 22, atom og'irligi 47,90. 5 ta barqaror izotopdan iborat; sun'iy ravishda radioaktiv izotoplar ham olingan.
1791 yilda ingliz kimyogari V. Gregor Menakan shahridan (Angliya, Kornuoll) qumdan yangi "yer" topdi, uni Menakanniki deb ataydi. 1795 yilda nemis kimyogari M. Klairot rutil mineralida hali noma'lum erni topdi, uning metallini Titan [yunoncha. mifologiya, titanlar Uran (Osmon) va Gaia (Yer) bolalari]. 1797 yilda Klaprot bu yerning V. Gregor tomonidan kashf etilgani bilan o'xshashligini isbotladi. Sof titan 1910 yilda amerikalik kimyogar Hunter tomonidan titan tetraxloridni natriy bilan temir bombada kamaytirish orqali ajratilgan.
Tabiatda bo'lish
Titan tabiatdagi eng keng tarqalgan elementlardan biri bo'lib, uning er qobig'idagi miqdori 0,6% (og'irlik). U asosan TiO 2 dioksidi yoki uning birikmalari - titanatlar shaklida bo'ladi. 60 dan ortiq minerallar maʼlum boʻlib, ular orasida titan ham bor.U tuproqda, hayvon va oʻsimlik organizmlarida ham uchraydi. Ilmenit FeTiO 3 va rutil TiO 2 titan ishlab chiqarish uchun asosiy xom ashyo bo'lib xizmat qiladi. Titan manbasi sifatida eritish shlaklari muhim ahamiyat kasb etmoqda titan magnetitlari va ilmenit.
Fizikaviy va kimyoviy xossalari
Titan ikki holatda mavjud: amorf - quyuq kulrang kukun, zichligi 3,392-3,395 g / sm 3 va kristalli, zichligi 4,5 g / sm 3. Kristalli titanium uchun ikkita modifikatsiya 885 ° da o'tish nuqtasi bilan ma'lum (885 ° dan past, barqaror olti burchakli shakl, yuqorida - kubik); t° pl taxminan 1680°; t° kip 3000° dan yuqori. Titan gazlarni (vodorod, kislorod, azot) faol ravishda o'zlashtiradi, bu esa uni juda mo'rt qiladi. Texnik metall issiq bosim bilan ishlov berishga mos keladi. Mukammal sof metall sovuq haddelenmiş bo'lishi mumkin. Oddiy haroratda havoda titan o'zgarmaydi, qizdirilganda u Ti 2 O 3 oksidi va TiN nitridi aralashmasini hosil qiladi. Qizil issiqlikda kislorod oqimida u TiO 2 dioksidigacha oksidlanadi. Yuqori haroratlarda uglerod, kremniy, fosfor, oltingugurt va boshqalar bilan reaksiyaga kirishadi.Dengiz suvi, nitrat kislota, nam xlor, organik kislotalar va kuchli ishqorlarga chidamli. U sulfat, xlorid va gidroflorik kislotalarda, eng yaxshisi HF va HNO 3 aralashmasida eriydi. Kislotalarga oksidlovchi moddaning qo'shilishi metallni xona haroratida korroziyadan himoya qiladi. Tetravalent titan galogenidlari, TiCl 4 bundan mustasno - kristall jismlar, suvli eritmada eruvchan va uchuvchan, gidrolizlangan, murakkab birikmalar hosil bo'lishiga moyil bo'lib, ulardan kaliy florotitanat K 2 TiF 6 texnologiya va tahliliy amaliyotda muhim ahamiyatga ega. TiC karbid va TiN nitridi katta ahamiyatga ega - metallga o'xshash moddalar, ular yuqori qattiqlik (titan karbid karborunddan qattiqroq), refrakterlik (TiC, t ° pl = 3140 °; TiN, t ° pl = 3200 °) bilan ajralib turadi. va yaxshi elektr o'tkazuvchanligi.
Kimyoviy element raqami 22. Titan.
Titanning elektron formulasi: 1s 2 |2s 2 2p 6 |3s 2 3p 6 3d 2 |4s 2 .
Kimyoviy elementlarning davriy tizimidagi titanning seriya raqami D.I. Mendeleev - 22. Element raqami hovlining zaryadini ko'rsatadi, shuning uchun titanning yadro zaryadi +22, yadro massasi 47,87. Titan to'rtinchi davrda, ikkinchi darajali kichik guruhda. Davr raqami elektron qatlamlar sonini ko'rsatadi. Guruh raqami valentlik elektronlar sonini bildiradi. Yon kichik guruh titanning d-elementlarga tegishli ekanligini ko'rsatadi.
Titan tashqi qatlamning s-orbitalida ikkita valentlik elektronga va oldingi tashqi qatlamning d-orbitalida ikkita valent elektronga ega.
Har bir valentlik elektron uchun kvant raqamlari:
4s4sGalogenlar va vodorod bilan Ti(IV) sp 3 → q 4 gibridlanish turiga ega bo'lgan TiX 4 tipidagi birikmalarni hosil qiladi.
Titan metalldir. d-guruhning birinchi elementi. Eng barqaror va keng tarqalgan Ti +4. Oksidlanish darajasi past bo'lgan birikmalar ham bor -Ti 0, Ti -1, Ti +2, Ti +3, lekin bu birikmalar havo, suv yoki boshqa reagentlar bilan oson oksidlanadi Ti +4. To'rt elektronning ajralishi juda ko'p energiya talab qiladi, shuning uchun Ti +4 ioni haqiqatda mavjud emas va Ti(IV) birikmalari odatda kovalent bog'larni o'z ichiga oladi.Ti(IV) qaysidir jihatlari bilan -Si, Ge, Sn elementlariga o'xshaydi. va Pb, ayniqsa Sn bilan.
uchun eng muhimi Milliy iqtisodiyot yengillik va kuchni birlashtirgan qotishmalar va metallar bo'lgan va hozir ham mavjud. Titan ushbu toifadagi materiallarga tegishli va qo'shimcha ravishda mukammal korroziyaga chidamliligiga ega.
Titan - 4-davrning 4-guruhining o'tish metalli. Uning molekulyar og'irligi atigi 22 ni tashkil etadi, bu materialning engilligini ko'rsatadi. Shu bilan birga, modda ajoyib kuch bilan ajralib turadi: barcha strukturaviy materiallar orasida eng yuqori o'ziga xos kuchga ega titandir. Rangi kumushrang oq.
Titan nima, quyidagi videoda aytiladi:
Kontseptsiya va xususiyatlar
Titan juda keng tarqalgan - u er qobig'idagi tarkibi bo'yicha 10-o'rinni egallaydi. Biroq, faqat 1875 yilda haqiqiy sof metall ajratilgan. Bundan oldin, modda yoki aralashmalar bilan olingan yoki uning birikmalari metall titan deb nomlangan. Bu chalkashlik metall birikmalari metallning o'zidan ancha oldin ishlatilganligiga olib keldi.
Bu materialning o'ziga xosligi bilan bog'liq: eng ahamiyatsiz aralashmalar moddaning xususiyatlariga sezilarli darajada ta'sir qiladi, ba'zida uni o'ziga xos fazilatlaridan butunlay mahrum qiladi.
Shunday qilib, boshqa metallarning eng kichik qismi titanni issiqlikka chidamliligidan mahrum qiladi, bu uning qimmatli fazilatlaridan biridir. Va metall bo'lmagan kichik qo'shilish bardoshli materialni mo'rt va foydalanish uchun yaroqsiz holga keltiradi.
Bu xususiyat darhol hosil bo'lgan metallni 2 guruhga ajratdi: texnik va toza.
- Birinchidan Titanium hech qachon oxirgi sifatini yo'qotmagani uchun mustahkamlik, yengillik va korroziyaga chidamlilik eng zarur bo'lgan hollarda qo'llaniladi.
- Yuqori tozalikdagi material juda ishlaydigan material kerak bo'lganda ishlatiladi og'ir yuklar va yuqori haroratlar, lekin ayni paytda engillik bilan ajralib turadi. Bu, albatta, samolyot va raketa fanidir.
Moddaning ikkinchi o'ziga xos xususiyati anizotropiyadir. Uning ba'zi jismoniy sifatlari kuchlarning qo'llanilishiga qarab o'zgaradi, ularni qo'llashda e'tiborga olish kerak.
Oddiy sharoitlarda metall inertdir, dengiz suvida ham, dengiz yoki shahar havosida ham korroziyaga uchramaydi. Bundan tashqari, bu eng biologik inert moddadir, shuning uchun titan protezlari va implantlari tibbiyotda keng qo'llaniladi.
Shu bilan birga, harorat ko'tarilishi bilan u kislorod, azot va hatto vodorod bilan reaksiyaga kirisha boshlaydi va gazlarni suyuqlik shaklida o'zlashtiradi. Ushbu noxush xususiyat metallning o'zini olish va uning asosida qotishmalarni ishlab chiqarishni juda qiyinlashtiradi.
Ikkinchisi faqat vakuum uskunasidan foydalanganda mumkin. Eng murakkab ishlab chiqarish jarayoni juda keng tarqalgan elementni juda qimmatga aylantirdi.
Boshqa metallar bilan bog'lanish
Titan boshqa ikkita taniqli konstruktiv materiallar - alyuminiy va temir, aniqrog'i, temir qotishmalari o'rtasida oraliq o'rinni egallaydi. Ko'p jihatdan, metall o'zining "raqobatchilaridan" ustundir:
- titanning mexanik kuchi temirdan 2 barobar, alyuminiydan esa 6 baravar yuqori. Bunday holda, haroratning pasayishi bilan quvvat kuchayadi;
- korroziyaga chidamliligi temir va hatto alyuminiydan ancha yuqori;
- da normal harorat titan inertdir. Biroq, u 250 S ga ko'tarilganda, u vodorodni o'zlashtira boshlaydi, bu esa xususiyatlarga ta'sir qiladi. Kimyoviy faollik jihatidan u magniydan past, ammo, afsuski, u temir va alyuminiydan ustundir;
- metall elektr tokini ancha zaif o'tkazadi: uning elektr qarshiligi temirdan 5 baravar, alyuminiydan 20 baravar va magniydan 10 baravar yuqori;
- issiqlik o'tkazuvchanligi ham ancha past: temir 1 dan 3 marta va alyuminiydan 12 marta kamroq. Biroq, bu xususiyat termal kengayishning juda past koeffitsientiga olib keladi.
Afzalliklari va kamchiliklari
Aslida, titanning ko'plab kamchiliklari bor. Ammo kuch va yengillikning uyg'unligi shunchalik talabga egaki, na murakkab ishlab chiqarish usuli, na alohida tozalikka bo'lgan ehtiyoj metall iste'molchilarini to'xtatmaydi.
Moddaning shubhasiz afzalliklari quyidagilardan iborat:
- past zichlik, bu juda oz vazn degan ma'noni anglatadi;
- titan metallining o'zi va uning qotishmalarining ajoyib mexanik kuchi. Haroratning oshishi bilan titanium qotishmalari barcha alyuminiy va magniy qotishmalaridan ustun turadi;
- kuch va zichlik nisbati - o'ziga xos kuch, 30-35 ga etadi, bu eng yaxshi konstruktiv po'latlardan deyarli 2 baravar yuqori;
- havoda titan yupqa oksidli qatlam bilan qoplangan, bu esa mukammal korroziyaga chidamliligini ta'minlaydi.
Metallning kamchiliklari ham bor:
- Korroziyaga chidamlilik va harakatsizlik faqat faol bo'lmagan sirt mahsulotlariga tegishli. Masalan, titan changi yoki talaşlari o'z-o'zidan yonadi va 400 S haroratda yonadi;
- titanium metallni olishning juda murakkab usuli juda yuqori narxni ta'minlaydi. Materiallar temirdan ancha qimmatroq yoki;
- haroratning oshishi bilan atmosfera gazlarini singdirish qobiliyati qotishmalarni eritish va olish uchun vakuum uskunasidan foydalanishni talab qiladi, bu ham xarajatlarni sezilarli darajada oshiradi;
- titan zaif antifriksion xususiyatlarga ega - u ishqalanish uchun ishlamaydi;
- metall va uning qotishmalari vodorod korroziyasiga moyil, buning oldini olish qiyin;
- titanni qayta ishlash qiyin. Isitish paytida fazaga o'tish tufayli uni payvandlash ham qiyin.
Titan varaq (foto)
Xususiyatlari va xususiyatlari
Tozalikka juda bog'liq. Ma'lumotnoma ma'lumotlari, albatta, sof metallni tasvirlaydi, ammo texnik titanning xususiyatlari sezilarli darajada farq qilishi mumkin.
- Metallning zichligi 4,41 dan 4,25 g / sm3 gacha qizdirilganda kamayadi.Fazaviy o'tish zichlikni faqat 0,15% ga o'zgartiradi.
- Metallning erish nuqtasi 1668 C. Qaynash harorati 3227 S. Titan o'tga chidamli moddadir.
- O'rtacha valentlik kuchi 300-450 MPa ni tashkil qiladi, ammo bu ko'rsatkichni qotib qolish va qarish, shuningdek, qo'shimcha elementlarni kiritish orqali 2000 MPa ga oshirish mumkin.
- HB shkalasida qattiqlik 103 ga teng va bu chegara emas.
- Titanning issiqlik sig'imi past - 0,523 kJ / (kg K).
- Maxsus elektr qarshiligi - 42,1 10 -6 ohm sm.
- Titan - paramagnet. Haroratning pasayishi bilan uning magnit sezuvchanligi pasayadi.
- Umuman olganda, metall egiluvchanlik va egiluvchanlik bilan ajralib turadi. Biroq, bu xususiyatlar qotishma tarkibidagi kislorod va azotdan kuchli ta'sir ko'rsatadi. Ikkala element ham materialni mo'rt qiladi.
Modda ko'plab kislotalarga, shu jumladan nitratga, past konsentratsiyadagi sulfatga va formikdan tashqari deyarli barcha organik kislotalarga chidamli. Bu sifat titan kimyo, neft-kimyo, qog'oz sanoati va hokazolarda talabga ega bo'lishini ta'minlaydi.
Tuzilishi va tarkibi
Titan - garchi o'tish metalli va uning elektr qarshiligi past bo'lsa ham, u metall bo'lib, elektr tokini o'tkazadi, ya'ni tartibli tuzilmani anglatadi. Muayyan haroratga qizdirilganda struktura o'zgaradi:
- 883 C gacha, a-faza 4,55 g / kub zichlik bilan barqaror. qarang. U zich olti burchakli panjara bilan ajralib turadi. Kislorod bu fazada interstitsial eritmalar hosil bo'lishi bilan eriydi va a-modifikatsiyani barqarorlashtiradi - harorat chegarasini itarib yuboradi;
- 883 C dan yuqori bo'lsa, tana markazlashtirilgan kubik panjarali b-faza barqaror. Uning zichligi biroz kamroq - 4,22 g / kub. qarang.Vodorod bu strukturani barqarorlashtiradi - u titanda eritilganda oraliq eritmalar va gidridlar ham hosil bo'ladi.
Bu xususiyat metallurgning ishini juda qiyinlashtiradi. Titan sovutilganda vodorodning eruvchanligi keskin kamayadi va qotishmada vodorod gidrid, g-faza cho'kadi.
Payvandlash vaqtida sovuq yoriqlar paydo bo'lishiga olib keladi, shuning uchun ishlab chiqaruvchilar metallni eritib bo'lgach, uni vodoroddan tozalash uchun qo'shimcha harakat qilishlari kerak.
Titanni qaerdan topishingiz va qanday qilib yasashingiz haqida biz quyida aytib beramiz.
Ushbu video titanni metall sifatida tavsiflashga bag'ishlangan:
Ishlab chiqarish va qazib olish
Titan juda keng tarqalgan, shuning uchun metallni o'z ichiga olgan rudalarda va juda keng tarqalgan katta miqdorda, hech qanday muammo yo'q. Xom ashyo rutil, anataza va brukit - turli modifikatsiyadagi titan dioksidi, ilmenit, pirofanit - temir bilan birikmalar va boshqalar.
Ammo bu murakkab va qimmat uskunalar talab qiladi. Qabul qilish usullari biroz boshqacha, chunki rudaning tarkibi har xil. Masalan, ilmenit rudalaridan metall olish sxemasi quyidagicha ko'rinadi:
- titan shlakini olish - tosh qaytaruvchi vosita - antrasit, ko'mir bilan birga elektr boshq pechiga yuklanadi va 1650 S ga qadar qizdiriladi. Shu bilan birga, temir ajratiladi, bu cürufda cho'yan va titan dioksidini olish uchun ishlatiladi. ;
- shlaklar shaxta yoki tuz xloratorlarida xlorlanadi. Jarayonning mohiyati qattiq dioksidni gazsimon titanium tetrakloridga aylantirishdir;
- qarshilik pechlarida maxsus kolbalarda metall xloriddan natriy yoki magniy bilan kamayadi. Natijada, oddiy massa olinadi - titanium shimgich. Bu, masalan, kimyoviy uskunalar ishlab chiqarish uchun juda mos texnik titan;
- agar tozaroq metall kerak bo'lsa, ular tozalashga murojaat qilishadi - bu holda gaz yodidini olish uchun metall yod bilan reaksiyaga kirishadi, ikkinchisi esa harorat ta'sirida - 1300-1400 S va elektr toki parchalanadi va ajralib chiqadi. toza titan. Elektr toki retortda cho'zilgan titan simi orqali oziqlanadi, uning ustiga toza modda yotqiziladi.
Titan ingotlarini olish uchun titanium shimgichni vodorod va azotning erishi oldini olish uchun vakuumli pechda eritiladi.
1 kg uchun titanning narxi juda yuqori: tozalik darajasiga qarab, metall 1 kg uchun 25 dan 40 dollargacha turadi. Boshqa tomondan, kislotaga chidamli zanglamaydigan po'latdan yasalgan apparatning ishi 150 rublni tashkil qiladi. va 6 oydan ortiq davom etmaydi. Titan taxminan 600 r turadi, lekin 10 yil davomida ishlaydi. Rossiyada ko'plab titan ishlab chiqarish korxonalari mavjud.
Foydalanish sohalari
Tozalash darajasining fizik-mexanik xususiyatlarga ta'siri bizni shu nuqtai nazardan ko'rib chiqishga majbur qiladi. Shunday qilib, texnik, ya'ni eng sof metall emas, mukammal korroziyaga chidamliligi, yengilligi va mustahkamligi uning ishlatilishini aniqlaydi:
- kimyo sanoati– issiqlik almashtirgichlar, quvurlar, korpuslar, nasos qismlari, armatura va boshqalar. Kislota qarshiligi va mustahkamligi talab qilinadigan joylarda material ajralmas hisoblanadi;
- transport sanoati- moddadan poyezddan velosipedgacha bo‘lgan transport vositalarini yasashda foydalaniladi. Birinchi holda, metall kichikroq aralashmalar massasini ta'minlaydi, bu esa tortishni yanada samarali qiladi, ikkinchisida u engillik va kuch beradi, titanli velosiped ramkasi eng yaxshi deb hisoblanishi bejiz emas;
- dengiz ishlari- titan issiqlik almashtirgichlar, suv osti kemalari uchun egzoz susturucuları, klapanlar, pervanellar va boshqalarni tayyorlash uchun ishlatiladi;
- ichida qurilish keng qo'llaniladigan - titanium - jabhalar va tomlarni tugatish uchun ajoyib material. Quvvat bilan bir qatorda, qotishma arxitektura uchun muhim bo'lgan yana bir afzallikni beradi - mahsulotlarga eng g'alati konfiguratsiyani berish qobiliyati, qotishmani shakllantirish qobiliyati cheksizdir.
Sof metall ham yuqori haroratga juda chidamli va kuchini saqlab qoladi. Ilova aniq:
- raketa va samolyotsozlik sanoati - undan g'iloflar tayyorlanadi. Dvigatel qismlari, mahkamlagichlar, shassi qismlari va boshqalar;
- tibbiyot - biologik inertlik va yengillik titanni yurak klapanlarigacha protezlash uchun ancha istiqbolli materialga aylantiradi;
- kriyojenik texnologiya - titan, harorat pasayganda, faqat kuchliroq bo'ladigan va plastiklikni yo'qotmaydigan bir nechta moddalardan biridir.
Titan bunday yengillik va egiluvchanlik bilan eng yuqori quvvatga ega strukturaviy materialdir. Bu noyob fazilatlar uning xalq xo'jaligida tobora muhim rol o'ynashini ta'minlaydi.
Quyidagi video sizga pichoq uchun titanni qaerdan olishni aytib beradi: