Титан и его характеристики

Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Общая характеристика титана

Титан очень распространен в природе; содержание титана в земной коре составляет 0,6% (масс.), т.е. выше, чем содержание таких широко используемых в технике металлов, как медь, свинец и цинк.

Минералы, содержащие титан, находятся в природе повсеместно. Важнейшими из них являются: титаномагнетиты FeTiO₃×nFe₃O₄, ильменит FeTiO₃, сфен CaTiSiO₅ и рутил TiO₂.

В виде простого вещества титан представляет собой серебристо-белый металл (рис. 1). Относится к легким металлам. Тугоплавок. Плотность – 4,50 г/см ³. Температуры плавления и кипения равны 1668^oС и 3330^oС, соответственно. Коррозионно-устойчив при на воздухе при обычной температуре, что объясняется наличием на его поверхности защитной пленки состава TiO₂.

Рис. 1. Титан. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса титана

Относительной молекулярная масса вещества (M_r) – это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (A_r) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.

Поскольку в свободном состоянии титан существует в виде одноатомных молекул Ti, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 47,867.

Изотопы титана

Известно, что в природе титан может находиться в виде пяти стабильных изотопов ⁴⁶Ti, ⁴⁷Ti, ⁴⁸Ti, ⁴⁹Ti и ⁵⁰Ti. Их массовые числа равны 46, 47, 48, 49 и 50 соответственно. Ядро атома изотопа титана ⁴⁶Ti содержит двадцать два протона и двадцать четыре нейтрона, а остальные изотопы отличаются от него только числом нейтронов.

Существуют искусственные изотопы титана с массовыми числами от 38-ми до 64-х, среди которых наиболее стабильным является ⁴⁴Ti с периодом полураспада равным 60 лет, а также два ядерных изотопа.

Ионы титана

На внешнем энергетическом уровне атома титана имеется четыре электрона, которые являются валентными:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s².

В результате химического взаимодействия титан отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:

Ti⁰ -2e → Ti²⁺;

Ti⁰ -3e → Ti³⁺;

Ti⁰ -4e → Ti⁴⁺.

Молекула и атом титана

В свободном состоянии титан существует в виде одноатомных молекул Ti. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу титана:

Энергия ионизации атома, эВ	6,82
Относительная электроотрицательность	1,54
Радиус атома, нм	0,147

Сплавы титана

Главное свойство титана, способствующее его широкому применению в современной технике – высокая жаростойкость как самого титана, так и его сплавов с алюминием и другими металлами. Кроме того, эти сплавы жаропрочностью – стойкостью сохранять высокие механические свойства при повышенных температурах. Все это делает сплавы титана весьма ценными материалами для самолето- и ракетостроения.

При высоких температурах титан соединяется с галогенами, кислородом, серой, азотом и другими элементами. На этом основано применение сплавов титана с железом (ферротиттана) в качестве добавки к стали.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Краткая характеристика титана и сплавов на его основе

Титан (Ti) – легкий и прочный металл с высокой химстойкостью к целому ряду химически активных сред (_В =450-600 МПа, _Ti= 4500 кг/м³).

Титан стоек к органическим кислотам (кроме муравьиной и щавелевой), окислительным средам, растворам многих солей, морской воде.

Титан не стоек к хлору и брому, концентрированной азотной кислоте, хлороводородной (соляной) кислоте любой концентрации, серной кислоте, фтороводородной (плавиковой) кислоте.

Применение в химическом аппарато- и машиностроении:

• для облицовки (футеровки) или изготовления реакторов;

• для изготовления насосов и трубопроводной арматуры;

• трубы – для изготовления змеевиков и трубчаток.

Максимальная температура эксплуатации t_экспл 350C.

Сплавы титана с другими элементами имеют повышенные механические показатели (прежде всего, _р = _в). Важнейшими элементами – упрочнителями Ti-сплавов являются Al, Si, Fe, Mn, Mo, Cr, V. При расчетах принимают, что упрочнение от введения 1% элемента составляет, МПа:

Mn Fe Al Mo Cr V Zr Sn

130 10 70 60 60 63 30 20

Так, сплав ВТ-4, содержащий 4% Al и 1,5% Mn, имеет прочность _в=850 – 1050 МПа. Почти все Ti-сплавы содержат Al (как Fe-сплавы содержат С) – дешевый и легкий элемент.

По способам переработки в детали Ti-сплавы делятся на деформируемые и литейные.

Основные области применения Ti и его сплавов:

• авиация и ракетостроение;

• химическая промышленность;

• морское и речное судостроение;

• криогенная техника (высокая ударная вязкость Ti-сплавов сохраняется до температуры жидкого водорода – 253C).

Краткая характеристика алюминия и алюминиевых сплавов

Алюминий (Al) – легкий пластичный металл с высокой тепло- и электропроводностью:

_В =150 МПа; = 50 %; _Al= 2700 кг/м³

.

Технический Al хорошо сваривается, из него производят строительные конструкции и малонагруженные детали машин. Заметно бóльшую прочность имеют Al-сплавы, которые подразделяются по технологическим свойствам на три группы:

• деформируемые сплавы, не упрочняемые термообработкой;

• деформируемые сплавы, упрочняемые термообработкой;

• литейные сплавы.

Упрочняемые термообработкой деформируемые сплавы – дюралюмины. Дюралюмины являются сложными сплавами системы Al-Cu-Mg или Al-Mg-Zn-Cu.

прочность дюралюмина Д1: _В=410 МПа;

прочность дюралюмина Д2: _В=520 МПа.

Недостаток дюралюминов: меньшая коррозионная стойкость по сравнению с алюминием.

Применение дюралюминов: авиа-, автомобиле- и вагоностроение; строительство.

Основной вид литейных Al-сплавов – силумины, т.е. сплавы системы Al-Si (10 – 13% Si). Присадки других элементов изменяют следующие свойства силуминов:

• Mg и Cu – приводят к упрочнению силумина при старении;

• Ti и Zr – измельчают кристаллическое зерно, способствуя упрочнению;

• Mn – повышает антикоррозионные свойства;

• Ni и Fe – повышают жаропрочность.

Прочность силумина АЛ-2: _В =180 МПа.

Сплавы АЛ-1 и АЛ-20 являются жаропрочными при 275 – 300 С.

Краткая характеристика магния и сплавов на его основе

Магний (Mg

) – очень легкий, но мягкий и непрочный механически, весьма активный химически (вплоть до самовозгорания на воздухе) металл.

_В =190 МПа; = 18 %; Е = 4,5·10³ МПа; ρ =1740 кг/м³.

Основными магниевыми сплавами являются сплавы Mg с Al, Zn, Mn, Zr. Магниевые сплавы также подразделяются на деформируемые и литейные. После закалки и старения прочность _В деформируемых сплавов повышается на 10 – 30%, а литейных – на 30 – 60%.

Прочности деформируемых сплавов (примеры): МА-1 _В =210 МПа; МА-9 _В =270 МПа.

Прочность литейных сплавов: МЛ-3 _В =180 МПа; МЛ-5 _В =240 МПа.

Применение магниевых сплавов: самолето- и ракетостроение; двигателе- и приборостроение; производство изделий бытового назначения.

Ниже приведены удельные прочности ряда металлических материалов (табл. 3).

Таблица 3

Удельные прочности ряда металлов

Материал	р =в , МПа	, т/м3	р /, МПа/( т/м3)
Титановые сплавы	1250	4,5	280
Алюминиевые сплавы	500	2,72	180
Магниевые сплавы	260	1,74	150
Легированная сталь	1200	7,85	150

Характеристики нагрузки-прогиба проволоки из никель-титанового сплава после клинической переработки и стерилизации сухим жаром

. 1992 г., август; 102 (2): 120-6.

doi: 10.1016/0889-5406(92)70023-4.

С Капила ¹ , J W Haugen, L G Watanabe

принадлежность

• ¹ Департамент роста и развития, Школа стоматологии, Калифорнийский университет, Сан-Франциско.

• PMID: 1636628
• DOI: 10.1016/0889-5406(92)70023-4

С. Капила и др. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 1992 авг.

. 1992 г., август; 102 (2): 120-6.

дои: 10.1016/0889-5406(92)70023-4.

Авторы

С Капила

1 , Дж. В. Хауген, Л. Г. Ватанабэ

принадлежность

• ¹ Департамент роста и развития, Школа стоматологии, Калифорнийский университет, Сан-Франциско.

• PMID: 1636628
• DOI: 10.1016/0889-5406(92)70023-4

Абстрактный

Требуемые механические свойства проволоки из никель-титанового сплава и ее относительно высокая стоимость побудили многих клиницистов переработать эти проволоки. При клинической переработке проволока подвергается воздействию механических воздействий и элементов среды полости рта в течение нескольких недель или месяцев, а также стерилизации между использованиями. В предыдущем исследовании было отмечено, что клиническая переработка в сочетании с холодной стерилизацией изменяет характеристики нагрузки-прогиба и топографию поверхности никель-титановых проволок. Происходят ли аналогичные изменения механических свойств в проволоках, подвергнутых многократному клиническому использованию и стерилизации сухим жаром, пока неясно. Цель этого исследования состояла в том, чтобы определить влияние рециркуляции in vivo, сопровождаемой стерилизацией сухим жаром (вместе называемой клинической рециркуляцией, CR), на характеристики нагрузки-прогиба проволоки из никель-титанового сплава. Чтобы отличить влияние сухожаровой стерилизации (DHS) от воздействия CR на поведение этих проволок, ряд проволок также подвергали только DHS. Два типа никель-титановых проволок, а именно Nitinol и NiTi, были подвергнуты испытанию на трехточечный изгиб в состоянии поставки (T0), после одного цикла (T1) и двух циклов (T2) DHS или CR.

Каждая подвыборка состояла из десяти проводов. Статистический анализ проводили с помощью однофакторного дисперсионного анализа с повторными измерениями и F-критерия Шеффе. Как сам по себе DHS, так и CR привели к значительным изменениям нагрузочных и разгрузочных характеристик нитиноловой и никель-титановой проволоки. Однако изменения в характеристиках нагрузки-прогиба этих спиц только после DHS были относительно небольшими, и клиническая значимость этих изменений остается под вопросом.

Похожие статьи

• Влияние клинической переработки на механические свойства проволоки из никель-титанового сплава.

  Капила С., Райххольд Г.В., Андерсон Р.С., Ватанабэ Л.Г. Капила С. и др. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 1991 ноябрь; 100(5):428-35. doi: 10.1016/0889-5406(91)70082-8. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 1991. PMID: 1951195

• Оценка влияния клинического использования и стерилизации в автоклаве на характеристики отклонения нагрузки трех различных ортодонтических дуг: исследование ex-vivo.

  Зариф Наджафи Х, Гаварешки СР. Зариф Наджафи Х. и др. инт ортод. 2019 сен; 17 (3): 469-477. doi: 10.1016/j.ortho.2019.06.007. Epub 2019 2 августа. инт ортод. 2019. PMID: 31383599

• Влияние вторичной переработки на механические свойства и топографию поверхности проволоки из никель-титанового сплава.

  Ли Ш., Чанг И. Ли С.Х. и др. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2001 г., декабрь; 120 (6): 654–63. doi: 10.1067/mod.2001.118997. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2001. PMID: 11742311

• Механические свойства и клиническое применение ортодонтических дуг.

  Капила С., Сачдева Р. Капила С. и др. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 1989 г., август 96 (2): 100-9. дои: 10.1016/0889-5406(89)^{-5. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 1989. PMID: 2667330 Обзор.}

• Эволюция, клиническое применение и перспективы никель-титановых сплавов в ортодонтии.

  Брантли, Вашингтон. Брантли, Вашингтон. J World Fed Orthod. 2020 Окт;9(3S):S19-S26. doi: 10.1016/j.ejwf.2020.08.005. Epub 2020 30 сентября. J World Fed Orthod. 2020. PMID: 33023727 Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Оценка механических и физических свойств клинически использованных и переработанных сверхэластичных никель-титановых проволок.

  Бавикати В.Н., Сингараджу Г.С., Мандава П., Килламсетти С.С., Неттам В., Карнати П.К. Бавикати В.Н. и соавт. J Clin Diagn Res. 2016 июль;10(7):ZC35-40. doi: 10.7860/JCDR/2016/20165.8143. Epub 2016 1 июля. J Clin Diagn Res. 2016. PMID: 27630950 Бесплатная статья ЧВК.

• Ощущение боли при первоначальном выравнивании тремя типами никель-титановых дуг: проспективное клиническое исследование.

  Абдельрахман РШ, Аль-Нимри К.С., Аль Маайтах Э.Ф. Абдельрахман РШ и др. Угол Ортод. 2015 ноябрь;85(6):1021-6. дои: 10.2319/071614-498.1. Угол Ортод. 2015. PMID: 26516711 Бесплатная статья ЧВК. Клиническое испытание.

• Оценка прочности на растяжение и топографии поверхности ортодонтических дуг после процедур инфекционного контроля: исследование in vitro.

  Бриндха М., Кумаран Н.К., Раджасигамани К. Бринда М. и др. Дж. Фарм Биологически активная наука. 2014 июль; 6 (Приложение 1): S44-8. doi: 10.4103/0975-7406.137386. Дж. Фарм Биологически активная наука. 2014. PMID: 25210383 Бесплатная статья ЧВК.

• Клиническое сравнение трех дуг для выравнивания с точки зрения эффективности выравнивания: проспективное клиническое исследование.

  Абдельрахман Р.Ш., Аль-Нимри К.С., Аль Маайтах Э.Ф. Абдельрахман РШ и др. Угол Ортод. 2015 май; 85(3):434-9. дои: 10.2319/041414-274.1. Epub 2014 4 августа. Угол Ортод. 2015. PMID: 250 Бесплатная статья ЧВК. Клиническое испытание.

• Влияние переработки и стерилизации в автоклаве на силы разгрузки никель-титановых пружин закрытого типа: исследование in vitro.

  Момени Данаи Ш., Ошах М., Хозаи А. Момени Данаи Ш. и др. Джей Дент (Шираз). 2013 Декабрь; 14 (4): 184-90. Джей Дент (Шираз). 2013. PMID: 24724143 Бесплатная статья ЧВК.

Просмотреть все статьи «Цитируется по»

термины MeSH

вещества

Электрическая характеристика титанового сетчатого электрода для чрескожной внутрителовой связи для мониторинга имплантируемых искусственных органов

Сохранить цитату в файл

Формат: Резюме (текст) PubMedPMIDAbstract (текст) CSV

Добавить в коллекции

• Создать новую коллекцию
• Добавить в существующую коллекцию

Назовите свою коллекцию:

Имя должно содержать менее 100 символов

Выберите коллекцию:

Не удалось загрузить вашу коллекцию из-за ошибки
Повторите попытку

Добавить в мою библиографию

• Моя библиография

Не удалось загрузить делегатов из-за ошибки
Повторите попытку

Ваш сохраненный поиск

Название сохраненного поиска:

Условия поиска:

Тестовые условия поиска

Эл. адрес: (изменить)

Который день? Первое воскресеньеПервый понедельникПервый вторникПервая средаПервый четвергПервая пятницаПервая субботаПервый деньПервый рабочий день

Который день? воскресеньепонедельниквторниксредачетвергпятницасуббота

Формат отчета: РезюмеРезюме (текст)АбстрактАбстракт (текст)PubMed

Отправить максимум: 1 шт. 5 шт. 10 шт. 20 шт. 50 шт. 100 шт. 200 шт.

Отправить, даже если нет новых результатов

Необязательный текст в электронном письме:

Создайте файл для внешнего программного обеспечения для управления цитированием

Полнотекстовые ссылки

Спрингер

Полнотекстовые ссылки

. 2016 сен; 19 (3): 257-61.

doi: 10.1007/s10047-016-0889-6. Epub 2016 26 февраля.

Эйдзи Окамото ¹ , Сакико Кикути ² , Ёсинори Митамура ²

Принадлежности

• ¹ Высшая школа науки и техники Токайского университета, Минами-сава 5-1-1-1, Минами-ку, Саппоро, 005-8601, Япония. [email protected].
• ² Высшая школа науки и техники Токайского университета, Минами-сава 5-1-1-1, Минами-ку, Саппоро, 005-8601, Япония.

• PMID: 26920581
• DOI: 10. 1007/s10047-016-0889-6

Эйдзи Окамото и др. Джей Артиф Органс. 2016 Сентябрь

. 2016 сен; 19 (3): 257-61.

doi: 10.1007/s10047-016-0889-6. Epub 2016 26 февраля.

Авторы

Эйдзи Окамото ¹ , Сакико Кикути ² , Ёсинори Митамура ²

Принадлежности

• ¹ Высшая школа науки и техники Токайского университета, Минами-сава 5-1-1-1, Минами-ку, Саппоро, 005-8601, Япония. [email protected].
• ² Высшая школа науки и техники Токайского университета, Минами-сава 5-1-1-1, Минами-ку, Саппоро, 005-8601, Япония.

• PMID: 26920581
• DOI: 10.1007/s10047-016-0889-6

Абстрактный

Мы разработали тканеиндуцирующий электрод с использованием титановой сетки для получения механически и электрически стабильного контакта с тканью для новой системы чрескожной коммуникации, использующей человеческое тело в качестве проводящей среды. В этом исследовании мы исследовали электрические свойства титанового сетчатого электрода путем измерения сопротивления поверхности раздела электрод-ткань in vivo. Титановый сетчатый электрод (Hi-Lex Co., Zellez, Hyogo, Япония) состоял из титановых волокон (диаметр 50 мкм) со средним размером пор 200 мкм и пористостью 87 %. Электрод из титановой сетки имеет диаметр 5 мм и толщину 1,5 мм. Три титановых сетчатых электрода имплантировали по отдельности в спинную область крысы. Мы измеряли импеданс электрод-электрод с помощью LCR-метра в течение 12 недель и рассчитывали удельное сопротивление ткани и сопротивление поверхности электрод-ткань. Сопротивление поверхности раздела электрод-ткань титанового сетчатого электрода незначительно уменьшалось до третьего POD, а затем постоянно увеличивалось до 75 Ом. Сопротивление поверхности раздела электрод-ткань титанового сетчатого электрода является стабильным и имеет более низкое сопротивление поверхности раздела электрод-ткань, чем у титанового дискового электрода. Извлеченный титановый сетчатый электрод через 12 недель имплантации фиксировали в 10 % забуференном растворе формалина и окрашивали гематоксилин-эозином. Наблюдение под световым микроскопом показало, что титановый сетчатый электрод был заполнен соединительной тканью, воспалительными клетками и фибробластами с некоторыми капиллярами в порах титановой сетки. Результаты показывают, что титановый сетчатый электрод является многообещающим электродом для новой системы чрескожной коммуникации.

Ключевые слова: искусственное сердце; электрод; Строительные леса; титановая сетка; Транскутанное общение.

Похожие статьи

• Гистологическое исследование сетки из титанового волокна, запаянной с одной стороны непористым материалом, для ее применения в системе искусственного сердца.

  Окамото Э., Аримура К., Митамура Ю. Окамото Э. и др. Джей Артиф Органс. 2018 дек; 21 (4): 486-490. doi: 10.1007/s10047-018-1066-x. Epub 2018 20 августа. Джей Артиф Органс. 2018. PMID: 30123956

• Оценка использования титанового сетчатого электрода для чрескожной внутрителовой связи по импедансу ткань-электрод.

  Окамото Э., Кикути С., Митамура Ю. Окамото Э. и др. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc. 2013;2013:667-70. doi: 10.1109/EMBC.2013.6609588. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc. 2013. PMID: 24109775

• Измерение импеданса поверхности электрод-ткань для улучшения чрескожной передачи данных с использованием человеческого тела в качестве среды передачи.

  Окамото Э., Като Ю., Кикути С., Митамура Ю. Окамото Э. и др. Биомед Матер Инж. 2014;24(4):1735-42. DOI: 10.3233/BME-140985. Биомед Матер Инж. 2014. PMID: 24948457

• Использование нейростимулятора для блокад периферических нервов или нервных сплетений.

  Урмей ВФ. Урмей ВФ. Минерва Анестезиол. 2006 г., июнь; 72 (6): 467-71. Минерва Анестезиол. 2006. PMID: 16682917 Обзор.

• Интерфейсы человеческого тела-электрода для широкочастотного восприятия и связи: обзор.

  Полачан К., Чаттерджи Б., Вейганд С., Сен С. Полачан К. и др. Наноматериалы (Базель). 2021 23 августа; 11 (8): 2152. дои: 10.3390/нано11082152. Наноматериалы (Базель). 2021. PMID: 34443980 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Ионное серебро и электрическая обработка для чувствительности и дезинфекции поверхности титана, загрязненной биопленкой Escherichia coli .

  Суттасаттакрит К., Кхамкеау А., Тангвонгсан С., Павасант П., Фисалапонг М. Суттасаттакрит К. и др. Молекулы. 2021 28 декабря; 27 (1): 180. дои: 10. 3390/молекул 27010180. Молекулы. 2021. PMID: 35011409 Бесплатная статья ЧВК.

• Электрохимические методы улучшения остеоинтеграции протезов.

  Ehrensberger MT, Clark CM, Canty MK, McDermott EP. Эренсбергер М.Т. и соавт. Биомед Инж Летт. 2019 19 ноября; 10 (1): 17-41. doi: 10.1007/s13534-019-00134-8. Электронная коллекция 2020 февраль. Биомед Инж Летт. 2019. PMID: 32175128 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

• Гистологическое исследование сетки из титанового волокна, запаянной с одной стороны непористым материалом, для ее применения в системе искусственного сердца.

  Окамото Э., Аримура К., Митамура Ю. Окамото Э. и др. Джей Артиф Органс. 2018 дек; 21 (4): 486-490. doi: 10.1007/s10047-018-1066-x. Epub 2018 20 августа. Джей Артиф Органс. 2018. PMID: 30123956

• Журнал искусственных органов 2016: итоги года: Редакционный комитет журнала искусственных органов.

  Сава Ю, Мацумия Г, Мацуда К, Тацуми Э, Абэ Т, Фукунага К, Итиба С, Кисида А, Кокубо К, Масузава Т, Мёуи А, Нисимура М, Нисимура Т, Нишинака Т, Окамото Э, Токунага С, Томо Т., Цукия Т., Яги Ю., Ямаока Т. Сава Ю и др. Джей Артиф Органс. 2017 март; 20(1):1–7. doi: 10.1007/s10047-017-0945-x. Epub 2017 14 февраля. Джей Артиф Органс. 2017. PMID: 28197736 Обзор. Аннотация недоступна.

использованная литература

1. 1. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2013;2013:667-70 — пабмед
2. 1. Биоматериалы.