Применение титан: Титан и его сплавы: свойства и сфера применения

Содержание

Где применяют ТИТАН

Главная \ СТАТЬИ О ТИТАНЕ \ Где применяют ТИТАН

Области применения титана

При существующих высоких ценах на титан его применяют преимущественно для производства военного оборудования, где главная роль принадлежит не стоимости, а техническим характеристикам. Тем не менее известны случаи использования уникальных свойств титана для гражданских нужд. По мере снижения цен на титан и роста его производства применение этого металла в военных и гражданских целях будет все больше расширяться.
Авиация. Малый удельный вес и высокая прочность (особенно при повышенных температурах) титана и его сплавов делают их весьма ценными авиационными материалами. В области самолетостроения и производства авиационных двигателей титан все больше вытесняет алюминий и нержавеющую сталь. С повышением температуры алюминий быстро утрачивает свою прочность. С другой стороны, титан обладает явным преимуществом в отношении прочности при температуре до 430° С, а повышенные температуры такого порядка возникают при больших скоростях благодаря аэродинамическому нагреванию.

Преимущество замены стали титаном в авиации заключается в снижении веса без потери прочности. Общее снижение веса с повышением показателей при повышенных температурах позволяет увеличить полезную нагрузку, дальность действия и маневренность самолетов. Этим объясняются усилия, направленные на расширение применения титана в самолетостроении при производстве двигателей, постройке фюзеляжей, изготовлении обшивки и даже крепежных деталей.
При постройке реактивных двигателей титан применяется преимущественно для изготовления лопаток компрессора, дисков турбины и многих других штампованных деталей. Здесь титан вытесняет нержавеющую и термически обрабатываемую легированную стали. Экономия в весе двигателя в один килограмм позволяет сберегать до 10 кг в общем весе самолета благодаря облегчению фюзеляжа. В дальнейшем намечено применять листовой титан для изготовления кожухов камер сгорания двигателя.

В конструкции самолета титан находит широкое применение для деталей фюзеляжа, работающих при повышенных температурах.

Листовой титан применяется для изготовления всевозможных кожухов, защитных оболочек кабелей и направляющих для снарядов. Из листов легированного титана изготовляются различные элементы жесткости, шпангоуты фюзеляжа, нервюры и т. д.
Кожухи, закрылки, защитные оболочки для кабелей и направляющие для снарядов изготовляются из нелегированного титана. Легированный титан применяется для изготовления каркаса фюзеляжа, шпангоутов, трубопроводов и противопожарных перегородок.
Титан получает все большее применение при постройке самолетов F-86 и F-100. В будущем из титана будут делать створки шасси, трубопроводы гидросистем, выхлопные патрубки и сопла, лонжероны, закрылки, откидные стойки и т. д.
Титан можно применять для изготовления броневых плит, лопастей пропеллера и снарядных ящиков.
В настоящее время титан применяется в конструкции самолетов военной авиации Дуглас Х-3 для обшивки, Рипаблик F-84F, Кертисс-Райт J-65 и Боинг В-52.
Применяется титан и при постройке гражданских самолетов DC-7.

Фирма «Дуглас» заменой алюминиевых сплавов и нержавеющей стали титаном при изготовлении мотогондолы и противопожарных перегородок уже добилась экономии в весе конструкции самолета около 90 кг. В настоящее время вес титановых деталей в этом самолете составляет 2%, причем эту цифру предусматривается довести до 20% общего веса самолета.
Применение титана позволяет уменьшить вес геликоптеров. Листовой титан используется для полов и дверей. Значительное снижение веса геликоптера (около 30 кг) было достигнуто в результате замены легированной стали титаном для обшивки лопастей его несущих винтов.
Военно-морской флот. Коррозионная стойкость титана и его сплавов делает их весьма ценным материалом на море. Военно-морское министерство США обстоятельно исследует коррозионную стойкость титана против воздействия дымовых газов, пара, масла и морской воды. Почти такое же значение в военно-морском деле имеет и высокое значение удельной прочности титана.

Малый удельный вес металла в сочетании с коррозионной стойкостью повышает маневренность и дальность действия кораблей, а также снижает расходы по уходу за материальной частью и ее ремонту.

Применение титана в военно-морском деле включает изготовление выхлопных глушителей для дизельных двигателей подводных лодок, дисков измерительных приборов, тонкостенных труб для конденсаторов и теплообменников. По мнению специалистов, титан, как никакой другой металл, способен увеличить срок службы выхлопных глушителей на подводных лодках. Применительно к дискам измерительных приборов, работающих в условиях соприкосновения с соленой водой, бензином или маслом, титан обеспечит лучшую стойкость. Исследуется возможность применения титана для изготовления труб теплообменников, которые должны обладать коррозионной стойкостью в морской воде, омывающей трубы снаружи, и одновременно противостоять воздействию выхлопного конденсата, протекающего внутри них. Рассматривается возможность изготовления из титана антенн и узлов радиолокационных установок, от которых требуется стойкость к воздействию дымовых газов и морской воды. Титан может найти применение и для производства таких деталей, как клапаны, пропеллеры, детали турбин и т.

д.
Артиллерия. По-видимому, наиболее крупным потенциальным потребителем титана может явиться артиллерия, где в настоящее время ведутся интенсивные исследования различных опытных образцов. Тем не менее в этой области стандартизовано производство лишь отдельных деталей и частей из титана. Весьма ограниченное использование титана в артиллерии при большом размахе исследований объясняется его высокой стоимостью.
Были исследованы различные детали артиллерийского оборудования с точки зрения возможности замены титаном обычных материалов при условии снижения цен на титан. Главное внимание уделялось деталям, для которых существенно снижение веса (детали, переносимые вручную и перевозимые по воздуху).

Опорная плита миномета, изготовленная из титана вместо стали. Путем такой замены и после некоторой переделки вместо стальной плиты из двух половинок общим весом 22 кг удалось создать одну деталь весом 11 кг. Благодаря такой замене можно уменьшить число обслуживающего персонала с трех человек до двух.

Рассматривается возможность применения титана для изготовления орудийных пламегасителей.
Проходят испытания изготовленные из титана орудийные станки, крестовины лафетов и цилиндры противооткатных приспособлений. Широкое применение титан может получить при производстве управляемых снарядов и ракет.
Проведенные первые исследования титана и его сплавов показали возможность изготовления из них броневых плит. Замена стальной брони (толщиной 12,7 мм) титановой броней одинаковой снарядостойкости (толщиной 16 мм) позволяет получить, по данным этих исследований, экономию в весе до 25%.

Сплавы титана повышенного качества позволяют надеяться на возможность замены стальных плит титановыми равной толщины, что дает экономию в весе до 44%. Промышленное применение титана позволит обеспечить большую маневренность, увеличит дальность перевозки и долговечность орудия. Современный уровень развития воздушного транспорта делает очевидными преимущества легких броневиков и других машин из титана. Артиллерийское ведомство намерено снарядить в будущем пехоту касками, штыками, гранатометами и ручными огнеметами, сделанными из титана.

Первое применение в артиллерии титановый сплав получил для изготовления поршня некоторых автоматических орудий.
Транспорт. Многие из тех выгод, которые сулит использование титана при производстве бронетанковой материальной части, относятся и к транспортным средствам.
Замена конструкционных материалов, потребляемых в настоящее время предприятиями транспортного машиностроения, титаном должна привести к снижению расхода топлива, росту полезной грузоподъемности, повышению предела усталости деталей кривошипно-шатунных механизмов и т. п. На железных дорогах исключительно важно снизить мертвый груз. Существенное уменьшение общего веса подвижного состава за счет применения титана позволит сэкономить в тяге, уменьшить габариты шеек и букс.

Важное значение вес имеет и для прицепных автотранспортных средств. Здесь замена стали титаном при производстве осей и колес также позволила бы увеличить полезную грузоподъемность.
Все эти возможности можно было бы реализовать при снижении цены титана с 15 до 2-3 долларов за фунт титановых полуфабрикатов.

Химическая промышленность. При производстве оборудования для химической промышленности самое важное значение имеет коррозионная стойкость металла. Существенно также снизить вес и повысить прочность оборудования. Логически следует предположить, что титан мог бы дать ряд выгод при производстве из него оборудования для транспортировки кислот, щелочей и неорганических солей. Дополнительные возможности применения титана открываются в производстве такого оборудования, как баки, колонны, фильтры и всевозможные баллоны высокого давления.
Применение трубопроводов из титана способно повысить коэффициент полезного действия нагревательных змеевиков в лабораторных автоклавах и теплообменниках. О применимости титана для производства баллонов, в которых длительно хранятся газы и жидкости под давлением, свидетельствует применяемая при микроанализе продуктов сгорания вместо более тяжелой трубки из стекла (показана в верхней части снимка). Благодаря малой толщине стенок и незначительному удельному весу эта трубка может взвешиваться на более чувствительных аналитических весах меньших размеров.

Здесь сочетание легкости и коррозионной стойкости позволяет повысить точность химического анализа.

Прочие области применения. Применение титана целесообразно в пищевой, нефтяной и электротехнической промышленности, а также для изготовления хирургических инструментов и в самой хирургии.
Столы для подготовки пищи, пропарочные столы, изготовленные из титана, по качествам превосходят стальные изделия.
В нефте- и газобурильной областях серьезное значение имеет борьба с коррозией, поэтому применение титана позволит реже заменять корродирующие штанги оборудования. В каталитическом производстве и для изготовления нефтепроводов желательно применять титан, сохраняющий механические свойства при высокой температуре и обладающий хорошей коррозионной устойчивостью.
В электропромышленности титан можно применить для бронирования кабелей благодаря хорошей удельной прочности, высокому электрическому сопротивлению и немагнитным свойствам.
В различных отраслях промышленности начинают применять крепежные детали той или иной формы, изготовленные из титана.

Дальнейшее расширение применения титана возможно для изготовления хирургических инструментов главным образом благодаря его коррозионной стойкости. Инструменты из титана в этом отношении превосходят обычные хирургические инструменты при многократном кипячении или обработке в автоклаве.
В области хирургии титан оказался лучше виталлиума и нержавеющих сталей. Присутствие титана в организме вполне допустимо. Пластинка и винты из титана для крепления костей находились в организме животного несколько месяцев, причем имело место прорастание кости в нитки резьбы винтов и в отверстие пластинки.
Преимущество титана заключается также в том, что на пластине образуется мышечная ткань.

Титан и его применение в изготовлении крепежа

Титан

Титан (лат. Titanium; обозначается символом Ti) — один из элементов периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 22. Простое вещество титан — лёгкий прочный металл серебристо-белого цвета.

Титан является своеобразным мостиком, соединяющим в себе свойства стали и алюминия. Малый вес (почти в 2 раза легче стали), прочность (прочнее алюминия в 2 раза) и высокая стойкость к коррозии (почти, как у платины) — эти свойства заставили учёных обратить внимание на этот материал и найти ему промышленное применение. В начале 50-х годов ХХ столетия были разработаны титановые сплавы, которые, благодаря уникальному соотношению прочности и веса нашли широкое применение в аэрокосмической и оборонной промышленности.

Из-за высокой температуры плавления (1660±20 °C), а также высокой вязкости (титан имеет свойство налипать на режущий инструмент при механической обработке) изначально производство титана было достаточно сложным и очень дорогостоящим процессом, поэтому его применение было ограничено. Однако в последнее время, новые технологии сильно упростили этот процесс, а рост объемов производства позволил снизить стоимость титана, так что уникальное сочетание прочности, легкости и стойкости к коррозии этого материала стало доступно множеству других отраслей промышленности.

Интересный факт, в 1980 году в Москве на площади Гагарина на Ленинском проспекте был установлен памятник Юрию Гагарину. Памятник первому человеку в космосе общим весом 12 тонн и высотой 42,5 метра изготовлен из 238 деталей отлитых из «космического материала» — титана. Крупнейшая деталь титановой скульптуры — лицо Юрия Гагарина весит 300 кг. Памятник на площади Гагарина стал первым в мире крупногабаритным памятником, изготовленным из титана.

Титановые сплавы

Титан без примесей, называется технически чистым титаном (Titan grade 1 — 4 по международной классификации). Чистый титан получил широкое применение благодаря своей высокой коррозийной стойкости. Невидимая невооружённым глазом тонкая (около 10 нм) плёнка оксида мгновенно покрывает материал при наличии кислорода или влаги, таким образом титан быстро восстанавливается в случае повреждения. Это свойство титана делает его устойчивым к коррозии, в том числе, в самых агрессивных средах.

Сплав Titan grade 5 — наиболее распространённый титановый сплав. Несмотря на то, что его коррозийные свойства слегка уступают технически чистому титану, этот сплав способен противостоять коррозии в морской воде, хлорных растворах, окисляющих кислотах и гипохлорите натрия. В состав сплава добавлены: Алюминий 6%, Ванадий 4%, Железо 0.25% (макс) и Кислород 0.2% (макс) — именно благодаря этим добавкам сплав становится еще более прочным, сохраняя при этом жесткость и термодинамические свойства чистого титана. Сплав Titan Grade 5 служит основой для 70% выплавляемых титановых сплавов.

крепежные изделия из титана

Существует более 40 титановых сплавов, каждый из которых создан для применения в особых условиях, но мы не будем останавливаться на них подробно. Нас интересуют сплавы Titan Grade 2 и Titan Grade 5, которые благодаря высокой прочности, малому весу и высокой коррозийной стойкости чаще других используются для производства крепежных изделий из титана.

Титан Grade 2 (CP GR.2) — отечественный аналог Титан ВТ 1-0.

Этот сплав, своего рода “рабочая лошадка” — технически чистый сплав без примесей с содержанием титана около 99%. Крепеж из такого сплава хорошо подойдёт для эксплуатации в условиях где требуется:

хорошая прочность (примерно, как у стали кл.пр. 8.8).
низкая плотность материала и, как следствие, малый вес (примерно, вдвое меньше стали).
отличная коррозийная стойкость в морской воде.
отличная коррозийная стойкость в водных растворах хлора (влажный хлор).
отличная коррозийная стойкость в растворах кислот с высокой окислительной способностью (хлорид железа и азотная кислота).
коррозийная стойкость в сильных кислотах (плавиковая кислота, серная кислота, ортофосфорная кислота).

Титан Grade 5 (Ti6Al4V GR.5) — отечественный аналог Титан ВТ 6.

Более прочный титановый сплав, который немного уступает чистому титану в устойчивости к коррозии. Крепежные изделия из этого сплава рекомендуется использовать в условиях, где требуется:

высокая прочность (сплав Титан Grade 5 почти в 2 раза прочнее сплава Титан Grade 2).
хорошая коррозийная стойкость.
низкая плотность материала и, как следствие, малый вес (примерно, вдвое меньше стали).
высокая жаропрочность.

Еще одно свойство, которое выделяет титановый крепеж среди метизов из других металлов — это высокое соотношение прочность/вес с плотностью 4.51 г/см³. Например, сплав Титан grade 5 в четыре раза прочнее нержавеющей стали A4 (AISI 316) при том, что весит он в два раза меньше. Поэтому крепеж из титана идеально подходит для ситуаций, где требуется высокая прочность при малом весе конструкции. Например, крепеж из титана используется в авиакосмической промышленности, нефтегазовой отрасли и в производстве спортивных товаров.

Кроме того, благодаря своей коррозийной стойкости к хлору и его соединениям, винты из титана являются настоящей находкой для химической промышленности. Титановый крепеж обладает абсолютной устойчивостью к хлоридам, гипохлоритам, хлоратам, перхлоратам и диоксиду хлора. Как следствие, титановый крепеж часто применяется в отраслях промышленности, применяющих хлор, например, при отбеливании, обработке древесины и изготовление бумаги.

Крепеж из титана превосходно справляется с коррозией в солёной морской воде. В таких условиях титан способен противостоять коррозии при температуре до 260 °C, сохраняя нормальное состояние на морском дне на глубине до 1,5 километра — по этой причине титановый крепеж используется в нефтедобывающей и судостроительной промышленности.

Поставки крепежа из титана

Компания АЙРИВЕТ поставляет крепеж из титана по европейским стандартам DIN EN ISO. Европейские стандарты гарантируют качество, точность и соответствие материала заявленным нормам. В ассортимент поставляемых нами крепёжных изделий из титана входят:

Титановые болты
Титановые винты
Титановые гайки
Титановые шайбы
Титановые шпильки

Ознакомиться с нашим ассортиментом крепежных изделий из титана, а также подобрать отечественные аналоги можно здесь.

Мы сотрудничаем только с проверенными европейскими производителями крепежных изделий из титана. Все производители внимательно следят за качеством выпускаемой продукции и сертифицированы не только в соответствии с общепринятым стандартом UNI EN ISO 9001:2000, но и в соответствии со стандартом UNI EN 9100:2009, выдвигающим строгие требования к предприятиям, выпускающим продукцию для аэрокосмической отрасли.

Если в нашем каталоге не нашлось нужных вам крепежных изделий из титана, вам требуется нестандартная деталь или особая марка титана, свяжитесь с нами и мы уточним возможность, сроки и стоимость поставки необходимых вам изделий.

Да, и самое главное! Для того, чтобы разместить заказ, не нужно астрономического объема! Мы поставим минимальное количество необходимых вам крепежных изделий из титана в самые короткие сроки!

Данный материал соответствует запросам: титан, титановый крепёж, крепёж из титана, болты из титана, титановый болт, гайки из титана, титановые гайки, винты из титана, титановые винты, шайбы из титана, титановые шайбы, кислотостойкий крепеж, коррозия, титановые шпильки, шпильки из титана.

«Титан – уникальный металл, обладающий рядом важных свойств…»

Интервью с начальником лаборатории «Титановые сплавы для конструкций самолетов и двигателей» ВИАМ, доктором технических наук Надеждой Алексеевной Ночовной.

Основным направлением деятельности Надежды Алексеевны Ночовной является разработка и создание титановых сплавов, в первую очередь сплавов на интерметаллидной основе, разработка процессов химико-термической обработки и методов модификации поверхности деталей из титановых сплавов для повышения их износостойкости и защиты от эрозионных воздействий.

Разработанные под ее руководством и при ее участии технологические процессы поверхностной обработки титановых сплавов получили широкое применение в орбитальном корабле «Буран», самолетах Як-42, Ан-225 «Мрия», Ан-22 «Антей» и в ряде космических аппаратов.

Н.А. Ночовная – лауреат премии Правительства Российской Федерации (2003 г. ), автор более 100 научных трудов и 15 авторских свидетельств и патентов.

«Занятия в «титановой группе» определили мой дальнейший выбор работы и жизненный путь…»

Я коренная москвичка, родилась здесь, как и все мои родные, поэтому отношусь к Москве с особым чувством, как к родному городу, где жили и живут мои близкие и друзья. После окончания школы поступила в Московский авиационный технологический институту им. К.Э. Циолковского. Влияние на выбор института во многом оказала сфера деятельности моих родных: с авиацией были связаны отец и дядя. В институте было очень интересно, годы учебы, пожалуй, одни из лучших в жизни – как, наверное, у всех, кто получал высшее образование на дневной форме обучения.

Студенческая жизнь была очень насыщенной: кроме учебы, студенческие слеты, конференции и, конечно «картошка»… Но, главное, учиться было очень интересно. Преподавательский состав в МАТИ был тогда, как и сейчас, очень хороший. Среди преподавателей запомнились такие яркие личности, как профессора, доктора технических наук Анна Архиповна Буханова, Ольга Семеновна Бочвар, Михаил Владимирович Шаров, Виктор Владимирович Ливанов, Борис Александрович Колачев и другие ученые, которые практически создавали металловедение титановых сплавов. С третьего курса началась специализация, и я попала во вновь созданную экспериментальную «титановую группу», где было много дополнительных лекций непосредственно по данной теме. Занятия в «титановой группе» определили мой дальнейший выбор работы и жизненный путь. А работа в ВИАМе в лаборатории титановых сплавов стала делом жизни.

Один из курсов по металловедению титановых сплавов вел профессор Сергей Георгиевич Глазунов – основатель первой в России титановой лаборатории, где была создана отечественная школа титанового металловедения и заложены основы титановой металлургии нашей страны. В этой лаборатории был получен первый российский титановый слиток и разработаны конструкции вакуумно-дуговых печей для плавки этого металла, ставшие прообразом промышленных установок.

Конец 1960-х – начало 1970-х годов стали временем интенсивного развития титановых сплавов. Росло их применение в авиационной и космической технике, у титана был, можно сказать, «творческий расцвет».

Титан – уникальный металл, обладающий рядом важных свойств, которые, казалось бы, абсолютно не сочетаются. Это высокая коррозионная стойкость, малый удельный вес при высоких прочностных характеристиках и хорошей технологичности, биоинертность выше, чем у благородных металлов.

Свое первое применение титан нашел в ракетостроении: еще в конце 1950-х годов из сплава ОТ4-1 был изготовлен корпус ракеты. Создание самолета Т-4 положило начало новой эры летательных аппаратов – именно этот самолет воплотил все прогрессивные конструкторские и технологические решения своего времени и явился прообразом современного Т-50. Титановые сплавы составляли более 50% всех материалов, применяемых в самолете – вся обшивка крыльев и фюзеляжа была изготовлена из листового титанового сплава ОТ4, только шасси стальные.

Универсальность титановых сплавов позволяет применять их как в конструкции планера, так и двигателя. Использование сплавов на основе титана в авиационном двигателе на сегодняшний день возможно до температур 600°С включительно. Сейчас интенсивно ведутся разработки сплавов на основе интерметаллидов титана и технологий, которые позволят применять эти сплавы вплоть до 800°С.

«Когда состоялся первый полет Ту-160, это был наш общий праздник…»

По окончании института меня оставили на кафедре. Но, проработав в МАТИ три года, я перешла в ВИАМ. Почему так поступила? Конечно, кафедра – это и наука, и преподавание, и возможность аспирантуры. Но очень хотелось работать в ВИАМе, я уже много знала об этом институте, знала, какие известные ученые с мировым именем работают там – Сергей Георгиевич Глазунов, Самуил Зейликович Бокштейн, Валентин Николаевич Моисеев… Много слышала о Сергее Тимофеевиче Кишкине и Николае Митрофановиче Склярове. Меня приняли в титановую лабораторию, возглавляемую в то время С.Г. Глазуновым, где я работаю по сей день и благодарю судьбу, что мне была предоставлена такая возможность. Никогда не забуду первых ощущений, когда пришла в ВИАМ. Увидела воочию людей, которых мы, студенты, считали легендарными, книги и статьи которых читали. Почувствовала, что передо мной открылась дверь в новый мир, мир творчества и огромных возможностей.

Работать в этой лаборатории было очень увлекательно, я быстро поняла, что мое образование продолжается, что узнаю много нового.

Самое главное в жизни, как мне кажется – видеть плоды своих трудов, создавать что-то такое, чем пользуются люди. Особое чувство удовлетворения испытываешь, когда не просто выполняешь рутинную, повторяющуюся работу, а создаешь что-то новое, лучшее. И обстановка в лаборатории была именно такой. Здесь создавались жаропрочные и высокопрочные сплавы, работали такие выдающиеся специалисты и ученые, как уже упомянутый Валентин Николаевич Моисеев, Ольга Григорьевна Солонина, Анатолий Иванович Хорев…

Наша наука всегда была ориентирована на практику. Мы постоянно выезжали на заводы, в частности, в 80-е годы, когда создавался самолет Ту-160, как его теперь гордо называют, «Белый лебедь». В ту пору я познакомилась с ВСМПО, Верхнесалдинским металлургическим производственным объединением в Свердловской области. Теперь это – корпорация ВСМПО-АВИСМА, входящая в состав госкорпорации «Ростех», не просто большая российская металлургическая компания, производящая титан и изделия из него, но крупнейший в мире производитель титана, которому принадлежит ведущая роль в мировой индустрии производства изделий и полуфабрикатов из легких сплавов. Кстати, на этом громадном комбинате довелось побывать еще на практике, когда училась в МАТИ.

Сотрудники нашей лаборатории принимали непосредственное участие в работе ВСМПО при налаживании технологии получения полуфабрикатов для изготовления конструкций и деталей для Ту-160, отрабатывали процессы плавки, деформации и термической обработки. Командировки длились неделями и были очень насыщенными, включая ночные дежурства, поскольку производство шло непрерывно. Конечно же, там работали и сотрудники ОКБ Туполева, то есть шло комплексное взаимодействие конструкторов, материаловедов и производственников. Итогом этой работы стал первый полет Ту-160, когда мы увидели плоды своего совместного труда и это был наш общий незабываемый праздник.

«Общение с выдающимися учеными и специалистами сыграло в моем становлении очень большую роль…»

Руководителем сектора нашей лаборатории в конце 1970-годов был доктор технических наук Владислав Валентинович Тетюхин, он впоследствии сменил Сергея Георгиевича Глазунова на посту начальника лаборатории, которая тогда называлась научно-исследовательским отделением. Интересен тот факт, что свою докторскую диссертацию В.В. Тетюхин защищал в ВИАМе. В начале «лихих» 90-х годов Тетюхин вернулся на ВСМПО и впоследствии стал его генеральным директором.

Общение с выдающимися учеными и специалистами сыграло в моем профессиональном становлении очень большую роль. Когда думаю, с какими людьми сводила судьба, то понимаю, какая удивительная удача выпала мне. Каждый из них был яркой личностью, обладал высочайшим профессионализмом и учил нас – не только словами, но и делами, поступками, отношением к работе. Никогда не забуду Николая Митрофановича Склярова. Доктор технических наук и профессор, удостоенный многих наград и званий, он был необыкновенно разносторонне одаренным человеком. Создание уникальной самолетной брони, теории горения титановых сплавов и пожаробезопасных титановых сплавов – это только маленький перечень научных разработок Николая Митрофановича. Это был уникальный, удивительный человек. Необычайно интеллигентный, с высочайшей эрудицией. Как часто говорит наш Генеральный директор, академик РАН Евгений Николаевич Каблов, настоящий специалист должен уметь объяснять так, чтобы его понял человек, не сведущий в данной области. Такое умение есть далеко не у всех, но Николай Митрофанович владел им в полной мере. И в самом деле, доступно можно объяснить лишь то, что абсолютно четко понимаешь сам. Вспомним самоироничную поговорку преподавателей: так долго объяснял студентам, что даже сам все понял…

Николай Митрофанович четко ставил задачи, всегда мог дать исчерпывающие ответы на вопросы, которые тебя интересовали. Работа с ним была действительно творческой и воспитывала человека как личность.

Пожалуй, умение четко излагать свои суждения так, чтобы было понятно разным людям, и умение понимать других людей, когда они хотят тебе объяснить что-то особенное – это одно из проявлений стиля виамовской работы. А выработала такое умение практическая необходимость – ведь по роду нашей деятельности нам приходится общаться и с конструкторами, и с производственниками, и с другими специалистами. И не просто общаться, а работать, решать общие задачи, что без взаимопонимания невозможно.

Николай Митрофанович и Елена Андреевна Борисова, которая была замначальника нашей лаборатории и его супругой, запомнились как заядлые путешественники. Однажды даже прошли на атомоходе «Арктика» по Северному морскому пути. Из своих путешествий обязательно привозили фотографии и устраивали в институте очень интересные выставки. Это тоже проявление одной из многих граней выдающейся личности: и благородное стремление самим увидеть мир, и желание познакомить с новой интересной информацией товарищей по работе. Николай Митрофанович так очень захватывающе рассказывал о своих путешествиях – это дар ученого, исследователя, преподавателя, увлеченного человека.

«В работе нашей лаборатории концепция «материал – технология – конструкция» проявляется в полной мере…»

Работая в ВИАМе десятилетия, я помню, какими тяжелыми были 90-е годы. И могу сравнивать отношение к этому периоду разных поколений виамовцев. Для молодых — это трудные периоды истории, о которых они слышали от старших, а для людей старшего поколения – это было крушение всего того, к чему привыкли. Это был прямой риск потерять целый прежний мир со множеством людей, которые хорошо работали, и с которыми тебе было работать хорошо, потерять идеологию, систему ценностей, в которой жили. Это, конечно, воспринималось, как катастрофа. Словно на твоих глазах рушится дом, потому что работа для нас и тогда была, и сейчас является домом, для кого вторым, а для кого и первым, но всегда домом, в строительстве которого ты сам принимал участие.

Я до сих пор с содроганием думаю, что бы могло случиться с ВИАМом. Но мы выжили и продолжаем развиваться. И роль Евгения Николаевича Каблова здесь переоценить просто невозможно. Вот, что значит быть настоящим ученым, ученым с большой буквы, способным решать не только научные, но и административные проблемы, создавать концепцию выживания и развития, несмотря на все неблагоприятные факторы. И выстоять в тяжелые времена, повести за собой коллектив… Причем не под лозунгами борьбы и огульного отрицания прежнего, как это делали некоторые перестроечные руководители, а для того, чтобы делать конкретные дела, реализовать конкретные идеи.

Сейчас, сравнивая положение дел в разные времена, могу на основе своего опыта сказать: ВИАМ работает на уровне, который мы не могли представить даже в период интенсивного развития советской науки в 1970-е, 80-е годы. В том числе по титановым сплавам , хотя напомню, что в те годы работы по титану переживали расцвет. Я жалею о многом, что было утеряно в масштабах страны в те времена, особенно в 90-е годы,– это и отношение к науке в целом, и определенный статус НИИ, и культура высокотехнологичных производств… Но ВИАМ свой статус сохранил и впоследствии укрепил, именно наш институт стал ведущим материаловедческим центром страны.

Мы поддерживаем и развиваем контакты с предприятиями отрасли. Командировок на предприятия очень много, ездим постоянно. И я с удовольствием отмечаю у наших партнеров особое отношение к ВИАМу и виамовцам. Ведем совместные работы с Пермским «Авиадвигателем», Уфимским моторостроительным производственным объединением, ПАО «Туполев», корпорацией «Иркут», Самарским научно-техническим комплексом имени Н.Д. Кузнецова, Нижегородским «Гидромашем», Верхнесалдинским металлургическим производственным объединением, Ступинской титановой компанией, Чепецким механическим заводом… Обращает на себя внимание разнообразие наших контактов – это и металлурги, и конструкторы, и производственные предприятия, создающие авиационную технику. Положение почетное, поднимающее самооценку – мы многим нужны! – но и очень ответственное. В свое время в ВИАМе по инициативе Евгения Николаевича Каблова была создана концепция всей нашей деятельности как материаловедов, короткая формулировка которой: «материал – технология – конструкция». И в работе нашей лаборатории, в ее внешних контактах эта концепция проявляется в полной мере.

Например, наше взаимодействие с металлургами необходимо для того, чтобы, отработав процесс создания нового сплава в условиях опытного производства, масштабировать и оптимизировать этот процесс уже в виде технологии массового производства: мы продолжаем нести ответственность за то, что делают из наших сплавов уже в промышленных масштабах.

«Современная техника привлекает молодежь…»

Политика руководства ВИАМ направлена, в частности, на то, чтобы все подразделения института, в том числе наша лаборатория, имели современную исследовательскую и производственную технику. Это новые литейные и термические печи, позволяющие воплощать в жизнь инновационные технологии, такие, как получение слитков из интерметаллидных сплавов, изотермическая штамповка и т. д. Современная техника привлекает молодежь, и ее сейчас в нашей лаборатории, как и во всем ВИАМе, много. У нас работают в основном выпускники МГТУ, МАТИ, есть ребята из МИСиСа. Например, начальники секторов Евгений Борисович Алексеев и Анатолий Львович Яковлев, инженеры Анна Викторовна Новак, Станислав Владимирович Путырский и другие. Много хороших молодых специалистов, очень толковых.

Что касается современной молодежи в целом, то скажу: люди во все времена бывают неодинаковые. Разные по способностям и характеру: кто-то больше склонен заниматься сугубо исследовательской работой, а кто-то практической деятельностью. Разные в прилежании: кто-то трудолюбив, а кто-то, бывает, ленится. Разные по мотивации: кто-то учится, чтобы работать в избранной сфере, а кто-то просто хочет получить диплом… Однако молодежь надо учить и воспитывать, потому что за ней – наше будущее.

Основные публикации и патенты Н.А. Ночовной за последние годы:

Panin P., Nochovnaya N. , Kablov D. Crystallographic texture and elastic modulus anisotropy of titanium aluminides based alloys // Proc. of Int. Workshop on Gamma Alloy Technology (GAT’13) 11–14 июня 2013 г. (Тулуза, Франция).
Alexeev E., Nochovnaya N., Panin P. Effect of thermomechanical treatment on properties variation of orthorhombic Ti2AlNb based alloys // Proc. of Int. Workshop on Gamma Alloy Technology (GAT’13) 11–14 июня 2013 г. (Тулуза, Франция).
Ночовная Н.А., Скворцова С.В., Анищук Д.С., Алексеев Е.Б., Панин П.В., Умарова О.З. Отработка технологии опытного жаропрочного сплава на основе интерметаллида Ti₂AlNb // Титан. 2013. №4(42).
Nochovnaya N., Panin P., Alexeev E., Kablov D. On the problem of low-temperature ductility improvement of Ti-Al and Ti-Al-Nb based alloys // Proc. of Int. Symposium on Gamma TiAl Alloys (ISGTA’14) 16–20 фев. 2014 г. (Сан-Диего, США).
Каблов Д.Е., Панин П.В., Ширяев А.А., Ночовная Н.А. Опыт использования вакуумно-дуговой печи ALD VAR L200 для выплавки слитков жаропрочных сплавов на основе алюминидов титана // Авиационные материалы и технологии. 2014. №2.
Ночовная Н.А., Панин П.В. Анализ остаточных макронапряжений в сварных соединениях титановых сплавов разных классов // Труды ВИАМ.
2014. №5.
Ночовная Н.А., Панин П.В., Кочетков А.С., Боков К.А. Современные жаропрочные сплавы на основе гамма-алюминида титана: перспективы разработки и применения // Металловедение и ТОМ. 2014. №7(709).
Nochovnaya N.A., Panin P.V., Kochetkov A.S., Bokov K.A. Modern refractory alloys based on titanium gamma-aluminide: prospects of development and application // Metal Science and Heat Treatment. 2014. Vol. 56. №7–8.
Алексеев Е.Б., Ночовная Н.А., Скворцова С.В., Панин П.В., Умарова О.З. Определение технологических параметров деформации опытного жаропрочного сплава на основе интерметаллида Ti₂AlNb // Титан. 2014. №2 (44).
Panin P., Nochovnaya N., Kablov D., Alexeev E. Low-cost titanium alloys for titanium-polymer layered composites // Proc. of 29-th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences (ICAS’14) 7–12 сент. 2014 г. (Санкт-Петербург).
Ночовная Н.А., Панин П.В., Алексеев Е.Б., Боков К.А. Экономнолегированные титановые сплавы для слоистых металлополимерных композиционных материалов // Труды ВИАМ. 2014. №11.
Алексеев Е.Б., Ночовная Н.А., Панин П.В. Исследование структуры и фазового состава опытного жаропрочного сплава на основе интерметаллида Ti₂AlNb в деформированном состоянии // Титан. 2014. №4(46).
Алексеев Е.Б., Ночовная Н.А., Иванов В.И., Панин П.В., Новак А.В. Исследование влияния алюминия на фазовый состав и термомеханический режим изотермической штамповки интерметаллидного сплава ВТИ-4 // Технология легких сплавов. 2015. №1.
Ночовная Н.А., Панин П.В., Алексеев Е.Б., Новак А.В. Закономерности формирования структурно-фазового состояния сплавов на основе орто- и гамма-алюминидов титана в процессе термомеханической обработки // Вестник РФФИ. 2015. №1(85).
Ночовная Н.А., Панин П.В., Кочетков А.С. Возможность использования горячего изостатического прессования для модификации структуры нового интерметаллидного титанового гамма-сплава // Сб. трудов Международной конференции «Ti–2015 в СНГ». Межгосударственная ассоциация «Титан». 2015.
Ночовная Н.А. Интерметаллидные титановые сплавы нового поколения // Сб. докладов конференции «Проблемы производства слитков и полуфабрикатов из сложнолегированных и интерметаллидных титановых сплавов» (30.10.2015 г.). М.: ФГУП «ВИАМ», 2015.
Ночовная Н.А., Панин П.В., Кочетков А.С. Проблемы получения химически и структурно однородных слитков из жаропрочных сплавов на основе гамма-алюминида титана // Сб. докладов конференции «Проблемы производства слитков и полуфабрикатов из сложнолегированных и интерметаллидных титановых сплавов» (30.10.2015 г.). М.: ФГУП «ВИАМ», 2015.
Ночовная Н.А., Панин П.В., Филатов А.А., Засыпкин В.В. Устройство и принцип работы рентгеновского дифрактометра. Учебно-методическая разработка по курсу «Методы контроля и прогнозирования свойств новых материалов» // Издательский центр МАТИ, 2010.
Ночовная Н.А., Панин П.В., Филатов А.А., Засыпкин В.В. Качественный рентгеноструктурный анализ. Учебно-методическая разработка по курсу «Методы контроля и прогнозирования свойств новых материалов». // Издательский центр МАТИ, 2010.
Ночовная Н.А., Панин П.В., Филатов А.А., Засыпкин В.В. Расчет интегральной интенсивности рентгеновской дифракции. Учебно-методическая разработка по курсу «Методы контроля и прогнозирования свойств новых материалов» // Издательский центр МАТИ, 2010.
Каблов Е.Н., Ночовная Н.А., Каблов Д.Е., Антипов В.В., Панин П.В., Кочетков А.С. Сплав на основе алюминида титана и изделие, выполненное из него (патент, заявка № 2015144209 от 15.10.2015 г.).
Каблов Е.Н., Ночовная Н.А., Антипов В.В., Панин П.В., Боков К.А. Экономнолегированный титановый сплав (патент, заявка № 2015144214 от 15. 10.2015 г.).

Интервью провел и подготовил для публикации кандидат филологических наук, доцент М.И. Никитин

Титановый порошок: титан и Ti сплавы. Марки и составы титанового порошка

Публикации

02.06/2021

ПОЛЕМА: производство геттеров для проекта ЦКП «СКИФ»

Изучение газопоглощающих свойств геттерных насосов по различным газам

Подробнее

19.09/2018

ПОЛЕМА: передовые разработки для экстремальных температур и агрессивных сред

«ПОЛЕМА» выводит на рынок новые материалы, которые показывают стабильность физико-механических характеристик при температурах, критичных для традиционных материалов.

Подробнее

Документы

Сертификат ISO 9001:2015 (0.412 мб)

Свидетельство НАКС об аттестации материала ПР-10Х18Н9М5С5Г4Б (0.611 мб)

Свидетельство НАКС об аттестации материала ПР-НХ16СР-У (0.592 мб)

» Главная » Продукция » Металлические порошки » Титан и Ti сплавы

Производство

Порошки титана и его сплавов получают в АО «ПОЛЕМА» восстановлением оксидов металлов гидридом кальция, — способом, разработанным в 50-ых годах прошлого века в ЦНИИЧМ им. И.П.Бардина. Выбор гидрида кальция в качестве восстановителя объясняется высокой активностью кальция, позволяющей восстанавливать практически все окислы металлов и неметаллов независимо от их термодинамической активности. При этом не образуются твердые растворы и химические соединения кальция с восстановленными металлами.

Применение

Восстановленные порошки титана и сплавов имеет неправильную (иррегулярную) форму и развитую поверхность частиц, благодаря чему отлично формуются при сравнительно низких давлениях прессования в жестких матрицах, а также методом гидростатического прессования в эластичных оболочках. Порошки хорошо прокатываются в ленту и спекаются в вакууме или нейтральной атмосфере.

Порошки титана и сплавов на основе титана применяются в производстве коррозионностойких фильтров тонкой очистки технических жидкостей в виде пористого проката, в медицине для изготовления имплантов, в пищевой промышленности для изготовления регенерируемых фильтров в системах очистки питьевой и минеральной воды, соков и напитков, в производстве пиротехнических средств высокой надежности, пористых нераспыляемых геттеров (газопоглотителей) с высокой сорбционной емкостью и скоростью сорбции, а также для изготовления композитов с алюминием и другими металлами, деталей часовых механизмов и кислотостойкого оборудования. Порошки применяются также для плазменного и микроплазменного напыления покрытий.

1. Титановые порошки

Марки и химический состав

Марки	Ti	Примеси, масс. %, не более
Марки	Ti	N	C	H	Fe+Ni	Si	Cl
ПТК-1	основа	0,07	0,05	0,35	0,35	0,10	0,003
ПТК-2	основа	0,20	0,05	0,35	0,35	1,00	0,003
ПТС-1	основа	0,08	0,05	0,35	0,40	0,10	0,004
ПТС-2	основа	0,20	0,05	0,35	0,40	1,00	0,004
ПТМ-1	основа	0,08	0,05	0,35	0,40	0,10	0,004
ПТМ-2 ПТМ(А)-2	основа	0,08	0,05	0,35	0,40	0,10	0,004
ПТОМ-1	основа	0,08	0,05	0,40	0,40	0,10	0,004
ПТОМ-2	основа	0,20	0,05	0,40	0,40	1,00	0,004

*Примеры химического состава порошка ПТМ-1*
№ примера	Ti	Примеси, масс. %
№ примера	Ti	C	O	N	S	Ca	Fe	Ni	Si	Al	Mg
1	основа	0,046	0,25	0,08	0,002	0,22	0,050	0,17	0,040	0,01	<0,01
2	основа	0,024	0,30	0,060	0,002	0,18	0,040	0,057	0,038	0,05	<0,01
3	основа	0,045	0,28	0,050	0,003	0,30	0,030	0,040	0,032	<0,02	<0,02

Размер частиц, насыпная плотность и уплотняемость порошков

Марки	Гранулометрический состав, масс. %, по фракциям, мкм				Насыпная плотность, г/см3 *	Уплотняемость, г/см3, при давлении МПа *
Марки	+280	+100	+45(40)	-45(40)	Насыпная плотность, г/см3 *	200	600
ПТК	≤ 5,0	Баланс (остальное)		≤ 10	0,89	2,70	3,50
ПТС	≤ 1,0	Не опр.	≥ 25 (35)	Баланс	1,15	2,60	3,24
ПТМ	0,0	≤ 2,0	≥ 15(25)	Баланс	1,02	2,44	3,35
ПТОМ	0,0	≤ 1,0	≤ 5,0 (5,0)	Баланс	1,36	2,72	3,48

* Средние значения (справочные данные)

Спецификацией (ТУ) устанавливается норма насыпной плотности для порошка ПТК: 0,6-1,0 г/см³ и нормируемый гранулометрический состав для порошка ПТМ (А): +280 мкм — 0,0%, +100 мкм ≤ 1,0%, +45 мкм – 15-40% (+40 мкм – 25-50%), -45 (40) мкм – остальное.

рис. 1

рис. 2

*рис. 1: ПТМ. Распределение частиц по размерам.

*pис. 2: Форма частиц порошка.

По согласованию с заказчиком допускается другие требования к химическому и гранулометрическому составам. В частности, для плазменного напыления покрытий изготавливается титановый порошок фракций 40-100, 40-140, 63-160 мкм.

2.Порошок ПТ51Ц49 (Ti51Zr49) сплава

*Химический состав порошка ПТ51Ц49*
Ti	Zr	Примеси, масс. % не более
Ti	Zr	C	N	O	Ni	Mg	Fe	Si	Al
50,5-53,0	остальное	0,10	0,10	0,50	0,14	0,014	0,10	0,10	0,10

Размер частиц порошка (основная фракция) менее 100 мкм.

По согласованию с клиентом могут быть установлены другие требования к химическому составу и размеру частиц порошка.

Распределение компонентов в сплаве Ti51Zr49 мас.%

*Пример фактического химического состава порошка ПТ51Ц49*
Ti	Zr	Примеси, масс. %
Ti	Zr	C	N	O	Ni	Mg	Fe	Si	Al
50,8	остальное	0,096	0,053	0,22	0,057	0,01	0,022	0,055	0,025

3. Порошок ПТФ (Ti70V30) сплава

*Химический состав порошка и его насыпная плотность*
Марка	Массовая доля элементов, %		Примеси, %, не более					Насыпная плотность, г/см³, не более
Марка	Ti	V	N	C	H	Ca	O	Насыпная плотность, г/см³, не более
ПТФ	65 не менее	25-32	0,30	0,10	0,60	0,20	0,50	1,2

Размер частиц порошка (основная фракция) менее 100 мкм.

*Пример фактического химического состава порошка ПТФ*
Ti	V	Примеси, масс. %
Ti	V	N	C	H	Ca	O
основа	28,83	0,046	0,042	0,29	0,20	0,28

4. Другие порошковые сплавы с титаном:

ПВ-Н55Т45 (Ni55Ti45), ПВ-Т88Н12 (Ti88Ni12), ПВ-Т65Ю35 (Ti65Al35)

Порошки данного класса применяются преимущественно для нанесения покрытий и изготовления деталей методом ПМ

Преимущества

Высокоразвитая поверхность частиц порошков, обеспечивающая уникальные физико-химические свойства материалов и изделий из них для применения в различных областях техники, медицине и пищевой промышленности в качестве фильтров, сорбционных насосов (газопоглотителей), пиротехнических систем, имплантов и композитов
Отличная прессуемость порошков
Высокая структурная однородность порошковых сплавов и интерметаллидов с титаном

Наверх

Печать страницы

сложности и методы его обработки

Среди неспециалистов бытует мнение, что титан имеет явное сходство с нержавеющей сталью. А значит, его можно подвергать механической обработке. При этом такой металл все же прочнее стали, поэтому сама работа с ним примерно раз в пять труднее. Тем не менее, особых проблем металлообработка вызывать не должна.

На самом же деле все обстоит несколько сложнее, чем представляется на первый взгляд. Металл этот отличается сниженной теплопроводностью, способен задираться и налипать. Кроме того, сложность заключается и в том, что титан необычайно прочен и способен при термических работах спаиваться с режущим инструментом (ведь резец также состоит из металла и практически всегда оказывается более мягким, чем обрабатываемая деталь). В результате инструмент особенно быстро изнашивается и требует постоянной замены.

Говоря об обработке металла, профессионалы подразумевают несколько разных видов работ с титановыми деталями. У них существуют свои секреты, позволяющие нейтрализовать отрицательные свойства этого металла или свести их к минимуму. Например, специальные охлаждающие составы помогут уменьшить задирание либо налипание металла, а также снизить тот объем тепла, который выделяется при резке титана.

Титановые листы разрезают с помощью гильотинных ножниц. Прокатный сортовой металл крупного диаметра обычно подвергают резке специальными пилами механического типа. Этот инструмент отличается тем, что зуб полотна у него достаточно крупный. Если пруток имеет меньший диаметр, в ход можно пустить токарный станок. Кстати, токарная обработка данного металла осуществляется резцами, изготовленными из особо прочных сплавов. Но даже при этом обстоятельстве скорость работы должна быть снижена и обычно уступает той скорости, которая наблюдается при обработке стали-нержавейки.

Фрезеровка титановых деталей также вызывает сложности: на фрезерные зубцы металл начинает налипать. Чтобы избежать этого, необходимо использовать фрезу, изготовленную из сплавов высокой твердости. В качестве охладителей применяют жидкости, уровень вязкости которых повышен.

Отдельное внимание следует уделить сверлению титановых элементов. В канавках может скапливаться стружка, вследствие чего сверло начинает деформироваться. Сверлить титан можно с помощью стальных быстрорежущих инструментов.

Титан можно использовать также и в качестве материала для составляющих каких-либо конструкций. Детали из этого металла требуется соединять, и здесь применяют несколько методов. Стоит рассмотреть этот вопрос подробнее.

Особенности сварочных работ по титану

Сварка является наиболее часто используемым вариантом соединения титановых деталей. Поначалу любая попытка титановой сварки заканчивалась неудачей. Причины этого назывались разные. Считалось, что в микроструктуре металла происходят изменения, что титан вступает в реакцию в азотом, кислородом и водородом, которые содержатся в воздухе. Среди других факторов называлось возрастание зернистости при разогреве металла. В любом случае, швы оказывались предельно хрупкими. Однако все эти проблемы удалось достаточно быстро решить с помощью новых технологий. Поэтому в настоящее время сварка титановых элементов не вызывает особых сложностей и считается обыденной.

Вместе с тем, определенные нюансы при проведении сварочных работ все же наблюдаются. Чаще всего, это выражается в том, что сварочный шов требуется постоянно оберегать от примесей, которые его загрязняют. Чтобы избежать этого, сварщики применяют флюсы, действующие без кислорода, а также чистый инертный газ. Используются также специализированные прокладки и козырьки для защиты – они позволяют прикрывать остывающие швы и препятствуют загрязнению.

Подобные услуги по металлообработке предполагают повышенную скорость сварки. Это позволяет снизить возрастание зернистости и задержать любые деформации микроструктуры материала. Сварка осуществляется в стандартных условиях. Для того чтобы защитить горячий металл от вступления в реакцию с воздухом, используются отдельные предупреждающие меры.

Сварка может осуществляться и в атмосфере полной контролируемости. Соблюдать ее необходимо, когда требуется избежать даже возможности загрязнения шва. Такие требования выдвигаются для самых ответственных сварочных работ при гарантии чистоты в 100%.

В случае, если нужно соединить небольшие по объему детали, работа проводится в особой камере, которая полностью заполняется инертным газом. Чтобы сварщику был виден весь фронт работ, камеру оснащают специальным окошком.

Если же необходимо соединить крупные элементы конструкции, работа проводится в помещении, герметично закрытом. Любая сварка должна осуществляться подготовленными людьми, а в данной ситуации к работе допускаются лишь профессиональнее сварщики с внушительным опытом. Для них в помещении предусматриваются системы жизнеобеспечения.

Другие способы соединения титановых деталей

Иногда сварка титана выглядит нецелесообразной. В этом случае зачастую используют пайку. Такой вид обработки титанового материала является довольно сложным. Причина в том, что при температурном воздействии оксидная пленка на поверхности детали приводит к весьма непрочному соединению вне зависимости от того, с каким металлом спаивается титан. Поэтому из всех металлов, идеально взаимодействующих с титаном при пайке, подходят лишь алюминий и серебро повышенной чистоты.

Еще один способ соединения титановых изделий между собой или с деталями из иных металлов – это клепка. Этот метод, как и применение болтов, является механическим. Если ставится заклепка из титана, работа существенно удлиняется. При использовании болтов необходимо покрывать их тефлоном либо серебром, в противном случае не избежать налипания титана, а само соединение окажется достаточно хрупким.

Способы нейтрализации минусов титана

Недостатком этого уникального металла является задирание, налипание, которое возникает при трении. В результате происходит ускоренное изнашивание титанового сплава. Если применяется фрезеровка металла, это обстоятельство нельзя не учитывать. Скользя по металлической поверхности, титан вступает в реакцию и начинает налипать, постепенно поглощая всю деталь.

Однако верхний слой титана можно сделать более прочной, устойчивой к истиранию и налипанию. В том числе, для этой цели используется азотирование. Метод состоит в выдерживании детали в азотном газе. Изделие должно быть разогрето в среднем до 900 градусов, а время выдержки составляет свыше суток. В результате азотирования поверхность элемента покрывается нитридной пленкой, придающей титану особую твердость. Как следствие – повышение износостойкости титановой детали.

Еще один метод, позволяющий повысить свойства металла, – это его оксидирование. Оно помогает устранить задирание. Титановую деталь необходимо нагреть, чтобы на ее поверхности возникла оксидная пленка. Она плотно покрывает верхний слой металла, не пропуская внутрь воздух.

Оксидирование может быть низко- и высокотемпературным. В последнем случае изделие выдерживают в течение нескольких часов в нагретом состоянии, а после чего опускают его в холодную воду. Это помогает ликвидировать окалину. Оксидированная таким образом деталь становится более устойчивой к изнашиванию сразу на несколько порядков.

Фрезерование титановых деталей

Титан применяется в самых разных промышленных сферах, в том числе, в самолетостроении и космонавтике. В этих отраслях чаще всего используются детали, выполненные из титана.

Нужно учитывать, что фрезерная обработка металла отличается сложностью. Поэтому для таких работ требуется применять острые фрезы с повышенной скоростью. Следует также максимально снизить контакт детали с резцом. Фрезерование начинается по дуге, а в конце работы фаска должна сниматься под определенным углом.

Квалификация фрезеровщика играет серьезную роль не только в выполнении самих работ, но и в определении их стоимости. Многое будет также зависеть и от того, насколько сложной выглядит геометрия создаваемого из титана элемента.

Диоксид титана: свойства, технологии, применение

Развитие титановой индустрии проходит очень стремительно. Двуокись титана играет важную роль в этом процессе. В сегодняшнем обзоре расскажем о свойствах TiO2, методах его получения, областях применения.

Двуокись титана — белый пигментный краситель, применяемый в производстве самых разных товаров (от краски до печенья)

Формы

В промышленности используют рутильную и анатазную модификацию TiO2.

Рутильные пигменты лучше рассеивают свет, качественнее перекрывают окрашиваемую поверхность (высокий показатель укрывистости), обладают хорошей атмосферостойкостью, не теряют своих свойств под воздействием UV-излучения. Эту разновидность диоксида титана выбирают при изготовлении лакокрасочных материалов, пластика, косметических средств.

Анатазная модификация пользуется популярностью при выпуске декоративной бумаги, резиновых изделий, лакокрасочных материалов, мыла, зубной пасты.

Технологии

Производственные мощности диоксида титана хлорным способом выше, чем сульфатным. Технологический процесс первого варианта более сложный, но менее затратный, хоть и предполагает использование богатых титаном руд. Хлорная технология в меньшей степени опасна для окружающей среды.

Сульфатный метод

Впервые был применен в начале 30-х годов прошлого века. В качестве исходного продукта используется ильменитовый концентрат. Он обрабатывается серной кислотой. В результате гидролиза титанилсульфата и прокаливания метатитановой кислоты получается TiO2.

Хлорный способ

Был изобретен в 1950 году. Суть технологии: титансодержащая руда взаимодействует с хлорным газом в условиях пониженного давления, в результате чего образуется TiCl4 с примесью хлоридов металлов (потом они ликвидируются). Очищенный тетрахлорид титана проходит процесс окисления под воздействием высоких температур. На выходе — диоксид титана ярко-белого оттенка.

Характеристики

Не растворяется в маслах, спирте, воде, кислотах.
Инертен по отношению к большому количеству химических соединений.
Характеризуется повышенным коэффициентом преломления. Отражает UV-лучи.
При нагревании меняет оттенок (становится желтым), после охлаждения приобретает привычный белый цвет.
Обладает повышенной влагостойкостью.
Совместим с любыми веществами, предназначенными для образования пленки.
Отличается высокой атмосферостойкостью.
Способен отбеливать различные материалы.
При высокой концентрации обеспечивает хорошую укрывистость пластиков, лакокрасочных материалов.
Играет роль фотокатализатора под воздействием ультрафиолетового света.
Зарекомендовал себя отсутствием токсичности.
Не образует комков, смешиваясь с другими компонентами, одинаково распределяется по всему составу.
Признан одним из самых популярных наноматериалов.

Сферы применения

TiO2 используется в различных секторах промышленности.

Лакокрасочная продукция

Входит в состав красок, лаков, эмалей, грунтовок, штукатурок, декоративных покрытий. Белые краски на основе цинка и свинца остались в прошлом. Теперь в качестве белого пигмента выступает диоксид титана. Нередко его заменяют мелом или мраморным кальцитом. «Конкуренты» тоже придают конечному продукту белый оттенок, они более доступны, чем TiO2. По этой причине многие краски содержат смесь пигментов.

Диоксид титана делает краску максимально белой, повышает ее укрывистость, стойкость к УФ-излучению. Такие покрытия не стареют, в течение многих лет сохраняют первоначальную белизну, не дают желтого налета. Они нетоксичны, безопасны. Но высокое качество обходится дороже. Чем больше в краске мела или мраморного кальцита и меньше двуокиси титана, тем она дешевле.

Диоксид титана — одна из составляющих качественной белой краски и термопластичной массы для дорожной разметки

Пластик

Пятая часть объема производства TiO2 идет на выпуск пластика и продукции из него: профильно-погонажных изделий из ПВХ, мебели, элементов бытовой техники, каучука, линолеума, резины. Двуокись титана играет здесь роль наполнителя, обеспечивает стойкость продукции к переменам погодных условий, защищает от воздействия агрессивных факторов.

Для производства оконного пластика и деталей экстерьера автомобиля добавляют TiO2

Производство резины

Используется в качестве наполнителя, дает возможность применять резиновые изделия в условиях повышенных температур, сохраняет характеристики покрытий при резких климатических изменениях.

Диоксид титана продлевает срок службы резинового покрытия и РТИ, в частности рукавов высокого давления, шлангов, приводных ремней

Бумажная промышленность

Примерно седьмая часть двуокиси титана применяется для выпуска бумаги (в том числе декоративной), картона, обоев. Добавка позволяет варьировать степень гладкости материала, уровень его белизны. Титановый порошок вносится в смесь для изготовления бумаги, чтобы улучшить качество конечного продукта и печати.

Диоксид титана важен при пигментовании бумажных изделий

Суперконцентраты (мастербатчи)

Эта продукция представляет собой сочетание красящих пигментов и матрицы (связующего вещества). Белые мастербатчи выпускают на основе TiO2. Такая добавка выбеливает различные пластмассовые изделия, которые производят с помощью экструзии, литья под давлением или выдувного формирования. Для получения цветного концентрата вносят пигмент нужного оттенка.

Косметика

Входит в состав декоративных, очищающих и ухаживающих косметических средств. Он не проникает в дерму, не увлажняет и не стимулирует ее, но защищает от УФ-излучения (блокирует 25% лучей спектров UVB и UVA2). Чем больше пигмента в составе крема, тем выше его SPF-защита. Такие крема равномерно распределяются по коже, не оставляют белых следов.

Компонент придает продукту нужную консистенцию, выступая в роли загустителя. Кроме того, помогает создать нужный оттенок помады, пудры, тонального крема, лака для ногтей за счет смешивания в различных пропорциях с другими пигментами. Белый порошок добавляет готовой продукции такие свойства, как светонепроницаемость и укрывистость.

Диоксид титана не представляет опасности для здоровья человека. Он используется даже в товарах для детей (присыпки, зубная паста).

Свойства TiO2 берут на вооружение при выпуске теней для век, румян, мыла

Фармацевтика

Входит в формулы всевозможных лекарственных средств в виде таблеток, порошков, кремов, суппозиториев, паст, мазей белого цвета.

Фармакологические предприятия добавляют в препараты небольшое количество мелкодисперсного порошкообразного TiO2. Вещество не оказывает влияния на структуру и консистенцию лекарственных препаратов. Диоксид титана не вступает во взаимодействие с другими веществами. Компонент безопасен при употреблении внутрь и при контакте с кожей.

Titaniumoxide высокой химической чистоты используется в фармацевтике в качестве отбеливающего агента

Пищевая промышленность

Пищевой диоксид титана может входить в состав сахара рафинада, сгущенного молока, куриных полуфабрикатов, жевательной резинки, майонеза, муки, конфет, джемов, паштетов, кондитерской глазури, крабовых палочек, йогуртов, плавленого сыра, сладких драже, соусов, рыбной продукции. Краситель Е171 добавляется в дозировке до 1% от массы продукта. Главная задача пигмента — создать эстетику, сделать внешний вид еды более привлекательным, аппетитным. При этом он не меняет вкус и цвет продукта. TiO2 используют и для защиты пластиковой упаковки от выцветания и УФ-излучения.

На сегодняшний день Е171 считается безопасной добавкой, он не наносит вред человеку. Его использование официально разрешено. Диоксид титана не растворяется под воздействием желудочного сока, не накапливается во внутренних органах и тканях, полностью выводится из организма.

Диоксид титана сохраняет сочность фарша, отбеливает глазурь

Фотокатализатор

Благодаря высокой фотокаталитической активности TiO2 используется для очистки воздуха и воды от вредных органических соединений, вирусов, аллергенов, споров грибов, микроорганизмов.

Фильтр покрывают тончайшим слоем диоксида титана. На него направляют лучи ультрафиолетовой лампы, которую размещают внутри прибора. Фотокаталитические фильтры не требуют замены или чистки. Они восстанавливают свою первоначальную структуру после взаимодействия с загрязнителями. Такие фильтры не накапливают вредные вещества, а разлагают их. Они обладают бактерицидным действием.

Диоксид титана применяется и при изготовлении самоочищающихся стекол. Для активизации покрытия потребуется примерно неделя с момента установки окон, так как фотокатализатор должен некоторое время взаимодействовать с солнечными лучами.

Такое покрытие «работает» и в пасмурную погоду. Оно существенно экономит время и деньги на уборке. Подходит для любых конструкций — от классических окон до зимних садов и оранжерей. Покрытие сохраняет свои свойства в течение всего срока службы.

Во время эксплуатации окон или фасадного остекления TiO2 вступает в реакцию с UF-лучами, за счет чего ускоряется процесс разложения органических загрязнителей

Штатные технологи компании UСG помогут выбрать марку диоксида титана Tiox, максимально отвечающую Вашим производственным задачам.

Применения Титана | Toho Titanium Co., Ltd.

Аэрокосмическая промышленность

[Фотография предоставлена] ANA
[Фотография предоставлена] IHI Corporation

Можно сказать, что аэрокосмическая промышленность подходит для максимального использования свойств титана, таких как малый вес, высокая прочность и превосходная коррозионная стойкость. Титан, который может обеспечить легкий вес при сохранении прочности, является материалом, необходимым для эволюции самолетов, целью которых является не только достижение экономических характеристик, но и дальнейшее повышение эффективности использования топлива.

Особенности	Легкий вес, высокая прочность и высокая коррозионная стойкость
Примеры целей использования	Детали реактивных двигателей (например, вентиляторы и компрессоры), конструкционные материалы для корпусов самолетов, топливные баки, шасси, болты и пружины

Причины выбора титана

Около половины мирового спроса на титан приходится на аэрокосмическую промышленность. Титан начали использовать в больших количествах в 1960s в основном используется в качестве материала для реактивных двигателей благодаря своим характеристикам легкости и прочности, а также используется в частях корпуса самолета, включая шасси, переднюю кромку и болты.
Кроме того, поскольку легкие пластмассы, армированные углеродным волокном (CFRP), используются во многих частях корпуса самолета, титан, который имеет коэффициент теплового расширения, близкий к коэффициенту CFRP, и не имеет проблем с коррозией, используется более широко, поскольку он очень совместим с углепластиком.

Общая промышленность

Различные химические заводы

Титан, который относительно устойчив к коррозии рядом химических веществ и морской воды, широко используется в установках, таких как заводы по производству сжиженного природного газа (СПГ), заводы по опреснению морской воды и химические заводы.

Особенности

Легкий вес, высокая прочность и высокая коррозионная стойкость

Примеры
целей использования

Турбинные лопатки, оборудование для опреснения морской воды и конденсаторы на электростанциях/опреснителях морской воды; электроды, резервуары для хранения, водопровод и лампочки на химических заводах/электролизных предприятиях

Автоцистерна
Что касается автоцистерн, которые перевозят такие химические вещества, как гипохлорит натрия и хромат натрия, в качестве материала для цистерн используется легкий, высококоррозионностойкий и прочный титан.
Теплообменник
Титан
используется как безопасный и экономичный материал для теплообменников, эксплуатируемых в суровых условиях, в том числе при высоких температурах и высоком давлении.
[Фотография предоставлена] Alfa Laval AB

Строительство

Архитектура и памятники

Благодаря легкому весу, долговечности и текстуре материала титан используется для крыш традиционной японской архитектуры, музеев, крыш и экстерьеров куполообразных стадионов и в настоящее время заслужил репутацию нового и лучшего строительного материала. .

Сферическая смотровая площадка здания штаб-квартиры Fuji Television Network, Inc.

Боковые стены Tokyo Big Sight
[Фотография предоставлена] © Satoru Mishima
Hotel Marques de Riscal (Испания)
[Фотография предоставлена] Nippon Steel Corporation

Особенности	Легкий вес, высокая прочность, высокая коррозионная стойкость и окрашиваемость
Примеры цели использования	Кровельные материалы, стеновые и строительные материалы, внутренние и наружные стены, материалы для полов, строительные материалы для окраски, памятники, таблички и перила

Главный зал храма Сэнсо-дзи
Титан
все чаще используется для крыш зданий, потому что внешний вид традиционной японской черепицы можно сохранить благодаря усовершенствованной технологии обработки титана, а коррозионная стойкость титана и малый вес повышают сейсмостойкость.
[Фотография предоставлена] © CANAME
Национальный музей Кюсю
Крыша выполнена из титана синего цвета (цветной титан).

Автомобили и мотоциклы

[Фотография предоставлена] Honda Motor Co., Ltd.
[Фотография предоставлена] Nippon Steel Corporation

Титан также играет активную роль в производстве автомобилей и мотоциклов. В частности, из деталей мотоциклов именно в глушителях больше всего используется титан. Титан высоко ценится за его термостойкость, прочность и устойчивость к ржавчине в качестве материала для глушителей, используемых в тяжелых условиях.

Особенности	Легкий вес, высокая прочность, высокая коррозионная стойкость и термостойкость
Примеры целей использования	Глушители, шатуны, клапаны двигателя и пружины

Предметы первой необходимости

Товары для спорта и отдыха

Титан

используется в более широком спектре приложений в нашей повседневной жизни, включая не только клюшки для гольфа, но и теннисные ракетки, наручные часы, очки, ножи, ювелирные изделия и скульптуры.

Особенности	Легкий вес, высокая прочность, модность, высокая коррозионная стойкость и биосовместимость
Примеры целей использования	Оборудование для гольфа, теннисные ракетки, лыжные принадлежности, велосипеды и снаряжение для альпинизма

Головки отверток из титана

Для головки драйверов используется титановый сплав

. Головки драйверов из титана набирают популярность, потому что легкие и большие головки улучшают дальность полета и точность направления.

[Фотография предоставлена] ©Mizuno Corporation

Предметы первой необходимости

Наручные часы и очки

Титан

, обладающий такими свойствами, как малый вес, коррозионная стойкость, биосовместимость (то есть не вызывает аллергии на металл) и умеренная упругость, широко используется в качестве материала для рамок стекол. По той же причине он также используется для изготовления наручных часов, а роскошная текстура титана является одним из его преимуществ.

Ювелирные изделия

Титан

широко используется в ювелирных изделиях, включая серьги-клипсы, ожерелья, булавки для галстука и запонки, потому что он легкий, не вызывает аллергии на металл, имеет уникальную текстуру и модный вид.

Кухонные ножи и другие ножи

Титан

подходит для кухонных ножей, так как не наносит вреда человеческому организму и гигиеничен. Он обладает превосходными свойствами, такими как легкий вес и удобство использования, а титановые ножи могут оставаться острыми в шесть раз дольше, чем ножи из нержавеющей стали.

[Фотография предоставлена] ©CASIO Computer Co., Ltd. Наручные часы и очки

Здоровье

Поскольку титан обладает высокой биосовместимостью и редко вызывает аллергию на металл, он широко используется в качестве материала для имплантатов, таких как искусственные корни зубов и искусственные кости, и область его применения расширяется.

Характеристики	Нетоксичность, биосовместимость, высокая коррозионная стойкость и высокая прочность
Примеры целей использования	Материалы для искусственных костей, сердечных клапанов, кардиостимуляторов, хирургических инструментов, корней зубов и сплавов с памятью формы

Стоматологические инструменты из титана

В стоматологии используется множество инструментов из титанового сплава, который легче стали. Такие инструменты из титана превосходят инструменты из нержавеющей стали по коррозионной стойкости и прочности.

Искусственные корни зубов

Поскольку титан обладает высокой биосовместимостью и безвреден для организма человека, он используется в качестве материала для искусственных корней зубов.

Морское проектирование

[Фотография предоставлена] Совместное предприятие по строительству взлетно-посадочной полосы D для расширения аэропорта Ханэда
Покрытие стальных трубчатых свай титаном [Фотография предоставлена] ©H. ОСАВА

Особенности	Высокая коррозионная стойкость и малый вес
Примеры целей использования	Взлетно-посадочная полоса D аэропорта Ханэда, покрытие свай из стальных труб для предотвращения коррозии, опор морских мостов и фитингов

Пирсы взлетно-посадочной полосы D аэропорта Ханэда

Скоростная автомагистраль Tokyo Wan Aqua-Line (опоры моста с титановым покрытием)

Установки по преобразованию тепловой энергии океана (OTEC)

Преобразование тепловой энергии океана, привлекающее внимание как новый метод производства электроэнергии, вырабатывает электроэнергию за счет циркуляции смеси аммиака и воды в зависимости от изменения температуры морской воды. Титан, который может переносить морскую воду, больше всего подходит для труб и устройств для реализации этой генерации энергии.

6 основных применений титана

0 Комментарий админ

просмотров сообщений: 15,209

Титан является важным тугоплавким металлом . Титановый сплав обладает низкой плотностью, высокой удельной прочностью, хорошей коррозионной стойкостью, низкой теплопроводностью, нетоксичностью и немагнитностью, свариваемостью, хорошей биосовместимостью и сильным декором поверхности. Многие страны мира признали важность материалов из титановых сплавов. В этой статье мы рассмотрим 6 основных областей применения титана.

Использование титана

1. Использование титана в аэрокосмической области

В западных странах, таких как США, 60% титановых материалов используются в аэрокосмической области. Однако с быстрым развитием азиатской аэрокосмической отрасли в последние годы потребление титана в аэрокосмической области будет соответственно увеличиваться. С глобальной точки зрения авиационная промышленность играет решающую роль на рынке титана.

В 2011 году мировое производство титана достигло 148 000 тонн, из них около 64 тысяч тонн титана для гражданской авиации. Будущий глобальный экономический рост по-прежнему будет иметь огромный спрос на воздушный транспорт. По оценкам, спрос на новые самолеты в ближайшие 20 лет составит около 30 000 единиц.

Использование титана

В то же время потребность в титане для новых самолетов выше, чем для старых самолетов. Ожидается, что средняя потребность в титане для коммерческих самолетов в течение 20 лет достигнет 40 тонн на самолет. Исходя из этого расчета, мировая потребность в титане в секторе коммерческой авиации в ближайшие 20 лет составит около 1,2 млн тонн.

Кроме того, в связи с глобальной геополитической ситуацией, глобальные военные расходы различных стран увеличились, также ожидается новый спрос на титан в области военной авиации.

2. Использование титана в автомобильной промышленности

Снижение расхода топлива и выбросов вредных газов стало одной из основных движущих сил и направлений технического прогресса в автомобильной промышленности. Исследования показывают, что на каждые 10% снижения массы автомобиля можно сэкономить расход топлива на 8%-10%, а выбросы выхлопных газов можно уменьшить на 10%.

С точки зрения вождения, характеристики ускорения улучшаются после облегчения автомобиля, а также улучшаются стабильность управления автомобилем, шум и вибрация. С точки зрения безопасности при столкновении после облегчения автомобиля инерция при столкновении мала, а тормозной путь сокращается.

Использование титана

Предпочтительным способом снижения веса автомобилей является замена традиционных автомобильных материалов, таких как сталь, на высокопрочные легкие материалы, такие как алюминий , магний и титан.

3. Использование титана в медицинской промышленности

Титан широко применяется в медицине. Титан близок к человеческим костям, обладает хорошей биосовместимостью с тканями человека и не имеет побочных токсических эффектов. Имплантаты человека – это специальные функциональные материалы, тесно связанные с жизнью и здоровьем человека.

Преимущества использования титана по сравнению с другими металлическими материалами и титановые сплавы в основном следующие: легкий вес, низкий модуль упругости, немагнитность, нетоксичность, коррозионная стойкость, высокая прочность и хорошая ударная вязкость.

Использование титана

Количество титанового сплава в хирургических имплантатах увеличивается со скоростью 5%-7% в год. Сотни металлических деталей, изготовленных из титана и титановых сплавов , таких как головка бедренной кости, тазобедренный сустав, плечевая кость, череп, коленный сустав, локтевой сустав, плечевой сустав, пястно-фаланговый сустав, крепежные винты и т. д., были пересажены в организм человека. и добился хорошего эффекта.

4. Использование титана в химической промышленности

Титан обладает отличной коррозионной стойкостью и широко используется во многих отраслях народного хозяйства. Особенно в химическом производстве титан используется вместо нержавеющей стали, сплавов на основе никеля и других редких металлов в качестве коррозионностойких материалов.

Это имеет большое значение для увеличения производства, улучшения качества продукции, продления срока службы оборудования, снижения потребления, снижения потребления энергии, снижения затрат, предотвращения загрязнения, улучшения условий труда и повышения производительности труда.

Титан стал одним из основных антикоррозионных материалов в химическом оборудовании и установил свой статус коррозионной стойкости в химическом оборудовании. Как идеальный материал для химического оборудования, титан также привлекает все больше и больше внимания технических специалистов.

Использование титана

После многих лет продвижения титан и его сплавы широко используются в химическом производстве в качестве превосходного коррозионно-стойкого конструкционного материала. В настоящее время применение титанового оборудования расширилось от производства кальцинированной соды и каустической соды до производства хлората, хлорида аммония, мочевины, органического синтеза, красителей, неорганических солей, пестицидов, синтетических волокон, удобрений и тонкой химической промышленности.

5. Использование титана в морской технике

С развитием науки и техники и истощением ресурсов на суше на повестку дня были поставлены вопросы развития человека и использования океана.

Титан обладает превосходной коррозионной стойкостью к морской воде и широко используется в опреснении морской воды, на кораблях, в морской тепловой энергетике и при добыче подводных ресурсов.

Использование титана

Благодаря характеристикам титана и титановых сплавов они обладают уникальными преимуществами при применении на кораблях и морском оборудовании, поэтому они широко используются в атомных подводных лодках, глубоководных аппаратах, атомных ледоколах, судах на подводных крыльях, судах на воздушной подушке , тральщики и гребные винты, трубопроводы забортной воды, конденсаторы, теплообменники и т. д.

6. Использование титана в повседневной жизни

Титан используется в спортивных товарах из-за его легкости и высокой прочности. Использование титана постепенно расширилось от первых теннисных ракеток и ракеток для бадминтона до головок для гольфа, клюшек и гоночных автомобилей.

Велосипедные рамы из титановых сплавов также очень популярны. В настоящее время насчитывается около 50 компаний, производящих титановые велосипеды. Соединенные Штаты долгое время были крупнейшим производителем и потребителем велосипедов из титана.

Использование титана

Легкий титан также используется в оправах для очков, и титан не вызывает аллергии на кожу, а поверхность титана может иметь яркие цвета после анодирования, поэтому он используется в оправах с начала 1980-х годов. .

Заключение

Благодарим вас за чтение наших статей и надеемся, что они вам понравились. Если вы хотите узнать больше о использовании титана и других тугоплавких металлов , вы можете посетить Advanced Refractory Metals для получения дополнительной информации. Мы обеспечиваем наших клиентов высококачественной продукцией из титана и других тугоплавких металлов по очень конкурентоспособной цене.

Свойства, характеристики и применение титана и его сплавов

Хорошо известно, что титан имеет свойства, привлекательные для аэрокосмической отрасли и других отраслях, и что его приложения ограничены из-за высокой стоимости. Этот обзор предоставит те, кто не напрямую связанные с титаном объяснение почему титан является привлекательным материал, при этом аэрокосмическая промышленность является основным фокус. Кратко о титане приложения и некоторые его уникальные также будут обсуждаться свойства.

ВВЕДЕНИЕ

Основные свойства титана привлекательный материал включает в себя отличное соотношение прочности и веса, обеспечивающее экономия веса привлекательна для аэрокосмическая и нефтехимическая промышленность; коррозионная стойкость, особенно привлекательна в аэрокосмическую, химическую, нефтехимическую и архитектурные отрасли; и биологическая совместимость, представляющая интерес к медицинской промышленности. Химическое промышленность является крупнейшим потребителем титана благодаря отличной коррозионной стойкости, особенно в присутствии окислителей кислоты. Аэрокосмическая промышленность – это следующий по величине пользователь, в первую очередь из-за его повышенного (и криогенные) температурные возможности и снижение веса за счет высокая прочность и низкая плотность; с увеличенным использование полимерного графитового волокна армированные композиты на самолетах, низкий коэффициент теплового расширения тоже немаловажный фактор. баллистический свойства титана также превосходны на нормированной по плотности основе. Особенности применения титана в других области будут кратко рассмотрены.

КАК БЫ ВЫ…

…опишите общее значение этой бумаги?
Цель состоит в том, чтобы предоставить тем, кто не знакомы с титаном и те, у кого мало знаний взгляд на некоторые уникальные аспекты и преимущества титана.

…опишите эту работу материаловедение и инженерия специалист без опыта Ваша техническая специальность?
Цель состояла в том, чтобы объяснить, что уникальна в отношении титана и типы приложений, где титан будет иметь преимущества перед другими материалы.

…опишите эту работу мирянин?
Он дает базовое понимание уникальные аспекты титана и описывает типы приложений Где следует использовать титан.

ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТИТАНА

Снижение веса
Высокая прочность и низкая плотность титан (~40% ниже, чем у стали) дают много возможностей для веса сбережения. Лучшим примером этого является его использовать на шасси Боинга Самолеты 777 и 787 и Airbus А380. На рис. 1 показано шасси. на самолете 777. ¹ Все маркированные детали изготовлены из Ti-10V-2Fe- 3Ал. Этот сплав используется как минимум предел прочности 1,193 МПа; это используется взамен высокопрочного низколегированного стали 4340М, которая используется при 1930 МПа. Эта замена привела при снижении веса более чем на 580 кг. ¹ Boeing 787 использовал следующее поколение высокопрочный титановый сплав Ti-5Al- 5V-5Mo-3Cr, у которого чуть выше прочность и некоторые преимущества обработкиИспользование титана в посадке конструкция зубчатой передачи также должна значительно сократить техническое обслуживание шасси затраты из-за его коррозионной стойкости. Низкая плотность и высокая прочность сделать его очень привлекательным для взаимности детали, такие как шатуны для автомобильных Приложения. Опять же цена слишком высок для семейных автомобилей, но Министерство энергетики США инвестирует в значительных усилиях по производству титана комплектующие для легковых и грузовых автомобилей доступный. (Титан успешно используется для гоночных автомобилей высокого класса, где цена не такая уж большая проблема.)

Ограничения по пространству
Это приложение не подходит часто, но это важно. лучший пример для этого — шасси балка, используемая на 737, 747 и 757. Этот компонент, работающий между крыло и фюзеляж, поддерживает посадку механизм. Другие самолеты Boeing используют алюминиевый сплав для этого применения, но для вышеуказанного самолета загрузка составляет выше, а алюминиевая конструкция будет не вписывается в огибающую крыла. Предпочтительнее алюминиевый сплав. вариант, так как он намного дешевле. Сталь была бы еще одним вариантом, но это был бы больший вес.

Рабочая температура
Структура в двигателе и выхлопе участки работают при повышенной температуре, так что основные варианты сплавы на основе титана или никеля; опять таки, никелевые сплавы значительно добавят масса. Используются титановые моторные сплавы. примерно до 600°С. Есть приложения, таких как заглушка и сопло (рис. 2), которые испытывают температуру выше этого на короткое время в течение определенные условия эксплуатации. Температура ограничение для титановых сплавов, кроме специализированных моторных сплавов, около 540°С. Выше этой температуры загрязнение кислородом становится проблемой, охрупчивание поверхности. Титан также используется при криогенных температурах для конструкций, таких как рабочие колеса для ракетные двигатели.

Коррозионная стойкость
Титан имеет очень живучую зарождающуюся оксид, образующийся мгновенно при контакте с воздухом. Этот оксид причина отличной коррозии сопротивление. Коррозия не является фактором для титана в аэрокосмической среде. Титан не пит, что в мнение авторов является обоснованием за отличное обслуживание. В эксплуатации алюминиевые и стальные сплавы в конечном итоге образуют коррозионные ямки, которые служат источниками напряжения, которые будут затем инициируйте коррозию под напряжением или усталость трещины. С титаном такого не бывает. Эта коррозионная стойкость несет вплоть до химической, нефтехимической, целлюлозно-бумажной и архитектурной промышленности. Титан и его сплавы имеют отличная стойкость к большинству окислителей, нейтральные и ингибированные восстанавливающие условия. Он также устойчив к коррозии внутри человеческого тела. Биосовместимость тоже отлично; он используется для протезы и кость будут расти в правильно спроектированные титановые конструкции. Коммерчески чистый титан – это также используется для наружных архитектурных приложений, практика началась в Япония. Используется для наружных поверхностей в качестве он никогда не потребует обслуживания. Наиболее известным из них является его использование на экстерьер искусства Гуггенхайма Музей в Бильбао, Испания.

Совместимость с композитами
Титан совместим с графитовые волокна в полимерных композитах. Имеет высокий гальванический потенциал. между алюминием и графитом, и если алюминий вступает в контакт с графитом в присутствии от влаги алюминий разъедается прочь. Его можно выделить из комбинирование такими методами, как слой из стекловолокна, но в местах, которые трудно осматривать и трудно заменить, титан используется в качестве консервативного подхода. Кроме того, коэффициент тепловое расширение (КТР) титана, выше, чем у графита, значительно ниже, чем у алюминия. Даже при рабочей температуре размах конструкции фюзеляжа, о от 60°C в круизе до +55°C в жаркий день, разница в КТР при использовании алюминия структура, прикрепленная к композиту приведет к очень высокой нагрузке. Этот это не проблема с титановой структурой. Очевидно, чем длиннее компонент, тем больше будет проблема с использованием алюминий.

Низкий модуль
Основная область, где это важно находится в замене стали пружины. С модулем около вдвое меньше стали, только вдвое меньше катушек требуется. Это в сочетании с высокой прочностью и плотностью составляет около 60% от стали в идеале привести к экономии веса около 70% от стальной пружины. Кроме того, титан предлагает много превосходная коррозионная стойкость, снижение затраты на техническое обслуживание.

Броня
Титан обладает отличной баллистикой. сопротивление и обеспечивает 1535% экономия веса по сравнению со сталью или алюминиевая броня для той же баллистики защита при поверхностной плотности интерес, что привело к значительному экономия веса на военном полигоне боевые машины. Более легкие автомобили имеют лучшая транспортабельность и маневренность. Отличная коррозионная стойкость, низкий ферромагнетизм и совместимость с композитами также обеспечивают значительные преимущества. Две программы, которые использовать титан в модернизированных транспортных средствах боевая машина пехоты Брэдли (Рисунок 3) и основной бой Абрамса Танк. ² Относительно высокая стоимость титана был успешно смягчен с помощью пластины, изготовленной из электронного луча, холодный под, одиночный слиток плавки. ³

УНИКАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ТИТАНА

Общая коррозионная стойкость уже обсуждалось. В отношении к коррозионное растрескивание под напряжением (SCC), коммерческий чистый и большинство титановых сплавов практически невосприимчивы, если нет представляет собой свежую острую трещину в присутствии стресса. Если треснул титан воздух, защитный оксид немедленно переформироваться, и SCC может не возникнуть. Если трещина зародилась в морской воде, например, тогда SCC может произойти на некоторые высокопрочные сплавы или высокопрочные кислород марки х.ч. титан. Даже здесь SCC может быть смягчены, если часть не загружена немедленно. Доусон и Пеллу ⁴ показали, что рост усталостной трещины Ti-6Al-6V-2Sn можно восстановить при тестируется на низкой частоте, пока интенсивность стресса ниже порог коррозии под напряжением. Это связано с повторной пассивацией (восстановлением оксида) в морской воде при более низкая частота, в то время как есть недостаточно времени, чтобы это произошло в более высокие частоты.

Модуль -сплавов может быть изменен существенно. Ти-15В-3Cr-3Al-3Sn при 60% наклепе имело растяжение прочность ~1070 МПа с модулем ~7683 ГПа. При выдержке при 480°C прочность и модуль были ~ 1515 МПа и 103 ГПа соответственно. Титан сплавы, содержащие Nb, Zr и Ta, называемый металлической камедью, разработанный для медицинской промышленности, имеют эластичные модулей до 4050 ГПа в зависимости по ориентации и обработке. Эти модули близки к костным, что делает его идеальным для протезирования. Холодная обработка уменьшает модуль при увеличении прочности. ⁵

Кристаллографическая текстура шестиугольная плотноупакованная (HCP) а-фаза может иметь очень значительное влияние на свойства в разных направлениях. Ларсон6 смоделировал модуль монокристалл технически чистого титана и определили, что при напряженный вдоль базального полюса модуль составляет ~ 144 ГПа, но при нагрузке ортогонально базальному полюсу ~ 96 ГПа. Различия в предельном растяжении прочность, которые также являются показателем кристаллографической текстуры, между продольное и поперечное направление около 205 МПа недавно наблюдается для полосового проката, с непрерывная прокатка в одном направлении что может привести к сильной текстуре.

Эффект Баушингера, хотя и не обязательно уникальный, кажется, имеет более сильный эффект в титановых сплавах, чем другие системы сплавов. Это связано с ограниченное количество систем скольжения в гексагональная плотно упакованная (HCP) низкая температура α-фазы. Если образец на растяжение натягивается и тест останавливается до отказа, а сжатие образец взят из расчетная длина образца на растяжение, а значительное падение предела текучести наблюдается. Деформация растяжения 0,5% при комнатной температуре может снизить степень сжатия на 30%. Это связаны с дислокациями в материал движется в обратном направлении по тому же пути скольжения, что означает дислокационные барьеры не имеют преодолевать на ранних стадиях деформация. То же явление наблюдается, если напрягать компрессию образец, а затем тянет растяжение от его расчетной длины. Этот эффект может быть устранено или смягчено путем формирования при повышенной температуре или после отжиг. Следовательно, по крайней мере в аэрокосмическая промышленность, когда титан часть формируется, впоследствии она отжигается чтобы избежать такого значительного снижения урожайности. Не влияет на предел прочности при растяжении прочность.

Охрупчивание твердого металла проблема с титаном и его сплавами, наиболее ярким примером является кадмий. Интимный контакт (принуждение титана в кадмий или наоборот) и высокие растягивающие напряжения необходимы для того, чтобы это произошло.

ВЫСОКАЯ СТОИМОСТЬ ТИТАНА

Как многие знают, основной фактор ограничение более широкого использования титана это его стоимость. Со значительным более высокая стоимость, чем алюминий и сталь сплавов, использование титана должно быть обоснованы для каждого приложения. Там этому способствуют несколько факторов. Для разделения требуется большая энергия металла из руды. слиток плавление также энергоемко; в Кроме того, его высокая реакционная способность требует плавление в инертной атмосфере с использованием медная реторта или топка с водяным охлаждением, в зависимости от технологии плавки. Механическая обработка также очень дорогая, на порядка 10100 раз медленнее, чем обработка алюминиевых сплавов. Это был недавно отмечен Froes ⁷ что килограмм алюминиевого листа может приобрести по более низкой цене, чем килограмм губчатого титана, исходный материал. Эта губка до сих пор должен быть многократно расплавлен с мастером добавление сплава, кованое или кованое и прокатывается до размера, подходящего для листа бар, положить в пачку с несколькими листами прутки, прокатанные до соответствующей толщины и вытравлено и отшлифовано до финала толщина для получения титанового листа.

Учитывая эти факторы, многое исследований и разработок в Боинг и другая оригинальная техника производители и изготовители находятся направлена на снижение соотношения цены и качества титановых компонентов. За Например, можно использовать плиту весом 40 кг. для обработки детали весом 5 кг, т.е. почти 90% титана точено в щепу (лом). Сокращение этого отношение покупки к полету означает, что один получение уменьшенного веса очень дорогой материал, а также снижение объем выполняемой механической обработки на этом материале. Несколько технологий преследуются, чтобы добиться этого. К ним относятся сварка, более широкое использование экструзии, где это уместно, сверхпластичный формование и сверхпластическое формование с диффузионным склеиванием, горячая вытяжка формование для получения более точной формы форм и даже порошковой металлургии. Что касается сварки, то плавление и сварка в твердом состоянии исследуются. Пример сокращения количества покупок на лету, которого можно достичь с помощью лазерной сварки показано на рисунке 4. Электронный пучок и фрикционное перемешивание и линейная сварка трением также изучается. сплавы с улучшенными также ведется работа по обрабатываемости.

ВЫВОДЫ

Титан является привлекательным материалом для многочисленные отрасли, но его использование был ограничен. Широкий спектр проводятся мероприятия по уменьшению этого Стоимость. Значительное снижение затрат может значительно расширить производственную базу. Армия США хотела бы использовать его для уменьшения масса бронетехники, т. ВМС США хотели бы использовать его для надстройка части его поверхности корабли, поскольку они, как правило, становятся тяжелыми, химическая/нефтехимическая промышленность может получить больше преимуществ от его коррозии сопротивления и аэрокосмической промышленности использовал бы больше для экономии веса, если бы цену можно сбить. Если эти промышленные предприятия могут быть значительно проникнуты, промышленная база для титан значительно расширится которые должны уменьшить и стабилизировать Стоимость. В настоящее время единственным объемом пользователей, являющихся химической и аэрокосмической промышленности, когда аэрокосмическая промышленность значительно оживилась заказы, например, когда Боинг 787 выходит на производственную мощность, Боинг требования будут очень высоки, и цена будет расти. Это означает, что некоторые отрасли с положительной но маргинальный бизнес-кейс может упасть использование титана. Если цена становится до точки, где рынок может быть значительно расширены, цены должен быть более стабильным.

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор хотел бы выразить благодарит доктора Дж. К. Уильямса, Honda Председатель Государственного университета Огайо и Дж. К. Фаннинг, менеджер по структурным Разработка приложений в TIMET, Хендерсон, штат Невада, за их полезную предоставленные комментарии и информация.

ССЫЛКИ

1. Р. Р. Бойер, Thermec 2003, Международная конференция. по переработке и производству передовых Материалы (Цюрих: публикации Trans Tech, 2003 г.).
2. Дж. К. Фэннинг, Титан 99, наука и технология. (Санкт-Петербург, Россия: ЦРИСМ, Прометы, 2000).
3. Буркинс М. и др. Механические и баллистические Свойства электронно-лучевого монорасплава Ti- Пластина 6A1-4V, отчет армейской исследовательской лаборатории № ARL-MR-515 (май 2001 г.), www.arl.army.mil/arlreports/2001/ARL-MR-515.pdf.
4. Д.Б. Доусон и Р.М. Пеллу, Мет. Транс. , 58 (8) (1974), с. 723.
5. H. Tobe et al., Ti-2007 Science and Technology (Сендай, Япония: JIM, 2007), с. 1449.
6. Ф.Р. Ларсон, Текстура в титановом листе и ее свойства. Влияние на свойства пластической текучести, AMRA TR-65-24 (Александрия, Вирджиния: Национальная техническая информация службы, 1965).
7. Ф. Х. Фроуз и М. А. Имам, «Доступная стоимость» Разработки в области титановых технологий и Приложения, Доступный по цене титан III, изд.

Массачусетс Имам, Ф.Х. Фроуз и К.Ф. Дринг (Цюрих: Trans Tech Публикации, 2010), стр. 112.

Р. Р. Бойер — технический сотрудник компании Boeing. Компания, Сиэтл, Вашингтон, 98124; [email protected].

Применение титана в химической промышленности

Титан начал использоваться в промышленности с 1950-х годов, несмотря на тот факт, что в то время он считался дорогим металлом (по сравнению с другими распространенными вариантами, такими как как алюминий или нержавеющая сталь). Однако постепенно металл получил признание, будучи легче стали и прочнее алюминия. В химической промышленности титан был особенно предпочтителен из-за его превосходной коррозионной стойкости. Сегодня титан стал стандартным металлом, используемым в химической обработке и последующих отраслях промышленности.

Как вы сможете прочитать ниже, титан часто используется для разработки оборудования для химической обработки, включая титановые контейнеры, теплообменники и титановые аноды. Он часто используется для изготовления оборудования для химической обработки, особенно в отношении карбоната натрия и хлор-щелочного производства. В отличие от стали, алюминия или других цветных металлов, он не представляет опасности коррозионного повреждения и может представлять собой высокоэффективную альтернативу для химических предприятий.

Превосходная коррозионная стойкость титана гарантируется уникальными свойствами, которыми обладает этот металл. Металл способен образовывать и сохранять защитную пленку, особенно в присутствии кислорода (стабильный оксид). Кроме того, легкая поляризация металла способствует высокой коррозионной стойкости. Эти свойства сделали титан предпочтительным выбором для тех, кто работает в химической промышленности; сварные титановые трубы, например, стали стандартом в этой отрасли благодаря устойчивости к коррозионным повреждениям.

Постепенно химическая промышленность стала одним из крупнейших потребителей титана; коррозионная стойкость, конечно же, является основной причиной этого выбора, особенно когда титан используется в присутствии окисляющих кислот. Возможно, одной из самых интересных характеристик титана является его способность образовывать этот стабильный оксид практически мгновенно при контакте с воздухом. Благодаря стойкости к коррозии благодаря стабильному оксиду титан превосходит алюминиевые и стальные сплавы. Эти сплавы довольно легко подвергаются коррозии, что увеличивает риск образования трещин и других повреждений; таких рисков нет при применении титана. Титан и титановые сплавы известны своей высокой стойкостью и часто представляются как высокоэффективные антикоррозионные материалы.

Хлорно-щелочная промышленность получила огромную выгоду от использования титана в качестве антикоррозионного материала. Было обнаружено, что ионы хлорида титана обладают превосходной коррозионной стойкостью, особенно по сравнению с другими цветными металлами, такими как алюминий или нержавеющая сталь. По этой причине титан стали использовать для изготовления металлических анодов и другого технологического оборудования в химической промышленности. Сегодня охладители мокрого хлора, электролизеры с ионообменной мембраной, колонны дехлорирования и скрубберы охлаждения хлора полагаются на использование титана. На самом деле это было в 19В 70-х годах титан заменил обычно используемый графит для таких применений, обеспечивая лучшие результаты.

Титан используется для разработки охладителей влажного хлора, учитывая его превосходную коррозионную стойкость, несмотря на высокие температуры среды влажного хлора. Благодаря своим уникальным свойствам титан все чаще используется в процессе производства кальцинированной соды. Кальцинированная сода является одним из основных видов сырья, и для ее производства часто требуется охладитель горячей жидкости; однако материалы, которые ранее использовались для этого типа оборудования, представляли высокий риск коррозии. Это сократило срок службы охладителя горячей жидкости до трех лет, что привело к увеличению эксплуатационных и технологических затрат.

Помимо охлаждающих труб, титан используется для внешнего охлаждения, насосов и теплообменников. Это считается технической инновацией, которая увеличила производительность процесса производства кальцинированной соды. В Китае, который является одним из крупнейших потребителей титана для химической промышленности, титан был использован для разработки первой охлаждающей трубы дистилляционной колонны. Использование титана устранило явление коррозии, продлив срок службы оборудования с 10 до 20 лет (ранее для такого оборудования использовались чугунные трубы). Титановые трубы были выбраны не только из-за превосходной коррозионной стойкости, но и из-за эффективности теплопередачи (необходимо учитывать экономические преимущества).

Титан, без сомнения, является одним из наиболее экономически эффективных материалов для использования в химической промышленности. Он особенно подходит для высококоррозионных сред, демонстрируя, как уже было сказано, превосходную коррозионную стойкость. Его часто выбирают, потому что он может продлить срок службы оборудования для химической обработки, а также снизить затраты на техническое обслуживание. Химическая промышленность сильно изменилась с момента появления титана, особенно в отношении обработки агрессивных соединений (сероводород, диоксид хлора, органические кислоты, азотная кислота, ингибированные восстановительные кислоты и т. д.). Трубопроводные системы, охладители, сосуды, теплообменники, резервуары и мешалки — все это оборудование, для которого используется титан.

Защитный оксидный слой делает титан стабильным и устойчивым к коррозии. Как было сказано выше, этот слой образуется при воздействии воздуха или, в некоторых случаях, влаги. Более того, при наличии окислительных условий развитие этого защитного слоя ускоряется. Титан обладает способностью к самовосстановлению в присутствии кислорода, что делает его еще более подходящим для применения в химической промышленности.

Титан остается стандартным выбором для применения в химической промышленности, особенно там, где требуется коррозионная стойкость. Он используется для разработки хлорных химикатов, а также для других химических соединений, таких как азотная кислота, серная кислота, морская вода, фосфорная кислота и соляная кислота. Титан обладает отличной коррозионной стойкостью при использовании в газообразном хлоре или других растворах, содержащих хлор. Как вы видели, он также используется в хлорно-щелочной промышленности для разработки специализированных клеток. Сюда входят аноды и катоды, а также оборудование для отбеливания, сосуды под давлением и теплообменники. Фактически, его можно использовать для любого оборудования, необходимого для производства органических химикатов.

Интересное применение титана связано с морской водой. По словам специалистов в этой области, титан сохраняет свою превосходную коррозионную стойкость, в том числе в морской воде и при воздействии высоких температур. Титановые трубы для морской воды используются не только в химической промышленности, но и при переработке и опреснении нефти. Другие области применения титана включают реакторы, колонны и конденсаторы.

Титан доступен в различных классах, а также в виде сплава. Для химической переработки используются только определенные технически чистые марки и сплавы, так как они обладают свойствами, которые делают их пригодными для этой конкретной отрасли. Титан класса 1 известен своей мягкостью, высокой пластичностью и отличной формуемостью. Кроме того, он обладает высокой коррозионной стойкостью и лучшей ударной вязкостью. Это стандартный выбор для химической промышленности,
, особенно из-за формуемости и коррозионной стойкости. Он доступен в виде титановых пластин и трубок и используется не только для химической обработки, но и для производства хлората и разработки стабильных анодов.

Титан класса 2 имеет сходные свойства с титаном класса 1, будучи немного прочнее. Обладает отличной пластичностью, формуемостью и прочностью; кроме того, он обладает высокой свариваемостью. Он часто используется для химической обработки в виде титановых слитков или листов. Титан 3 класса используется реже, несмотря на то, что он прочнее титана 1 и 2 класса. Он такой же пластичный, но имеет меньшую формуемость по сравнению с двумя другими. Он используется для химической обработки из-за его высокой коррозионной стойкости и дополнительных механических свойств.

Титановые сплавы также используются в химической промышленности, причем G7 является одним из наиболее распространенных вариантов. Он имеет сходные свойства с G2, разница заключается в добавлении палладия. Основным преимуществом G2 является высокая коррозионная стойкость. Он также обладает отличной свариваемостью и идеально подходит для химической обработки (особенно в присутствии восстанавливающих кислот). G11, обладающий свойствами, аналогичными G1, используется для химических применений в хлоридных средах. Он также содержит палладий, так как это повышает уровень коррозионной стойкости. G12 используется в химической промышленности, где существует риск щелевой коррозии, в том числе в химическом производстве при повышенных температурах.

Применение титана и его сплавов

Aerospace

Сегодня половина всех производимых титановых сплавов используется в аэрокосмической отрасли. Аэрокосмическая промышленность была первой отраслью, которая выиграла от выдающегося соотношения прочности и веса титана. В 1950-х годах Советский Союз стал пионером в производстве титана. Стратегическое значение металла во время холодной войны означало, что излишки губчатого титана хранились в Национальном запасе обороны США, и были предприняты усилия для поощрения роста промышленности в США.

За последние 60 лет в реактивных двигателях значительно улучшилось отношение тяги к весу и КПД, что является прямым следствием использования титана. General Electric подсчитала, что использование титана улучшило отношение тяги к весу на 350%, а КПД двигателя — на 45%. Управление микроструктурой и качеством также привело к повышению безопасности на 90%.

Первым самолетом, в большей части конструкции которого использовался титан, был SR 71 Blackbird ВВС США. 85% конструкции самолета состояло из титана. До SR71 непомерная стоимость металла означала, что он использовался очень экономно.

В 1960-х годах титан широко использовался в секторе коммерческой авиации. Конкорд был бы невозможен без него. В авиации снижение веса, пространственные ограничения и рабочая температура являются факторами при выборе титанового сплава.

В шасси самолетов Boeing 777, 787 и Airbus A380 используется почти бета-титановый сплав. В A380 и 777 используется Ti-10V-2Fe-3Al (Ti 10-2-3), что обеспечивает снижение веса по сравнению с традиционным 5 Ti 6Al 4V; в то время как Boeing 787 использует Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr (Ti-5553), который обладает повышенной прочностью и твердостью.

В реактивных двигателях используется титановый сплав Ti-6Al-4V, который используется для изготовления лопаток турбокомпрессора, но не используется в областях с температурой выше 400 градусов из-за риска воспламенения.

Титан также используется в танках и другой бронетехнике и средствах индивидуальной защиты. Несмотря на высокую стоимость, преимущества безопасности значительны. USAF A-10 Thunderbolt II оснащен титановым корпусом ванны для защиты пилотов.

Морской

Титан является предпочтительным металлом для морских нефтяных вышек, где его коррозионная стойкость делает этот металл идеальным для длительной

воздействие соленой воды и агрессивных веществ. Титан также используется для катодной защиты стали в морской среде и подземных сооружениях, таких как морские ветряные турбины, где он может обеспечить защиту на весь срок службы установки.

В настоящее время коррозия является одной из основных проблем, связанных с обеспечением срока службы военно-морских и торговых судов; титан может смягчить эти проблемы, титановые гребные винты становятся все более распространенными, в то время как Управление военно-морских исследований изучает будущее судов с титановым корпусом.

Медицина

Титан является металлом номер один для использования в биомедицинских приложениях, где критически важно иметь инертный, прочный биосовместимый металл. Титан значительно превосходит органический материал, который он заменяет; материал, который может не подходить для критических применений в аэрокосмической промышленности, может использоваться в качестве зубных имплантатов, заменителей бедра и других ортопедических имплантатов.

Способность титана к остеоинтеграции является феноменальной, что означает, что он может срастаться с костью. Впервые это свойство было обнаружено в 19 в.40-х годов и сыграл значительную роль в развитии замены суставов и костей, а также улучшении внешнего протезирования; где титановый стержень выступает из кожи и используется для прикрепления протеза к кости.

Промышленность

Химические заводы широко используют титан. Инертный к металлам керамический слой делает его идеальным для высококоррозионных химических заводов, где он используется в насосах, клапанах и теплообменниках. Традиционно он был ограничен окислительной средой. В сплаве с палладием его можно использовать в восстановительных средах, таких как кислоты и хлориды. Основными сплавами, используемыми в этих условиях, являются сплавы класса 11 и класса 17.

Для хранения ядерных отходов требуются устойчивые к коррозии контейнеры, способные прослужить сотни тысяч лет. Титан — один из немногих металлов, способных справиться с этой задачей.

Потребительский

Титан используется во все большем числе потребительских приложений. Его инертный характер делает его идеальным для ювелирных изделий, поскольку он не вступает в реакцию с кожей и не вызывает аллергии, как аксессуары на основе меди и никеля. Это делает его популярной альтернативой обручальным кольцам, браслетам и запонкам. Появление 3D-печати, хотя и недостаточно для контроля микроструктуры титана в аэрокосмической отрасли, идеально подходит для создания индивидуальных дизайнов для потребителей.

Титан используется во всем: дизайнерских солнцезащитных очках, высококачественных зубных щетках, дисках, часах, выхлопных трубах спортивных автомобилей, велосипедах, клюшках для гольфа и компьютерных корпусах.

Архитектурный

Титан все чаще используется в архитектуре. Его свойства делают его очень эффективным в этих приложениях. У него такие же показатели теплового расширения, как у стекла и бетона. Это означает, что эти материалы можно эффективно использовать без термического стресса. Его коррозионная стойкость также обеспечивает низкую стоимость жизненного цикла.

Применение титана

в аэрокосмической отрасли

Титан является предпочтительным материалом для применения в аэрокосмической отрасли из-за его низкой плотности, высокой прочности и выдающихся свойств коррозионной стойкости. В гражданской и военной аэрокосмической промышленности потребление титана за последние десятилетия увеличилось. В последнее время растет доля применения углепластика (пластика, армированного углеродным волокном) в планерах и деталях двигателей для снижения расхода авиационного топлива. Точно так же спрос на титан также растет, поскольку он обладает отличной совместимостью с углепластиком в отношении коррозионной активности и коэффициента теплового расширения.

Ниже приведены несколько областей применения титановых сплавов в аэрокосмической промышленности.

Сюйки

Выбор титана в этом применении является результатом специфических свойств, связанных с металлом, включая:

· Прочность на веса

· Малорезист. коэффициент теплового расширения

· Низкая гальваническая коррозия

К конструкциям летательных аппаратов относятся конструкции крыльев, компоненты шасси, важные крепежные детали, пружины и гидравлические трубки.

Использование титана в планерах продолжает расти с 1960-х годов, когда он зародился в военных программах и в конечном итоге перешел в коммерческие самолеты. Титановые сплавы эффективно конкурируют с алюминиевыми, никелевыми и ферросплавами как в коммерческих, так и в военных планерах.

По мере того, как в авиационной промышленности используются новые титановые изделия, сплавы и методы производства, использование титана в этом приложении будет расширяться.

АВИАЦИОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Компания Horizon Exports поставляет материалы, отвечающие строгим требованиям, предъявляемым к авиационным двигателям, включая высокотемпературные и прочностные характеристики.

На сегодняшний день самым крупным применением титана является его использование в газотурбинных авиационных двигателях.

Соотношение прочности и веса титана, отличные характеристики при высоких температурах и коррозионная стойкость делают этот металл лучшим выбором для авиационных двигателей. Титан чаще всего является предпочтительным материалом для деталей двигателей, работающих при температурах до 1100 градусов по Фаренгейту (593 градуса С).

Сплавы на основе титана составляют 20-30% сухой массы двигателя, главным образом в компрессоре. Специальные титановые компоненты, разработанные для двигателя, включают лопатки, диски, ступицы, входные направляющие лопатки и кожухи.

ВЕРТОЛЕТ

Выбор титана для данного применения основан на соотношении прочности и веса титана в сочетании с его надежностью в эксплуатации.

Титан можно найти как в военных, так и в коммерческих вертолетах. Критерии проектирования для титана в этом приложении включают надежность титана в эксплуатации, а также малый вес и высокие прочностные свойства титана. Титан был разработан для каждой крупной вертолетной программы, будь то коммерческий или военный.

ВОЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Развитие титановой промышленности в том виде, в каком мы ее знаем сегодня, было связано с применением военных самолетов. Сегодня титан также используется в баллистических целях по всему миру.

Министерство обороны США с самого начала признало титан материалом, отвечающим требованиям, необходимым для применения в самолетах. Использование титана в военных целях началось в 1950-х годах, когда титан был впервые использован в Douglas X-3 Stiletto.

В зачаточном состоянии титан составлял примерно 9% веса военного самолета, в частности Phantom F-4. По мере того, как титановая промышленность развивалась и преимущества характеристик материала титана были успешно проверены с течением времени, титан составлял более высокий процент веса военного самолета. Самолет F-22 состоял более чем на 39% из титана. Программа самолетов, в которой использовался самый высокий процент титана, хотя больше не производилась, была SR-71, которая была 90% титан.

КОСМИЧЕСКАЯ

Помимо корпусов самолетов, двигателей, вертолетов и военной техники, титан также используется в космических конструкциях.

Характеристики титана, признанные аэрокосмической промышленностью для применения титана, являются теми же причинами, по которым титан используется в военных и космических приложениях. Выбор титана в космических конструкциях основывается на прочности, весе, надежности, термостойкости и выносливости при высоких температурах.

Титан широко использовался в ранних программах «Меркурий» и «Аполлон» и продолжает разрабатываться в пилотируемых космических кораблях, корпусах твердотопливных ракетных ускорителей, сосудах высокого давления управления наведением, и в настоящее время космическая станция является конечным применением титана.

Компания Horizon Exports с ее огромным ассортиментом титановых сплавов в виде стержней, листов, труб, фланцев и т. д. может удовлетворить требования аэрокосмической промышленности с учетом применения.

Где применяют ТИТАН

Титан и его применение в изготовлении крепежа

Титан

Титановые сплавы

крепежные изделия из титана

Поставки крепежа из титана

«Титан – уникальный металл, обладающий рядом важных свойств…»

Титановый порошок: титан и Ti сплавы. Марки и составы титанового порошка

сложности и методы его обработки

Особенности сварочных работ по титану

Другие способы соединения титановых деталей

Способы нейтрализации минусов титана

Фрезерование титановых деталей

Диоксид титана: свойства, технологии, применение

Формы

Технологии

Сульфатный метод

Хлорный способ

Характеристики

Сферы применения

Лакокрасочная продукция

Пластик

Производство резины

Бумажная промышленность

Суперконцентраты (мастербатчи)

Косметика

Фармацевтика

Пищевая промышленность

Фотокатализатор

Применения Титана | Toho Titanium Co., Ltd.

Аэрокосмическая промышленность

Причины выбора титана

Общая промышленность

Различные химические заводы

Автоцистерна

Теплообменник

Строительство

Архитектура и памятники

Главный зал храма Сэнсо-дзи

Национальный музей Кюсю

Автомобили и мотоциклы

Автомобили и мотоциклы

Предметы первой необходимости

Товары для спорта и отдыха

Головки отверток из титана

Предметы первой необходимости

Наручные часы и очки

Ювелирные изделия

Кухонные ножи и другие ножи

Здоровье

Стоматологические инструменты из титана

Искусственные корни зубов

Морское проектирование

Пирсы взлетно-посадочной полосы D аэропорта Ханэда

Скоростная автомагистраль Tokyo Wan Aqua-Line (опоры моста с титановым покрытием)

Установки по преобразованию тепловой энергии океана (OTEC)

6 основных применений титана

6 основных применений титана

Похожие сообщения:

Свойства, характеристики и применение титана и его сплавов

Применение титана в химической промышленности

Применение титана и его сплавов

Aerospace

Морской

Медицина

Промышленность

Потребительский

Архитектурный

в аэрокосмической отрасли

Добавить комментарий Отменить ответ