Плавление титана — Энциклопедия по машиностроению XXL

Обработка титана и его сплавов. Плавление. Для плавления титана и его сплавов применяются электродуговые вакуумные печи с медным водоохлаждаемым кристаллизатором и расходуемым электро-дом. Обычно с целью получения слитков с равномерны.м распределением легирующих элементов и хорошей структурой проводится двойная переплавка металла. Существуют печи, позволяющие выплавлять слитки титана весом 5 m и более, однако, как правило, вес слитков находится в пределах 400—1200 кГ.  [c.305]
Титан—металл серого цвета. Температура плавления титана (1668 5) °С. Титан имеет две аллотропические модификации до 882 °С существует а-титан (плотность 4,505 г/см ), который кристаллизуется в гексагональной решетке с периодами а = 0,2951 нм и с = 0,4684 нм с/а = 1,587), а при более высоких температурах — Р-титан (при 900 °С плотность 4,32 г/см ), имеющий ОЦК-решетку, период которой а = 0,3282 нм. Те.хни-ческий титан изготовляют двух марок ВТ 1-00 (99,53 % Г1) ВТ1-0 (99,46 % Т1).   [c.378]

Температура плавления титана 1668 °С, кипения — 3277 °С, плотность при 20 °С 4510 кг/м , твердость 130—154 НВ. Свойства технического титана приведены в табл. 16.  [c.139]

Как называют металлы с температурой плавления выше температуры плавления титана  [c.14]

D) Температура плавления титана выше железа. Следовательно, Ti никак не может относиться к легкоплавким металлам.  [c.124]

В работе [1] приводятся данные о температурах солидуса сплавов, содержащих О—16,5% (ат.) [0—10% (по массе)] А1 однако температура плавления титана принята 1720° С (в настоящее время температура плавления Ti считается  [c.82]

Наряду с высокой температурой плавления титана (1670° С) он обладает высокой химической активностью, поэтому для плавки титановых сплавов применяют специальные тигельные печи. Плавка и заливка металла производится в защитной атмосфере (как правило в среде аргона).  

[c.225]

Известны случаи пайки путем диффузии из припоя компонентов-депрессантов (снижающих температуру плавления сплава) в основной материал, предотвращающих или устраняющих образование прослоек интерметаллидов в шве, например при пайке титана и некоторых его сплавов с применением в качестве припоя серебра 168], а также эвтектики N1 — [246], возникающей при контактно-реактивном плавлении титана с прослойкой никеля, внесенной в зазор между соединяемыми деталями при пайке меди ртутью или галлием 137] при пайке свинца ртутью, никелевых сплавов припоями N1 — Р и т. д.  [c.162]

Титан и его сплавы в настоящее время широко используются в специальных отраслях техники. Температура плавления титана 1680° С, плотность 4,5 г/сл . Титан имеет низкотемпературную а-фазу и высокотемпературную Р-фазу.  [c.202]

Титан легкий, но тугоплавкий металл. Он сочетает достаточную прочность с высокой пластичностью и коррозионной стойкостью. Температура плавления титана 1665 °С, а плотность 4540 кг/м .  [c.71]

Плотность (удельный вес) титана составляет 4,5 г/см . Температура плавления титана зависит от степени его чистоты, поэтому она колеблется от 1660 до 1680° С. Еще существеннее наличие примесей влияет на механические свойства титана. Иодидный титан,  [c.279]

Титан внешне похож на сталь. В земной коре его содержится примерно 0,6%, т. е. больше, чем меди и цинка вместе взятых. Титан почти в 2 раза легче железа (удельный вес 4,5 кГ/сж ). Температура плавления титана 1660° С. Он хорошо, почти как стекло, сопротивляется воздействию кислот.  [c.43]

Электроды прессуют из губчатого титана или изготовляют литьем либо ковкой. Для электрошлаковой плавки требуется флюс с высокой температурой кипения (не менее 2000° С = =2273°К), чтобы шлак можно было перегреть выше температуры плавления титана. В качестве флюса наиболее подходящим и дешевым оказался фтористый кальций. В результате исследований разработан метод электрошлаковой выплавки титана с хорошими механическими свойствами и поверхностью, не тре-  

[c.89]

Высокая температура плавления титана давала основание предполагать, что на его основе могут быть созданы жаропрочные сплавы. Но здесь возникло серьезное препятствие, заключающееся в химической активности металла при высоких температурах.  [c.90]

Титан — металл серебристо-белою цвета. Титан находится в IV группе Периодической системы Д. И. Менделеева (см. табл. 1). Его порядковый номер 22, атомная масса 47,9. Температура плавления титана 1665 5°С. Титан имеет две аллотропические модификации до 882°С существует а-титан, который кристалли-  [c.353]

Точный расчет автора с учетом полиморфного превращения из а в р-модификацию и агрегатного превращения (плавления титана) приводит к уравнению, охватывающему термодинамику первых двух стадий процесса  

[c.239]

Рис. 84. Влияние азота, кислорода и углерода на твердость плавленого титана

Приняв максимальное значение константы Ь = 2,5 и температуру плавления титана = 1660 ч- 1700°, получим, что теплота активации диффузии вольфрама в титан будет равна Q 2 000 ч-  [c.319]

Титановые сплавы являются новым металлическим материалом, занимающим видное место. Температура плавления титана 1660° С, плотность 4,5 г/сж , с углеродом титан образует очень твердые карбиды. Титан удовлетворительно куется, прокатывается и прессуется, обладает высокой стойкостью против коррозии в пресной и морской воде, а также в некоторых кислотах.  

[c.60]

Температура плавления титана высокой чистоты 1668 4°С температура кипения 3260° С. Скрытая теплота плавления 5,0 ккал/моль скрытая теплота испарения 112,5 ккал/моль [5]. Теплоемкость а-титана Ср = =5,28+2,4Г-10-3 кал/(моль-°С).  [c.5]

Титан — металл серебристо-белого цвета, имеющий малую плотность (4,5 г/см ). Температура плавления титана 1672 + 5 °С в зависимости от степени его чистоты.  [c.220]

Титан имеет атомный номер 22, атомную массу 47,90 и плотность 4,507 г см при 25° С. Титан имеет две кристаллические модификации а до 882,5° Сир при более высокой температуре. Температура плавления титана 1660° С и температура кипения 3260° С.  [c.471]

Для титана характерны высокая прочность и пластичность при малом удельном весе. Высокая температура плавления титана обусловливает получение на его основе жаропрочных сплавов, а низкий коэффициент линейного расширения — высокую сопротивляемость титановых сплавов термической усталости. Высокая коррозионная стойкость титана позволяет использовать титановые сплавы для работы в различных агрессивных средах.  

[c.22]

В настоящее время разработано несколько способов сварки плавлением титана с медью, предусматривающих применение промежуточных металлов — вставок из тантала или ниобия и ванадия, а также сплавов титана со стабильной р-структурой.  [c.198]

Плавление. Для плавления титана и его сплавов широкое применение получили дуговые печи с охлаждаемым водой медным тиглем, где плавление происходит в атмосфере нейтральных газов или в вакууме. Электрод изготовляют из вольфрама или графита, однако при этом наблюдается загрязнение металла вольфрамом до 0,1% или углеродом до 0,2%. Для получения титана, свободного от загрязнений, применяют расходуемый титановый электрод.  [c.460]

Данные рис. 50 показьгаают, что при плавлении титана можно достичь превышения температуры центральной зоны расплава на 300 °С над температурой плавления т и при температуре поверхности гарнисажа на 300 °С ниже пл-  

[c.107]

Титан Т1 (Titanium). Порядковый номер 22, атомный вес 47,90. Аморфный титан является серым порошком в чистом виде кристаллический титан ещё не получен. Температура плавления титана очень высока ISIS», низкой температуре довольно устойчив. При повышенной температуре (600 ) соединяется с кислородом с образованием двуокиси Ti02, являющейся амфотерным, но с преобладанием кислотных свойств окислом. Титан  [c.354]

Производство карбида титана из смеси порошка титана с сажей в зависимости от технологических условий может осуществляться несколькими способами 1) прямым синтезом без плавления титана 2) псевдоплавлением 3) методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС).  [c.14]

Олово понижает температуру плавления титана. Координаты эвтектической точки (PTi) + Т1з8п соответствуют 17 ат. % Sn и 1620 °С [М] 18 ат. % Sn и 1605 С [X]. Результаты экспериментальных работ по влиянию Sn на переход (aTi) (PTi) неоднозначны. Однако минимум в области (а + Р) подтверждается данными, полученными разными методами Х, Э, Ш].  

[c.331]

Область определения, основной уровень и интервалы, варьирования факторов. Фактор Xi. Учнтыаая температурные интервалы недопустимого роста зерна в сплаве ОТ4, начала контактно-реактив-ного плавления титана с никелем, устойчивого су1цествования нн-терметаллидов, температуры рекристаллизации паяемого материала, была выбрана область определения для температурного интервала пайки от 950 до Ю50 С.  [c.223]

Как известно, упрочнение от наклепа действительно при температурах до 0,4—0,5 Тпл, следовательно, для титана — до 500—700° С (абсолютная температура плавления титана принята равной 1940 К). Температура рекристаллизации и фактические режимы отжига титановых сплавов укладываются в этот интервал и даже превышают его. Например, температура рекристаллизашт нелегированного титана составляет 600° С, а силава титана с 5% А1 — 800°С [3]. Рабочие температуры современных жаропрочных титановых сплавов ниже и в большинстве случаев ограипчпваются пределами 350—550° С. Поэтому даже с учетом меньшей жаропрочности титана следует считать, что упрочнение пакленом может быть применено в некоторых случаях для повышения жаропрочности титана и его сплавов, по крайней мере, при кратковременном воздействии высоких температур.  

[c.16]

В реакторе четыреххлористый титан, взаимодействуя с жидким магнием восстанавливается, а металлический THtan оседает преимущественно по стенкам тигля выше уровня жидкого магния. Так как температура в реакторе намного ниже температуры плавления титана, то получается он в виде губчатой массы, состоящей из зерен твердого титана. Эта губчатая масса постепенно заполняет весь реактор, образуя в ряде случаев непрерывный мост. Корку титана пробивают ломиком через специальные отверстия 7 в крышке или разрушают, повышая давление инертного газа. Хлористый магний оседает на дно реактора, откуда его периодически выпускают через летку 8 либо отсасывают сифоном. Металлический магний дополнительно вводят в реактор в твердом или жидком виде с помощью специальных подгрузочных кассет. Полученная губчатая масса титана содержит хлористый и металлический магний. Эти примеси подлежат  

[c.83]

Титан — металл серебристо-белого цвета. Титан находится в IV группе периодической системы (см. табл. 1), порядковый номер 22, атомный вес 47,9. Температура плавления титана 1665 5° С. Титан имеет две аллотропические модификации до 882° С существует а-титан, который кристаллизуется в ГПУ-решетке с периодами а = 2,9503 йХ и с = 4,8631 кХ (с/а = 1,5873), а при более высоких температурах — р-титан, имеющий ОЦК решетку, период которой а = 3,3132 кХ (прп 900° С). Плотность а-титана составляет 4,505 г/см и р-тптаиа при температуре 900° С — 4 32 г/см . Коэффициент линейного расширения титана (20—100) 8,3 10 мм/(мм-град) и теплопроводность прп температуре 50° С составляет 0,0369 кал (см-сек-град). Технический титан изготовляется чистой ВТ1-00 (99,53% Т1), ВТ1-0 (99,48% Т ) и ВТ1-1 (99,44% Т1).  [c.341]

Специфические физические свойства титана наряду с вышерассдютренными особенностями сварки определяют ряд дополнительных особенностей. Высокая температура плавления гитана требует применения при сварке плавлением концентрированных источников тепла. Однако в связи с более низким, чем у стали, коэффициентом теплопроводности, более высоким электрическим сопротивлением и меньшей теплоемкостью для сварки плавлением титана тратится меньше энергии, чем для углеродистых сталей. Энергетические показатели и режпмы сварки титана близки к таковым нержавеющих аустенитных сталей. Тнтан немагнитен, поэтому ири сварке исключается дутье дуги. В связи с сочетанием низких коэффициентов теплопроводности, линейного расширения и модуля упругости величина остаточных  [c.352]

Титан и его сплавы. Титан относится к группе тугоплавких металлов. Температура плавления титана 1665 qz 5° С, плотность 4,5 г/см . Предел прочности при растяукении чистого титана Ов = 250 МН/м , удлинение б = 70% технического титана, со-дер кащего примеси, Ов = 300 -i- 550 МН/м , б = 20 ч- 30%, т. е. чем больше примесей содержится в титане, тем выше его прочность и ниже пластичность. Однако отношение a ly (удельная прочность) титана значительно выше, чем у многих легированных конструкционных сталей. Вследствие этого при замене стали титановыми сплавами можно при равной прочности получить до 40% экономии по массе детали. Несмотря на высокую температуру плавления, титан имеет более низкую жаропрочность, чем сплавы на основе железа и никеля. Предельная температура использования титана и его сплавов не выше 550—600° С. При более высокой температуре титан и его сплавы легко окисляются и поглощают водород.  [c.24]

В последнее время появился ряд патентов, посвященных плазмохимическим процессам восстановления титана в большинстве из ни ( предлагается использовать в качестве энергоносителя и восстановителя плазму водорода (преимущественно дуговую) . Продуктами реакции являются металлический титан (порошок или расплавленный металл) и хлористый водород. Предложен также способ металлотермического восстановления титана в плазме водорода, которую используют только каж энергоноситель, а восстановителем служит натрий или магний. Процесс ведут в паровой фазе при температурах, превышающих температуры плавления титана и испарения хлорида металла-восстановителя. В результате получают расплавленный титан и парообразную смесь металла-восстановителя, титан собирают в ванне, а пары соли конденсируют в теплообменных аппаратах. Таким образом, принципиально возможно осуществле-  [c.46]

Высокая температура плавления титана обусловливает требование тугоплавкости флк са. Плотность флюса не должна превышать плотность жидкого т ггана 4,11 г/см (см. табл. 5.1). Флюс должен обеспечивать стабильность прошесса сварки, хорошее формирование шва, отсутствие в н.ем пор, трещин, шлаковых включений и других дефектов. Шлаковая корка должна лег ю отделяться от поверхности шва.  [c.409]

Восстановление четыреххлористого титана Т1Си магнием происходит при температурах значительно ниже температуры плавления титана, поэтому титан в данном случае получается в виде спеченных кристаллов, которые называют губкой. Губку после дистилляции в вакууме или после выщелачивания водой хлористого магния переплавляют в среде аргона.  [c.120]

При сварке плавлением титана с алюминием при расплавлении титана невозможно избежать охрупчивания шва. Незначительная растворимость титана в алюминии и большая скорость образования химических соединений между металлами способствуют получению хрупких реактивных фаз в сварных швах. Сварные соединения с такими швами хрзшки и непригодны к эксплуатации. Используя различие температур плавления титана и алюминия, сварку можно вести без расплавления титана при наличии жидкой ванны алюминия. При этом кратковременность взаимодействия жидкого алюминия с титаном и применение технологических мер могут существенно уменьшить количество хрупких фаз в сварном шве.  [c.201]

---

Композиционные материалы на основе гидроксиапатита, упрочненные частицами титана

Композиционные материалы на основе гидроксиапатита, упрочненные частицами титана

Егоров А.А., Смирнов В.В., Комлев В.С., Баринов С.М.

Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук, Москва, Россия

Значительная часть населения подвержена заболеваниям костных тканей, связанных с воспалительными процессами, онкологией и травмами. Лечение заболеваний костных тканей, особенно злокачественных опухолей, часто требует хирургических вмешательств, приводящих к обширным послеоперационным дефектам. Проблемой является восстановление нарушенных функций органов для обеспечения комфортности жизни пациента.

Для заполнения костных дефектов и восстановления костной ткани применяют материалы на основе гидроксиапатита (ГА), которые являются аналогом минеральной составляющей костной ткани. Однако серьезным препятствием для их применения является низкий уровень механических свойств. Одним из способов решения проблемы является создание композиционных материалов.

С целью предотвращения окисления титана спекание проводили при низкой температуре 600°С в защитной атмосфере аргона методом горячего прессования (ГП), при P=30 МПа. Титан вводили в виде частиц размером 1-5, 40-60, 300-400 мкм в количестве до 40 масс.%, Для снижения температуры спекания вводили добавку на основе системы Na-K-Li-F (температура плавления около 540-560°С), которая интенсифицирует процесс уплотнения вследствие образования жидкой фазы.

При увеличении количества титана происходит увеличение прочности при изгибе. Так, наибольшая прочность до 140 МПа достигнута при введении 40 масс.% частиц титана, что более чем в 2 раза превышает прочность при изгибе образцов, не содержащих титан. При этом с увеличением размера частиц титана от 1-5 до 40-60 и до 300-400 мкм прочность при изгибе снижалась от 140 до 125 и до 110 МПа, соответственно.

Методом горячего прессования в защитной атмосфере при использовании нанодисперсного порошка ГА совместно со спекающими легкоплавкими добавками получены плотные прочные композиты ГА-Ti при температуре 600°С c сохранением металлического титана. Данные материалы характеризуются прочностью при изгибе до 140 МПа, что выше соответствующих значений (55 МПа) для неармированных керамических материалов.

Работа выполнена при поддержке при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, соглашение №8299 в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы.

Стр.87

Металлургия титана- Реферат | Металлургический портал MetalSpace.ru

В последние годы, в связи с разработкой способов получения технически чистого ковкого титана, положение резко изменилось. Началось усиленное развитие исследования титана и сплавов на его основе. В настоящее время проводиться большая экспериментальная работа по разработке и испытанию сплавов титана, о чем свидетельствует большое количество публикаций по этому вопросу за последние годы в мировой литературе. Большие природные ресурсы и замечательные свойства титана дают основания утверждать, что он станет одним из важнейших конструкционных материалов.

В данной работе рассматриваются вопросы истории открытия и изучения титана, его распространенности в космосе и на Земле, рассказывается о технологии получения титана и его соединений, о свойствах и об использовании человеком, о перспективах его применения в будущем.
В книге Зубкова Л.Б. «Космический металл. Все о титане» освещаются история открытия и изучения титана, его месторождения и добыча.
В работе Еременко В.Н. Титан и его сплавы приведены исчерпывающие данные о строении т свойствах двойных сплавов титана всех систем, исследованных до настоящего времени, а также сообщаются сведения о распространении титана в природе, объеме его производства, о способах получения, уплотнения и обработки металлического титана и его сплавов.

Истории открытия и изучения титана

В учебнике Б.А.Колачева, В.И.Елагина, В.А.Ливанова «Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов» изложены основные положения металловедения и термической обработки цветных металлов: алюминия, магния, бериллия, титана, меди, никеля, тугоплавких металлов и сплавов на их основе. Описаны свойства чистых металлов, принципы легирования сплавов, промышленные сплавы и их термическая обработка, области применения цветных металлов и сплавов на их основе.

Первооткрывателем титана считается 28-летний английский монах Уильям Грегор. Для своего времени, а это был конец XVIII в., он был весьма образованным человеком. Окончив Оксфордский университет, он стал бакалавром искусств и магистром наук, увлекался научными исследованиями, в том числе и минералогией. В 1790 г., проводя минералогические изыскания в своем приходе, он обратил внимание на распространенность и необычные свойства черного песка в долине Менакэна на юго-западе Англии и принялся его исследовать. В песке священник обнаружил большое количество мелких зерен черного блестящего минерала, притягивающегося обыкновенным магнитом. Грегор произвел с этим магнитным минералом несколько опытов: растворил его сначала в соляной, затем в серной кислоте, упарил раствор и получил белый порошок, который при прокалке желтел, а при спекании с углем приобретал голубой цвет. Исследованное природное образование черного цвета Грегор принял за новый, неизвестный ранее минерал, а выделенный из него белый порошок за новый элемент. Минералу и элементу дали название по местности, где они были найдены: минерал «менакэнит» и элемент «менакин». Сведения о них были впервые опубликованы через год после открытия, в 1791 г., в «Физическом журнале». По сегодняшним представлениям открытый в 1790 г. «менакэпит» был титаномагнетитом – смесью твердых растворов ильменита и магнетита, а белый порошок «менакин» – диоксидом титана[1, С.6-7].

В том же 1791 г. немецкий исследователь-химик Мартин Генрих Клапрот (1743-1817), академик Берлинской академии наук, а впоследствии почетный академик Российской Академии наук, первооткрыватель многих редких и цветных металлов – урана, циркония, теллура, молибдена, вольфрама, бария, марганца, ознакомился со статьей Грегора, но не заинтересовался этим открытием. Однако через несколько лет, в 1795 г., изучая рутил, именовавшийся тогда красным венгерским шерлом, он выделил из него диоксид нового металла – белый порошок, похожий на описанный ранее Грегором. И хотя до получения чистого металла было еще очень далеко – почти полтора столетия, Клапрот, обладая могучей научной интуицией, опираясь на исследования Грегора и на результаты собственных опытов, известил мир об открытии нового металла, которому дал название «титан». Вопреки распространенному в те времена правилу французских химиков во главе с известным Лавуазье – присваивать новым элементам и соединениям имена, отражающие их свойства, у Клапрота был свой принцип. Он считал, что при открытии и первых исследованиях элемента его свойства трудно определить точно. Часто случалось, что элементы, названные по их первоначальным свойствам, впоследствии, при углубленном изучении, не отвечали своим названиям. Многие из них пришлось переименовать. Поэтому Клапрот, открывший многие элементы, предпочитал давать им имена планет, героев легенд и мифов.

В 1795 г. по поводу присвоения новому элементу названия «титан» Клапрот писал: «Для вновь открываемого элемента трудно подобрать название, указывающее на его свойства, и я нахожу, что лучше всего подбирать такие названия, которые ничего не говорили бы о свойствах и не давали бы таким образом повода для превратных толкований. В связи с этим мне захотелось для данной металлической субстанции подобрать, так же как и для урана, имя из мифологии: поэтому я называю новый металлический осадок титаном, в честь древних обитателей Земли». Это название стало поистине пророческим. Мифические жители – титаны, сыновья богини Земли Ген и бога неба Урана, были огромными, сильными, стойкими, добрыми, бессмертными существами, покорителями огня, земных просторов и недр, морей, рек и гор. И открытый ме¬талл оказался одним из самых твердых, крепких, стойких. Но чтобы познать нес замечательные свойства нового металла и использовать их для своего блага, человечеству потребовалось еще более 150 лет[1, C.7-9].

Титан был получен в чистом виде (всего лишь несколько килограммов) только в 40-х гг. XX в., а промышленное производство его началось в 1957 г. После Грегора и Клапрота, исследовавших минералы и двуокись титана в 1791 – 1795 гг., соединениями титана, выделяемыми, из титаномагнетитовых руд, занимался русский химик-металлург Товий Егорович Лониц. В 1821 г. немецкий химик Генрих Розе синтетическим путем в лабораторных условиях получил двуокись титана, а еще через год, в 1822 – 1823 гг., английский химик Волластон, исследуя черные кристаллики, выделенные им из металлургических шлаков сталеплавильного завода «Мертир-Гидвиль», открыл в них, как он уверял, «металлический титан». В этом его поддержал знаменитый шведский химик Йене Якоб Берцелиус, который в 1825 г. также выделил титан, по его мнению, в чистом виде, восстановив фтортитанат калия. Но образцы титана Волластона и Берцелиуса были еще очень далеки от чистого металла. Они содержали большое количество различных примесей (более 5%), были хрупкими, нековкими, непластичными; по существу, как было установлено позднее, представляли собой нитриды и карбиды титана. Поэтому после исследований Волластона и Берцелиуса почти полвека существовало мнение, что титан – элемент бесполезный, так как сделать из него «что-либо» практически невозможно.

Тем не менее, несмотря на такое ошибочное мнение, работы над получением чистого титана продолжались в течение всего XIX – начала XX вв. Во Франции этим занимались ученые Фридрих Веллер, Шарль Девиль, Леви, Мусман, в Швеции – Нильсон, Петерсои и др. Последние выделили титан натрие-термическим восстановлением четыреххлористого титана в автоклаве (стальном термососуде). Но и этот титан содержал более 5% примесей и не мог раскрыть все свои уникальные свойства.

Наиболее чистый, практически свободный от примесей металл сумел получить впервые русский ученый, профессор Московского университета Дмитрий Кириллович Кириллов. В 1875 г. он опубликовал работу «Исследования над титаном», в которой освещались результаты его опытов по выделению чистого титана. К сожалению, тяжелобольной Кириллов не смог продолжить свои работы и вынужден был прекратить опыты. Образцы наиболее чистого титана удалось получить французскому химику Анри Муассану в 1885 г., который, восстанавливая диоксид титана древесным углем при высокой температуре и последующей перечисткой, сумел довести титан до 98%-ной чистоты. Более поздние исследования этих образцов показали, что в них загрязненный титан (с примесью железа и углерода) образовывал внешнюю оболочку, а внутри металл был очень чистым.

В 1910 г. американскому инженеру Хантеру и его коллегам удалось получить титан, как они определили, чистотой 99,9%. Но и этот образец, выделенный по сложной технологии, с опасностями для жизни самих исследователей (взорвалась стальная бомба), был хрупким, не поддавался ковке и механической обработке. Вероятно, он был загрязнен карбидами и нитридами титана в большей степени, чем считали авторы. Изученные Хантером свойства металла, загрязненного различными примесями не в количестве 0,1%, как он предполагал, а гораздо больше, опять отнесли титан в разряд бесполезных металлов: ведь ни ковать, ни обрабатывать его было практически невозможно.

В 1925 г. голландские химики Ван Аркель и Де Бур получили действительно очень чистый металл, с незначительным (менее 0,1%) количеством примесей. Их образцы титана проявили все замечательные свойства этого металла – низкую плотность, высокую твердость и прочность, не теряемые при высоких температурах (до 500°С и выше), хорошую пластичность, позволяющую деформировать металл в холодном состоянии, прокатывать в листы и даже в тонкую фольгу, вытягивать в тонкую проволоку. Технология голландцев основывалась на разложении йодидного титана. Нагревание йодида до температуры примерно 1300-1500°С приводит к его разложению на титан и йод. Причем парообразный йод соединяется снова с черновым металлом, а титан осаждается на раскаленной поверхности затравки из титана же. Примеси, находящиеся в черновом металле, взаимодействуют с йодом и не попадают на раскаленный чистый титан.

Инженерная мысль пошла по другому пути – по пути восстановления четыреххлористого титана металлическим магнием. Данный способ был разработан в 30-х гг. XX в., Кроллем, и поныне как за рубежом, так и в СССР титан в промышленных условиях получают именно по этой принципиальной технологии.

Промышленной организации производства технически чистого титана предшествовало тщательное технологическое и экономическое исследование всех известных к тому времени способов и методов его получения. Этим занялась горно-геологическая организация США («Горное бюро»), которая, собственно, и определила широчайшие возможности использования титана в новой и новейшей технике, главным образом в авиационной, космической, морской. В городке Боддер-Сити на юге штата Невада в 1942 г. была построена небольшая промышленная установка но получению технического титана. На ней испытывались различные способы его производства. Остановились на способе Кролля – магниетермическом. Ученый был приглашен работать на этой установке и в течение нескольких лет отрабатывал во всех деталях технологию получения технически чистого титана. В 1946 г. эта технология была опробована в промышленных условиях.

В 1947 г. были выпущены первые 45 кг технически чистого титана. Стоимость его, конечно, была баснословно высокой – 10 тыс. долл. за 1 т, т.е. этот новый конструкционный материал был во много раз дороже железа, алюминия, магния. Тем не менее выпуск металлического титана осуществлялся такими гигантскими темпами, каких не знало никакое другое металлургическое производство, в том числе и главных конструкционных металлов – железа, алюминия, магния. В 1951 г., т е. всего через три года, выпуск титановой губки увеличился почти в 300 раз и составил уже 700 т/год.

Титановая губка представляет собой пористый бесформенный хрупкий металл с содержанием примесей до 0,2-0,3%, небольшой плотности – всего около 1 т/м3. Именно титановая губка является исходным сырьем для получения и чистого, титана, и его сплавов. Чтобы металл был плотным и компактным, губку плавят, реже используют методы порошковой металлургии. В основном же применяется метод вакуумной дуговой плавки в печах с расходуемым электродом. Чистый титан вместе с легирующими элементами спрессовывается с расходуемым электродом на гидравлических пpeccax, затем для очистки он дважды переплавляется. Tехнология была разработана английским химиком Л.Росси в 1908 – 1918 гг. и базировалась на методе разложения титановых концентратов серной кислотой. Усовершенствованная и модернизированная сернокислотная технология получения белой двуокиси титана из титановых концентратов существует и по сей день. Мировое производство (без СССР) несоизмеримо выше, чем металлического титана, и сегодня держится на уровне 2 – 2,5 млн т/год. В России впервые был получен наиболее чистый титан. В начале века много усилий было приложено для изыскания, разведок титановых руд и их переработки на диоксид, четыреххлористый титан, ферротитан. Проблемами титанового сырья много занимался русский химик Г.В.Вдовишенский, который, будучи знаком с трудами Кириллова и других ученых и понимая важную практическую роль титана в научно-техническом прогрессе, организовал в самом начале 90-х гг. XIX в. поиски и разведку титановых руд. В те годы в России появился интерес не столько к самому титану, сколько к его соединениям, а объяснялось это следующим. Как оказалось, диоксид титана является самым стойким белым пигментом для окраски военно-морских судов и других сооружений. Кроме того, стало известно, что четыреххлористый титан может применяться как дымовая завеса и для улучшения сортов стали.

---

В 1916 г. уже были предприняты первые попытки производства четыреххлористого титана. По инициативе и под руководством советского геохимика и минералога А.Е.Ферсмана (1883-1945) была создана специальная подкомиссия по титану при Комиссии военно-технической помощи. А.Е.Ферсман провел большую работу по выявлению сырьевых источников титана. Правда, большого размаха эти исследования не приобрели, по первый шаг был сделан: на Урале были открыты и обследованы пегматитовые месторождения Вишневых и Ильменских гор. По имени последних был, назван новый титановый минерал, основной минерально-сырьевой источник получения титана и его соединений – ильменит.

В конце 20-х гг. XX в. Институт прикладной минералогии, позднее переименованный во Всесоюзный институт минерального сырья (ВИМС), приступил к созданию сырьевой базы титана на Урале, а также к разработке технологии производства титановых белил и получения спецсталей с использованием ферротитана. Развернулись исследования и промышленные испытания различных методов получения ферротитана. Благодаря работам советских ученых С.С.Штейнберга, Н.С.Кусакина, В.П.Елютина, Н.П.Шипулина и др. промышленное производство ферротитана было освоено к концу 30-х гг. XX в. Первые опытные заводы по производству пигментного диоксида титана из ильменитовых концентратов сернокислотным способом были пущены в 1935 – 1939 гг. В конце 40-х гг. XX в., в СССР начались исследования по получению металлического титана, а к 1952 г. окончательно оформилась промышленная технология получения титана хлорированием титановых шлаков[1, C.34-41].

Титан — тугоплавкий металл

Долгое время считалось, что он плавится при 1800 °С, однако в середине 50-х гг. XX в. английские ученые Диардорф и Хеис установили температуру плавления для чистого эле¬ментарного титана. Она составила 1668±3°С. По своей тугоплавкости титан уступает лишь таким металлам, как вольфрам, тантал, ниобий, рений, молибден, платиноиды, цирконий, а среди основных конструкционных металлов он стоит на первом месте:

Важнейшей особенностью титана как металла являются его уникальные физико-химические свойства:

• низкая плотность,
• высокая прочность,
• твердость и др.

Эти свойства не меняются существенно при высоких температурах.

Титан обладает незаменимыми свойства, которые позволяют широко использовать титан как конструкционный материал. Прежде этот всего прочность металла, т.е. его способность сопротивляться разрушению, а также необратимому изменению формы (пластические деформации). В зависимости от вида напряженного состояния – растяжения, сжатия, изгиба и других условий испытания (температура, время) для характеристики прочности металла используются различные показатели: предел текучести, временное сопротивление, предел усталости и др. По всем этим показателям титан значительно превосходит алюминий, железо и даже многие лучшие марки стали.

Удельная прочность сплавов титана может быть повышена в 1,5-2 раза. Его высокие механические свойства хорошо сохраняются при температурах вплоть до нескольких сот градусов. Другие же металлы либо просто не выдерживают таких температур, либо сильно разупрочняются.
Чистый титан – высокопластичный металл, что обусловлено благоприятным соотношением осей «с» и «а» в его гексагональной решетке и наличием в ней множества систем плоскостей скольжения и двойникования. Хотя и считается, что металлы с гексагональной кристаллической решеткой очень пластичны, титан в силу указанных особенностей его кристаллов стоит в одном ряду с высокопластичными металлами, имеющими иной, тип кристаллической решетки. В результате чистый титан пригоден для любых видов обработки в горячем и холодном состоянии: его можно ковать, как железо, вытягивать и даже делать из него проволоку, прокатывать в листы, ленты, в фольгу толщиной до 0,01 мм.

Титан имеет высокий предел текучести – примерно 250 мн/м2. Это выше в 2,5 раза, чем у железа, в 3 раза, чем у меди, и почти в 20 раз, чем у алюминия. Следовательно, титан лучше этих металлов сопротивляется сминающим ударам и другим нагрузкам, способным деформировать титановые детали.

Высока и вязкость титана. Он отлично противостоит воздействию сколовых и сдвиговых ударов и нагрузок. Этой выносливостью объясняется еще одно замечательное свойство титана – исключительная стойкость его в условиях кавитации, т.е. при усиленной «бомбардировке» металла в жидкой среде пузырьками воздуха, которые образуются при быстром движении или вращении металлической детали в жидкой среде. Эти пузырьки воздуха, лопаясь на поверхности металла, вызывают очень сильные микроудары жидкости о поверхность движущегося тела. Они быстро разрушают многие материалы, и металлы в том числе, а титан прекрасно противостоит кавитации.

Титан обладает еще одним удивительным свойством – «памятью». В сплаве с некоторыми металлами (например, с никелем) он «запоминает» форму изделия, которую из него сделали при определенной температуре. Если такое изделие потом деформировать, например свернуть в пружину, изогнуть, то оно останется в таком положении на долгое время. После нагревания до той температуры, при которой это изделие было сделано, оно принимает первоначальную форму.

Титан реагирует со многими металлами

При трении с деталями из более мягкого металла титан может срывать с них металлические частицы и прилеплять к себе металл, а из более твердого, наоборот, частицы титана будут срываться с титановой детали и покрывать другую деталь. Причем никакая жировая или масляная смазка не помогает исключить взаимоналипание частиц. В течение небольшого времени это явление можно ослабить, лишь применив в качестве смазки чешуйчатые молибденит или графит. А вот сваривается титан с другими металлами очень плохо. Практически полностью эта проблема пока не решена, хотя сварка титановых изделий проходит отлично.

Рассмотренные химические и физические свойства титана в целом благоприятствуют широкому использованию этого металла. Однако у титана есть немало и отрицательных качеств. Например, он может самовозгораться, а в некоторых случаях даже и взрываться.

Еще одним недостатком титана является его способность сохранять высокие физико-механические свойства лишь до температуры 400-450°С, а с добавками некоторых легирующих металлов до 600° С, и здесь у него есть серьезные конкуренты – жаропрочные спецстали. Однако в минусовом диапазоне температур титану равных нет. Железо становится хрупким уже при температуре 40°С, специальные низкотемпературные стали ниже -100°С. А вот титан и его сплавы не разрушаются при температурах до 253°С (в жидком водороде) и даже до 269°С (в жидком гелии). Это очень важное свойство титана открывает ему большие перспективы для использования в криогенной технике и для работы в космическом пространстве.
По своей же распространенности во Вселенной титан редким элементом назвать никак нельзя. Он обнаружен в спектре Солнца и в его атмосфере, в атмосфере звезд различных типов. Автоматические космические аппараты зафиксировали наличие титана на Марсе и на Венере, в очень больших количествах в лунных породах, а на нашей планете титан находят во всех типах пород земной коры, в морях и океанах, в атмосфере и даже в растениях и тканях живых организмов.

Цена – вот что сегодня ещё тормозит производство и потребление титана. Собственно, высокая стоимость – не врожденный порок титана. В земной коре его много – 0,63%. Дорогая цена – следствие чрезвычайной сложности извлечение титана из руд. Если принять стоимость титана в концентрате за единицу, то стоимость готовой продукции – титанового листа в сотни раз больше. Объясняется это высоким сродством титана многим элементам и прочностью химических связей в его природных соединениях. Отсюда – сложности технологии. Вот как выглядит магниетермический способ производства титана, разработанный в 1940 г. американским учёным У.Кролем.

Двуокись титана с помощью хлора (в присутствии углерода) переводят в четырёххлористый титан: TiO₂+C+2Cl₂=TiCl₄+CO₂
Кажется, ещё недавно титан называли редким металлом – сейчас он важнейший конструкционный материал. Объясняется это только одним: редким в шахтных электропечах при 800-1250°С. Другой вариант – хлорирование в расплаве солей щелочных металлов NaCl и KCl.
Следующая операция (в одинаковой мере важная и трудоёмкая) – очистка TiCl₄ от примесей – проводится разными способами и веществами. Четырёххлористый титан в обычных условиях представляет собой жидкость с температурой кипения 136°С. Разорвать связь титана с хлором легче, чем с кислородом. Это можно сделать с помощью магния по реакции: TiCl₄+2Mg = Ti+2MgCl₂. Эта реакция идёт в стальных реакторах при 900°С. В результате образуется так называемая титановая губка, магнием и хлоридом магния. Их испаряют в герметичном вакуумном аппарате при 950°С, а титановую губку затем спекают или переплавляют в компактный металл.

Натриетермический метод получения металлического титана в принципе мало чем отличается от магниетермического. Эти два метода наиболее широко применяются в промышленности.

Для получения более чистого титана и поныне используется иодидный метод, предложенный нидерландскими химиками ван Аркелем (1893-1976) и де Буром. Металлотермический губчатый титан превращают в иодид TiI₄, который затем возгоняют в вакууме. На своём пути пары иодида титана встречают раскалённую до 1400°С титановую проволоку. При этом иодид разлагается, и на проволоке нарастает слой чистого титана. Этот метод производства титана малопроизводителен и дорог, поэтому в промышленности он применяется крайне ограниченно[4].

Полученные в промышленных условиях слитки титана называют техническим титаном. Он имеет практически все те свойства, которыми обладает химически чистый титан. Технический титан в отличие от химически чистого содержит повышенное количество некоторых элементов-примесей. В разных странах в зависимости от технологических особенностей процесса технический титан содержит примеси (в %): железа 0,15-0,3; углерода 0,05-0,1; водорода 0,006-0,013; азота 0,04-0,07; кислорода 0,1-0,4.

Сплавы титана с алюминием

Они наиболее важны в техническом и промышленном отношении. Введение алюминия в технический титан даже в небольших количествах (до 13%) позволяет резко повышать жаропрочность сплава при снижении его плотности и стоимости. Этот сплав — отличный конструкционный материал. Добавка 3-8% алюминия повышает температуру превращения α-титана в β-титан. Алюминий является практически единственным легирующим стабилизатором α-титана, увеличивающим его прочность при постоянстве свойств пластичности и вязкости титанового сплава и повышении его жаропрочности, сопротивления ползучести и модуля упругости. Этим устраняется существенный недостаток титана.

Помимо улучшения механических свойств сплавов при различных температурах, увеличивается их коррозионная стойкость и взрывоопасность при работе деталей из титановых сплавов в азотной кислоте.

Алюминий-титановые сплавы выпускаются нескольких марок и содержат 3-8% алюминия, 0,4-0,9% хрома, 0,25-0,6% железа, 0,25-0,6% кремния, 0,01% бора. Все они коррозионно-стойкие, высокопрочные и жаропрочные сплавы на основе титана. С увеличением содержания алюминия в сплавах температура их плавления несколько снижается, однако механические свойства значительно улучшаются и температура разупрочнения повышается.

Эти сплавы сохраняют высокую прочность до 600°С.

Сплавы титана с железом

Своеобразным сплавом является соединение титана с железом, так называемый ферротитан, представляющий собой твердый раствор TiFe3 в α-железе.

Ферротитан облагораживающе действует на сталь, так как он, активно поглощая кислород, является одним из лучших раскислителей стали. Ферротитан так же активно поглощает из расплавленной стали азот, образуя нитрид титана, другие примеси, способствует равномерному распределению прочих примесей и образованию мелкозернистых структур стали.

Кроме ферротитана, на основе железа и титана производятся и другие сплавы, широко используемые в черной металлургии. Феррокарботитан – железотитановый сплав, содержащий 7-9% углерода, 74-75% железа, 16-17% титана. Ферросиликотитан – сплав, состоящий из железа (около 50%), титана (30%) и кремния (20%). Оба эти сплава также применяются для раскисления сталей.

---

Сплавы титана с медью

Даже небольшие присадки меди к титану и другим его сплавам повышают их стабильность в процессе эксплуатации, увеличивается и их жаропрочность. Кроме того, 5-12% титана добавляют в медь для получения так называемого купротитана; им пользуются, чтобы очистить расплавленную медь и бронзу от кислорода и азота. Легирование меди титаном производится только очень небольшими его добавками, уже при 5% титана медь становится нековкой.

Сплавы титана с марганцем

Марганец, введенный в технический титан или в его сплавы, делает их прочнее, они сохраняют пластичность и легко обрабатываются при прокатке. Марганец – недорогой и недефицитный металл, поэтому он широко применяется (до 1,5%) при легировании титановых сплавов, предназначенных для листовой прокатки. Богатый марганцем (70%) сплав называется мангантитаном. Оба металла являются энергетическими раскислителями. Этот сплав, как и купротитан, хорошо очищает от кислорода, азота и других примесей медь и бронзу при отливках.
Сплавы титана с молибденом, хромом и другими металлами. Основная цель добавки этих металлов — повысить прочность и жаропрочность титана и его сплавов при сохранении высокой пластичности. Оба металла легируют их в комбинации: молибден предотвращает нестабильность титан-хромовых сплавов, делающихся хрупкими при высоких температурах. Сплавы титана с молибденом по стойкости против коррозии в кипящих неорганических кислотах превосходят технический титан в 1000 раз. Для повышения коррозионной стойкости в титан добавляют некоторые тугоплавкие редкие и благородные металлы: тантал, ниобии, палладий[1, C.94-103].

Значительное количество весьма ценных в научно-техническом отношении композиционных материалов можно производить на основе карбида титана. Это главным образом жаростойкие изделия из металлокерамики, в основе которых лежит карбид титана. В них совмещается твердость, тугоплавкость и химическая стойкость карбида титана с пластичностью и сопротивлением тепловому удару цементирующих металлов – никеля и кобальта. В них можно вводить ниобий, тантал, молибден и тем самым еще больше повышать стойкость и жаропрочность этих композиций па основе карбида титана.

Сейчас известно более 30 различных сплавов титана с другими металлами, удовлетворяющих практически любым техническим требованиям. Это пластичные сплавы с низкой прочностью (300-600 МПа) и рабочей температурой 100-200°С, со средней прочностью (600-900 МПа) и рабочей температурой 200-300°С, конструкционные сплавы с повышенной прочностью (800-1100 МПа) и рабочей температурой 300-450°С, высокопрочные (100-1400 МПа) термомеханически обрабатываемые сплавы с нестабильной структурой и рабочей температурой 300-400°С, высокопрочные (1000-1300 МПа) коррозионно-стойкие и жаропрочные сплавы с рабочей температурой 600-700° С, особо коррозионно-стойкие сплавы со средней прочностью (400-900 МПа) и рабочей температурой 300-500°С.

Технический титан и его сплавы выпускаются в виде листов, плит, полос, лент, фольги, прутков, проволоки, труб, поковок и штамповок. Эти полуфабрикаты являются исходным материалом для изготовления из титана и его сплавов различных изделий. Для этого полуфабрикаты надо обработать ковкой, штамповкой, фасонным литьем, резанием, сваркой и т.п.[5, C.180-193].

Авиационная промышленность была первым потребителем титана. Создание летательных аппаратов со скоростями близкими к скорости звука и превосходящими ее, определило ряд технических и экономических требований к конструкционным материалам, идущим на изготовление корпуса самолета и его обшивки, а также двигателей, которые невозможно было удовлетворить без применения материалов на основе титана.
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.
Вращающиеся детали роторов авиадвигателей испытывают в полете колоссальную нагрузку. Им приходится работать в условиях высоких температур и динамических воздействий. От их надежности зависят безопасность самолета и жизни людей, что находятся на борту воздушного судна. Следовательно, титан, используемый в этих ответственных узлах, должен быть не просто прочным, а суперпрочным.
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.

Растет потребление титана в гражданском самолетостроении. И понятно почему: титан сочетает в себе основные параметры эффективности самолета – веса, надежности, стоимости обслуживания и прибыли от эксплуатации. Это главные критерии для авиаперевозчиков.
В настоящее время разработчики авиатехники перестраивают всю материаловедческую концепцию строительства самолетов, активно привлекая и используя композиционные материалы на основе углеволокна и титановые сплавы. Первые заменяют алюминий и сталь, вторые коррозийноустойчивы и исключительно прочны.

Переход на композиционные материалы

Причин перехода на композиционные материалы несколько. Во-первых, наметился быстрый рост пассажирских и грузовых перевозок, объем которых, по прогнозам специализированной аналитической группы Airline Monitor, в период с 2008 по 2026 гг. увеличится втрое, что потребует в два раза увеличить парк магистральных авиалайнеров. Во-вторых, в условиях высоких цен на топливо cамолетостроительным компаниям приходится разрабатывать и готовить серийный выпуск экономичных моделей авиалайнеров. Поскольку с композитами «уживается» только титан, спрос гражданского самолетостроения на титановые полуфабрикаты возрастет к 2015 г. примерно в два раза.

Коррозионная стойкость титана и его сплавов делает их весьма ценным материалом на море. 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

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.

Специалисты научно-исследовательского института конструкционных материалов «Прометей» при государственной поддержке Федерального агентства по науке и инновациям (Роснаука) начали в 2009 г. разработку усовершенствованных технологий производства из титановых сплавов так называемых крупногабаритных полуфабрикатов (заготовок крупных узлов и деталей) для морских судов и «оффшорной техники», предназначенной для работ на шельфах. Такие заготовки из титановых сплавов могут применяться для изготовления сверхлёгких, прочных и стойких к коррозии деталей самых разных типов судов, например, исследующих морские глубины, или связанные с добычей углеводородного сырья.

Существенный недостаток титановых сплавов только один – высокий коэффициент трения «металл по металлу», титан попросту «задирается» при трении из-за повышенной вязкости. Поэтому для деталей из титановых сплавов (в первую очередь, для различных т. н. «узлов трения») необходимо напыление специальных покрытий, придающих необходимые антифрикционные свойства. В качестве «кандидатов» на создание таких покрытий ученые намерены всесторонне исследовать различные высокопрочные материалы на основе оксидов алюминия, циркония и хрома.

Металл потребляет артиллерия, где в настоящее время ведутся интенсивные исследования различных опытных образцов. 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.

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.

Титан и его сплавы используются медицинской промышленностью для изготовления не только хирургических инструментов, но и наркозно-дыхательных аппаратов, «искусственных» сердца, легких, почек, защитных устройств радиологической аппаратуры.

Биологическая инертность титана превосходит все известные марки нержавеющей стали и даже специальный кобальтовый сплав «виталлиум». Технически чистый титан и его сплавы содержат гораздо меньше примесей, чем другие, применяющиеся в медицине сплавы, он хорошо переносится человеческим организмом, обрастает костной и мышечной тканью, не корродирует и агрессивных средах человеческого тела (в лимфе, крови, желудочном соке), структура окружающей титановый элемент ткани не изменяется на протяжении десятилетий. Эти свойства титана в сочетании с его высокими механическими качествами позволяют широко использовать его для металлического остеосинтеза – распространенного способа лечения переломов костей. Из него изготавливают для наружных и внутренних протезов стержни, спицы, гвозди, болты, скобы, внутрикостные фиксаторы, а также протезы бедренных костей, тазобедренных суставов и челюстно-лицевых костей. Как известно, детали для остеосинтеза даже из самых высококачественных сортов нержавеющей стали приводят со временем к самым различным осложнениям, связанным с коррозией и разрушением этих деталей, повреждением костных и мышечных тканей продуктами коррозии. Из-за реакции их с физиологическими солями организма происходят воспаления тканей, возникают болевые ощущения. Костные фиксаторы и любые протезы из титана осложнений и воспалений не дают, они могут находиться я человеческом организме сколь угодно долго, практически вечно. Титан, обладая высокой усталостной прочностью при знакопеременных нагрузках, как нельзя лучше служит в качестве протезов костей, постоянно подвергающихся переменным нагрузкам. Кроме того, его немагнитность и слабая электропроводность позволяют проводить физиотерапевтическое лечение больных с титановыми протезами без осложнений. Малая плотность и высокие прочностные свойства титана позволяют почти вдвое уменьшать вес и объем протезов. Эти качества делают титан практически незаменимым материалом в костной хирургии. Он может использоваться в стоматологии (искусственные зубы) и офтальмологии (имплантат глазного яблока). Имеются попытки изготовления из титана миниатюрного, массой 300 г, искусственного сердца. Наряду с нейлоновыми для вживания в сердце используются и титановые клапаны. Детали и конструкции из титана сравнительно несложны в изготовлении и сравнительно недороги, во всяком случае проще и дешевле, чем применяемые ныне сплавы типа «виталан» или «комохром»[7].

Остановимся еще на нескольких областях применения титана.

Атомная энергетика: оболочки реакторов на быстрых нейтронах, конструктивные детали ядерных реакторов с водяным охлаждением, футеровка реакторов тонкими пористыми или перфорированными листами титана, титановые электроды в плазменных установках.
Приборостроение: зеркала телескопов, затворы кино- и фотокамер, мембраны телефонов, гибкие трубки для бронирования кабелей.
Электроника: создание высокого вакуума в электронно-лучевых трубках (используется свойство расплавленного титана энергично поглощать газы), аноды высоковольтных кенотронов и катоды поляризационных электролитических конденсаторов, сетки электронных ламп с минимальной эмиссией, тонкопленочные интегральные схемы и тонкопленочные конденсаторы; электронные трубки микроскопических размеров.
Военная техника: опорные плиты минометов, лафеты, кронштейны, станки орудий, пламегасители, атомные орудия малой мощности, облегченная броня, равная по снарядостойкости стальной броне, детали танкостроения; многие виды оружия и снаряжения для десантных войск.
Экспедиционное и спортивное снаряжение: инвентарь для антарктических и других экспедиций, снаряжение для альпинистов и пожарных, ружья для подводной охоты, мачты гоночных яхт, лыжные палки, теннисные ракетки, шары и клюшки для гольфа и др.
Бытовая техника и приборы: кухонные приборы, садовые инструменты, шариковые и перьевые авторучки.

Монументальное искусство: из титана созданы памятник Ю.А.Гагарину и монумент покорителям космоса в Москве, обелиск в честь успехов в освоении Вселенной в Женеве.

Есть еще один, совершенно необычный аспект применения титана – колокольный звон. Колокола, отлитые из этого металла, обладают необычным, очень красивым звучанием. Применяется титан в колокольчиках для электрозвонков.

Главными потребителями двуокиси титана являются лакокрасочная промышленность, использующая 60-65% всей производимой двуокиси титана, бумажная промышленность (12-16%) и производство пластмассы (10-14%). Остальное потребляется химической промышленностью для производства химволокна, искусственной кожи.

Помимо надежности и долговечности, титановые краски дают еще и чисто экономические выгоды: сокращается расход лакокрасочных материалов на единицу окрашиваемой поверхности и уменьшаются затраты труда на окраску в связи с сокращением числа наносимых слоев[1, C.103-128].
Титан – это металл будущего, благодаря обширным запасам он имеет перспективу стать основным металлом грядущих лет, поскольку его характеристики выигрывают по сравнению с характеристиками железа и алюминия во всех областях применения. Титан изначально предназначался для использования в военной и оборонной промышленности, но с течением времени он получает все большее распространение в мирных областях – народном хозяйстве, гражданской авиации, медицине и морских исследованиях, спорте и автомобилестроении. Своими свойствами и качеством изделий титан доказал целесообразность своего применения вместо привычных нам железа и алюминия – с практической, экономической и экологической точек зрения. 

• Студент: Попова М.А.
• Руководитель: Бармин А.В.

Природные ресурсы титана превышают в несколько раз общее количество хорошо известных и широко применяемых металлов – меди, никеля, олова, свинца, цинка и других. Среди конструкционных металлов титан занимает по распространенности четвертое место, уступая только алюминию, железу и магнию. Однако еще недавно использование металлического титана и сплавов на его основе не имело перспектив, так как не было промышленных способов получения ковкого материала. Рассматриваются вопросы истории открытия и изучения титана, его распространенности в космосе и на Земле, рассказывается о технологии получения титана и его соединений, о свойствах и об использовании человеком, о перспективах его применения в будущем.

• титан;
• чистый титан;
• титановая губка;
• свойства титана
• сплавы титана;
• применение титана.

1. Зубков Л.Б. Космический металл. Все о титане. / М.: Наука, 1987. 128 с.
2. http://ru.wikipedia.org/wiki/%CC%E0%F0%F2%E8%ED_%CA%EB%E0%EF
3. Еременко В.Н. Титан и его сплавы./ Издательство академии наук Украинской ССР: Киев, 1960. 499с.
4. http://www.argonik.ru/articles/18
5. Б.А. Колачев, В.И. Елагин, В.А. Ливанов. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. Учебник для вузов. М.: «МИСИС», 1999.–416 с.
6. http://www.protown.ru/information/hide/5615.html 7. «Металлургический бюллетень»(№ 8) http://www.metalbulletin.ru/

ПОДЕЛИСЬ ИНТЕРЕСНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ

Температура — плавление — титан

Температура — плавление — титан

Cтраница 1

Температура плавления титана, полученного методом иодидного рафинирования, равна 1665 5 С.  [1]

Температура плавления титана зависит от степени его чистоты, поэтому она колеблется от 1660 до 1680 С. Еще существеннее наличие примесей влияет на механические свойства титана.  [3]

Температура плавления титана зависит от степени его чистоты, поэтому она колеблется от 1660 до 1680 С.  [5]

Олово понижает температуру плавления титана. Координаты эвтектической точки фТ1) Ti3Sn соответствуют: 17 ат. Результаты экспериментальных работ по влиянию Sn на переход ( ccTi) ( pTi) неоднозначны.  [7]

Как называют металлы с температурой плавления выше температуры плавления титана.  [8]

Восстановление четыреххлористого титана TiCU магнием происходит при температурах значительно ниже температуры плавления титана, поэтому титан в данном случае получается в виде спеченных кристаллов, которые называют губкой. Губку после дистилляции в вакууме или после выщелачивания водой хлористого магния переплавляют в среде аргона.  [9]

Из диаграммы состояния системы железо — титан ( рис. 14) следует, что железо резко снижает температуру плавления титана. Алюмино-термический ферротитан по химическому составу близок к интерметаллическому соединению Fe2 Ti, плавящемуся при температуре 1427 С.  [11]

ДСть Д С нзб — избыточная свободная энергия титана, углерода и карбида титана; AL — параметр взаимодействия в жидком растворе; х — атомная доля углерода в TiC; TXJ и TC — температуры плавления титана и углерода.  [12]

Титановые сплавы являются новым металлическим материалом, занимающим видное место. Температура плавления титана 1660 С, плотность 4 5 г / см3, с углеродом титан образует очень твердые карбиды. Титан удовлетворительно куется, прокатывается и прессуется, обладает высокой стойкостью против коррозии в пресной и морской воде, а также в некоторых кислотах.  [13]

Титановые сплавы являются новым металлическим материалом, занимающим видное место. Температура плавления титана 1660 С, плотность 4 5 г / см3, с углеродом титан образует очень твердые карбиды. Титан удовлетворительно куется, прокатывается и прессуется, обладает высокой стойкостью против коррозии в пресной и морской воде, а также в некоторых кислотах.  [14]

Электролиз ведут ниже температуры плавления титана, поэтому он получается в виде небольших кристаллов. Процесс сопровождается образованием на катоде продуктов неполного восстановления, которые могут перемещаться к аноду и окисляться на нем, что снижает выход по току.  [15]

Страницы:      1    2

Титан температура кипения — Справочник химика 21

    Таким образом, механизм дуги можно представить себе следующим. Из катода в результате высокой степени его разогрева (термоэлектронная эмиссия) или наличия около его поверхности больших напряженностей электрического поля (10 —10 в см — автоэлектронная эмиссия) вырывается поток электронов. Первый случай имеет место для материалов катода с высокой температурой плавления и испарения металла (уголь, графит, вольфрам, молибден), благодаря чему температура на их поверхности может достигать в катодных пятнах значений 2 500—3 000° С и выше, когда начинается заметная термоэлектронная эмиссия. Второй случай соответствует материалам с низкой температурой кипения и испарения (ртуть, титан, медь). В области катодного падения поток электронов разгоняется настолько, что за ее пределами происходит интенсивная ионизация частиц газа в дуговом промежутке, причем здесь, по-видимому, весьма существенна роль ступенчатой ионизации. Образовавшиеся положительные ионы под действием поля направляются к катоду и разогревают его вторичные и первичные электроны направляются через столб дуги в направлении анода. На их пути происходят новые соударения (главным образом термическая ионизация) и образование новых заряженных частиц, что компенсирует их исчезновение в более холодных частях столба путем рекомбинации и диффузии. При попадании на анод отрицательные частицы нейтрализуются, выбивая из него некоторое количество положительных ионов, устремляющихся через столб дуги к катоду. Плазма столба в целом нейтральна, т. е. концентрация положительных и отрицательных частиц одинакова, но из-за того, что подвижность электронов по [c.29]
    Как уже указывалось, все исследователи изучали растворимость хлоридов в четыреххлористом титане лишь до температур 120— 130°С, так как при этих условиях температура начала кристаллизации хлоридов близка к температуре кипения растворов. [c.156]

    Плотность титана 4,54 г/сж , температура плавления 1668° С, температура кипения около 3260° С. По внешнему виду титан похож на сталь. Титан имеет переменную валентность, но основная валентность его равна 4. На воздухе при нормальной температуре компактный титан устойчив. При нагревании выше 400° С он окисляется и растворяет азот и водород, отчего становится хрупким. Хрупкость металлу придают также примеси. [c.326]

    Титан, цирконий и гафний наиболее заметно различаются по плотности, температуре плавления и температуре кипения. Кроме того, у гафния высокое эффективное поперечное сечение поглощения тепловых нейтронов, равное 105 барн у циркония оно 0,18 0,02 барн. [c.212]

    Коррозионная стойкость. В растворах азотной кислоты титан стоек к коррозии как при комнатной температуре, так и прн температуре кипения [31, 32]. Титан широко используется для изготовления реакторов, теплообменников и другого оборудования, применяемого в производстве азотной кислоты (до 70%) прн температурах до 315 С [32]. В отличие от нержавеющих сталей титан не подвергается перепассивации в растворах сильных окислителей, поэтому применение титанового оборудования для работы в азотной кислоте при температурах свыше 100 С экономически более выгодно, чем из нержавеющих сталей [33, 34]. [c.338]

    Уксуснокислые щелочи количественно осаждают при температуре кипения титан в виде метатитановой кислоты  [c.593]

    Титан Р-р 10 100 144 0,002 2 температуры кипения. в [c.816]

    Четыреххлористый титан при кипении, а его пары и при более высокой температуре не разлагаются лишь при —2000° С наблюдается некоторое выделение хлора [8]. [c.61]

    Наряду с титаном цирконий представляет для современной техники большой интерес. Благодаря совершенной коррозионной стойкости в горячей воде и в водяном паре он нашел широкое применение в атомной энергетике. Цирконий стоек при действии растворов щелочей (независимо от концентрации и температуры), расплавленной щелочи, азотной и соляной кислот (независимо от концентрации и температуры), серной кислоты (при концентрации ниже 70% до температуры кипения), фосфорной. кислоты (при концентрации ниже 55% до температуры кипения), кипящих муравьиной, уксусной и молочной кислот, морской воды. [c.108]

    Технический титан ВТ-1 выдерживает действие 90%-ной кипящей смеси низших жирных кислот С]—С4, содержащей 36 и 46% муравьиной кислоты. При повышении температуры выше температуры кипения скорость коррозии титана в этой смеси снижается. В 90%-ной смеси жирных кислот С)—С4, содержащей 46% муравьиной кислоты, при 150 и 180° скорость коррозии ВТ-1 превышает 1 мм/год. Действие смесей низших жирных кислот С]—С4, содержащих меньше 36% муравьиной кислоты, при 150 С титан выдерживает. [c.63]

    С кислородом титан образует следующие оксиды ТЮг — амфо-терный оксид (температура плавления 2128 К, температура кипения 3200 К, при 3200 К разлагается с образованием Т1зОб) Т1з05 — плавится при 2450 К и кипит при 3600 К Т120з — плавится при 2400 К и кипит при 3300 К ТЮ — плавится при 2010 К. Все эти оксиды об- [c.210]

    Получение и свойства титановой кислоты. Перекисные соединения титана. Получение четыреххлористого титана. Определение температуры кипения четыреххлористого титана. Восстановление солей титанила цинком. [c.64]

    Для галогенидов четырех исследованных металлов было достигнуто хорошее разделение на сквалане при 200°. Особый интерес представляет разделение ниобия и тантала ввиду большой близости температур кипения их галоидных соединений. Возможно, что разделение НЬ и Та будет еще лучшим при 150°, хотя при меньших температурах только хлорид ниобия проходит через колонку за приемлемый промежуток времени. Олово и титан могут быть легко отделены друг от друга как на окта-декане, так и на сквалане при любой из применявшихся температур. Интересно отметить, что время удерживания хлорида олова(IV), по-видимому, не слишком сильно зависит от природы неподвижной фазы. Это согласуется с отстутствием специфического взаимодействия данного вещества с неподвижной фазой [2]. Более того, значения скрытых теплот испарения, рассчитанные из температурной зависимости удельных объемов удерживания, достаточно близки к значениям теплот, вычисленным из величин давлений паров [7], как это видно из табл. 5. [c.392]

    При замене воздуха на благородные газы гелий и аргон условия возбуждения и характер спектров сильно меняются. В атмосфере аргона и гелия температура разряда достигает 10 000—20 000 К-Вследствие этого линии атомов металлов излучаются периферическими участками дуги в центральной высокотемпературной части разряда атомы почти полностью ионизированы. Наиболее низкая температура электродов устанавливается в атмосфере аргона. Это замедляет скорость испарения элементов и усиливает фракционирование. В аргоне за обычное время (3—5 мин) удается полностью испарить лишь наиболее летучие элементы (мышьяк, кадмий, цинк). Элементы с более высокими температурами кипения (Приложение 1), например алюминий и титан, испаряются лишь частично, а ниобий, тантал и цирконий практически не поступают в разряд. [c.77]

    В муравьиной кислоте всех концентраций при температуре до 100°С в условиях воздушной аэрации титан достаточно устойчив. При температуре кипения в муравьиной кислоте концентрации 25% и выше без аэрации титан подвергается сильной коррозии [172]. [c.64]

    В концентрированных растворах уксусной кислоты, содержащих уксусный ангидрид, титан подвержен не только довольно значительной общей коррозии, но также и локальному разрушению с образованием питтингов. Для поддержания титана в пассивном состоянии необходимо, чтобы содержание воды в растворе уксусной кислоты при температуре кипения составляло около 0,06% [176]. [c.66]

    Заслуживает внимания реализованный на одном из заводов цветной металлургии метод жидкостной абсорбции хлора из анодного газа четыреххлористым титаном. По сравнению с другими абсорбентами ТЮЦ обладает такими преимуществами, как высокая температура кипения, термостабильность, отсутствие коррозионного воздействия на углеродистую и нержавеющие стали. При [c.99]

    Как установил Н. Д. Томашов, введение в титан катодных добавок, таких как палладий, платина, рутений, рений и др., приводит к резкому уменьшению скорости коррозии в растворах серной, соляной и фосфорной кислот. Так, например, при содержании 0,2% Р(1 скорость коррозии титана в 5%-ном растворе НгЗО при температуре кипения уменьшается в 50 раз. [c.142]

    Каталитическая макрополимеризация изобутилена. Полимеризация изобутилена при температурах ниже —70° С в присутствии катализаторов Фриделя-Крафтса, таких как хлористый алюминий, фтористый бор и четыреххлористый титан, приводит к образованию высокомолекулярных полимеров, обладающих эластическими свойствами [63]. Внесение, например, фтористого бора в жидкий изобутилен при —80° С вызывает мгновенную, почти взрывную реакцию в противоположность этому полимеризация при температуре кипения изобутилена (—6° С) требует индукционного периода и продуктом такой полимеризации являются лшдкие масла. Увеличение температуры от —90 до —10° С вызывает уменьшение молекулярного веса полимера от 200 ООО до 10 ООО. [c.227]

    Цирконий близок к титану по химическим свойствам. Однако цирконий значительно дороже титана и менее пластичен (технологичен), поэтому его коррозионная стойкость важна в тех случаях, когда можно использовать и другие его свойства (например, в атомной энергетике). Цирконий имеет хорошую стойкость в восстановительных средах (коррозионностоек в соляной кислоте любых концентраций при комнатной температуре, а до 20%-ной концентрации — также и при температуре кипения), однако в окислительных средах цирконий стоек лишь в присутствии ионов хлора. [c.52]

    Полимеры простых виниловых эфиров. Процесс полимеризации простых виниловых афиров протекает при температуре, близкой к температуре кипения взятого эфира. В качестве катализатора используют раствор хлорного железа в бутиловом спирте. Могут применяться н катализаторы типа Фриделя-Крафтса хлористый алюминий, хлористый титан, фтористый бор и др. Реакция ироте- [c.285]

    Сплав титана с 0,2% «Pd (4200) имеет существенные преимущества перед титаном скорость коррозии этого сплава в процессах, протекающих с водородной деполяризацией, т. е. в неокислительных кислотах, снижается по сравнению с титаном например, при температуре кипения в 5%)-ной Н3РО4 с 5,2 до 0,31 мм/год, в 10%)-ной НС1 с более чем 25 до 0,5 мм/год и т. д. [41]. Этот сплав стоек к щелевой коррозии и наводораживанию и, следовательно, не охрупчивается в сильно кислых средах. [c.129]

    Покрыть колбу асбестом и поместить на электрический колбо-нагреватель. Определить температуру кипения четыреххлористого титана. Перегнать четыреххлористый титан в пробирку с перетяжкой, охлаждаемую сухим льдом , и запаять пробирку. [c.194]

    Результаты коррозионных испытаний исследуемых сплавов в растворах серной кислоты различных концентраций при комнатной температуре приведены в табл. 1, а для разбавленных растворов при температуре кипения — на фиг. 2. Испытания показали, что легирование титана палладием даже в небольших количествах (0,1%) значительно повышает коррозионную стойкость титана. Например, при испытаниях Б 40% Н2504 при температуре 18° стойкость сплава титана с 0,1 % Рс1 в 5 раз больше стойкости нелегированного титана. При испытании в кипящем растворе 10 о-ной НгЗОд устойчивость сплава почти в 35 раз выше, чем нелегированного титана. Сплав, содержащий 2% Рс1, значительно более устойчив, чем сплав Т1 — 0,1 -о Рс1 и тем более, чем нелегированный титан. В кипящем растворе 10%-ной НгЗО сплав Т — 2% РЛ в 156 раз более устойчив, чем титан. Повышение количества палладия в сплаве до 5″о незначительно увеличивает коррозионную стойкость титана по сравнению со сплавом, содержащим 2 l палладия. При температуре 18° титан, легированный 0,И о Рс1, оказывается усто1 1-чивым в серной кислоте до 20 a, сплав с 2 и РЛ до 60 и. а сплав с 5 о Р(1 до 80% ПзЗО . [c.176]

    В горячей (100° или при температуре кипения) 10—15 %-ной соляной кислоте более или менее стойкими являются никельмолибденовые сплавы типа хастеллой А и В, а также бронзы алюминиевые [5], чугун кремнемолибденовый [6], кремнистые стали [7]. Тантал совершенно стоек в концентрированной кислоте при температуре 110°, ниобий в этих условиях корродирует со скоростью 0,01 г м -час и приобретает хрупкость [8]. Титан в 5%-ной НС1 при кипении корродирует со скоростью 15,24 мм/год [51. Двухнормальная соляная кислота разрушает инертную пленку TIO2 даже в присутствии кислорода в кислоте [9]. Если ввести в кипящую 10%-ную НС1 ионы меди или хрома в количестве 0,02—0,03 моля, то коррозию титана можно понизить примерно в 100 раз [10]. [c.256]

    При комнатной температуре стойкость титана против коррозии в 5—10%-ном растворе серной кислоты можно считать высокой (скорость коррозии не превышает 0,025 мм год). Однако уже незначительное новышение температуры усиливает коррозию даже в 1 %-ном растворе серной кислоты. Скорость коррозии нри комнатной температуре в фосфорной кислоте невелика, если концентрация ее не превышает30%. Титан обладает особенно высокой стойкостью в азотной кислоте. При температуре кипения титан устойчив в кислоте 6 концентрацией до 65%. Белая дымящая кислота любой концентрации не действует на титан ни при каких температурах. В царской водке титан совершенно устойчив при комнатной температуре. Хрощовая и сернистая кислоты не оказывают коррозионного воздей- ствия на титан. [c.226]

    Муассан (1905—1906) показал, что в надлежащем жаре электрических печей (доп. 228) обычные металлы, включая в их число Аи, Pt и ее аналоги, Fe и др., ве только плавятся, но и прямо кипят и довольно скоро перегоняются, только титан хотя улетучивается, яо плавится с трудом, т.-е., вероятно, для него температура кипения близка к температуре плавлевня. В парах, он, конечно, соединяется отчасти с азотом воздуха. Поэтому должно ясно видеть, что металлы относительно плавления и летучести ведут себя совершенно точяо так же, как и другие вещества. [c.659]

    После охлаждения реакционной трубки до комнатной температуры ее помещают в вертикальном полон ении в короткий сосуд Дьюара с сухим льдом и переносят в бокс, осушенный пятиокисью фосфора. После того как четыреххлористый углерод затвердеет, трубку вынимают из сосуда Дьюара, надрезают ее прибли.чительно посредине напильником или ножом для резки стекла и разламывают пополам. Часть трубки, содержащую продукты реакции, вновь помещают в сухой лед. Отмеряют 1 мл (берется с избытком) гексафторацетилацетона, выливают его в трубку, содержащую затвердевший хлорид металла, вынимают трубку из сухого льда и нагревают ее, держа рукой в резиновой перчатке. После того как четыреххлористый углерод расплавится, начинается реакция и появляются пузырьки хлористого водорода. Скорость их появления определяется температурой. (Четыреххлористый титан очень хорошо растворим в четыреххлористом углероде, и этот раствор весьма бурно реагирует с гексафторацетилацетоном. В связи с этим реагент следует добавлять к раствору тетрахлорида титана в четыреххлористом углероде по каплям.) Конец реакции определяется по прекращению выделения пузырьков хлористого водорода. Охлаждение трубки с содержимым и нагревание до температуры кипения с обратным холодильником позволяют удалить хлористый водород, что способствует полному хелированию некоторых металлов. Нанример, при комнатной температуре образуется монохелат ниобия, а при температуре кинения наблюдается медленное превращение в трижды хелированное соединение. Твердый остаток или помутнение обусловлены либо примесями, либо неполным превращением окисла металла. Раствор выливают в сухой калиброванный сосуд емкостью 2 мл ж смывают находящиеся на стенках капли четыреххлористым углеродом с помощью маленькой груши, соединенной с гибким капилляром. Подходящая груша и трубка придаются к хроматографическому дозатору [46]. Трубку промывают не менее пяти раз небольшими порциями четыреххлористого углерода, причем эти растворы добавляются к основному раствору. Раствор разбавляют до требуемого объема, добавляя четыреххлористый углерод, и перемешивают. Растворы, содержащие чувствительные к влаге соединения, можно, поместить в ампулы впредь до использования для хроматографического анализа. Операция требует от получаса до одного часа. [c.118]

    Если обработать высушенную ТЮг ЛгНгО концентрированной серной кислотой при температуре кипения и высушить затвердевшую массу при 350—400°, то образуется сульфат титанила Т10804  [c.191]

    Следующая операция (в одинаковой мере важная и трудоемкая) — очистка Т1Си от примесей — проводится разными способами и веществами. Четыреххлористый титан в обычных условиях представляет собой жидкость с температурой кипения 136° С. [c.328]

    Титан, находящийся в активном состоянии, пассивируется при контакте с нержавеющей сталью в следующих средах 10%-ной H i, 10- и 17,5%-ной h3SO4, 10%-ной (С00Н)2 при комнатной температуре, а также 1%-ной НС1, 1%-ной h3SO4 и 0,5%-ной (СООН)г при температуре кипения [465], [c.182]

---

Физические свойства титана и его сплавов

Титан легкий, прочный, устойчивый к коррозии и богатый природой. Титан и его сплавы обладают пределом прочности на разрыв от 30 000 до 200 000 фунтов на квадратный дюйм (210–1380 МПа), что эквивалентно прочности большинства легированных сталей. Плотность титана составляет всего 56 процентов от плотности стали, а его коррозионная стойкость сопоставима с сопротивлением платины. Из всех элементов земной коры титан занимает девятое место по численности.
Титан имеет высокую температуру плавления — 3135 ° F (1725 ° C). Эта точка плавления примерно на 400 ° F (220 ° C) выше точки плавления стали и примерно на 2000 ° F (1100 ° C) выше, чем у алюминия.

Титан легкий, прочный, устойчивый к коррозии и богатый природой. Титан и его сплавы обладают пределом прочности на разрыв от 30 000 до 200 000 фунтов на квадратный дюйм. (210-1380 МПа), что эквивалентно прочности большинства легированных сталей. Плотность титана составляет всего 56 процентов от плотности стали, а его коррозионная стойкость. хорошо сравнивается с платиной.Из всех элементов земной коры, титан занимает девятое место по распространенности.

Физические свойства

Если все элементы собраны в порядке атомного номера, можно заметить, что существует связь в свойствах, соответствующая атомному номеру.

Титан находится в четвертой колонке вместе с химически подобными цирконием, гафнием, и торий. Поэтому неудивительно, что титан будет обладать некоторыми свойства аналогичны найденным в этих металлах.

Титан имеет два электрона в третьей оболочке и два электрона в четвертой оболочке. Когда такое расположение электронов, когда внешние оболочки заполняются раньше, чем внутренние оболочки полностью заняты, встречается в металле, он известен как переходный металл. Такое расположение электронов отвечает за уникальные физические свойства титан. Чтобы упомянуть несколько, обнаружены хром, марганец, железо, кобальт и никель. в переходной серии.

Атомный вес титана 47,88, а алюминия 26,97. и железо 55,84.

Кристаллическую структуру можно представить как физически однородное твердое тело, в котором атомы расположены в повторяющемся узоре. Эта аранжировка играет важную роль в физическое поведение металла. Большинство металлов имеют либо объемно-центрированную кубическую форму, либо гранецентрированная кубическая или гексагонально-плотноупакованная структура.

Титан имеет высокую температуру плавления — 3135 ° F (1725 ° C).Эта температура плавления равна примерно на 400 ° F выше точки плавления стали и примерно на 2000 ° F выше алюминия.

Теплопроводность. Способность металла проводить или передавать тепло называется его теплопроводностью. Таким образом, материал, который должен быть хорошим изолятором, будет иметь низкую теплопроводность, тогда как радиатор будет иметь высокий коэффициент проводимости для рассеивания тепла. Физик определил бы это явление как скорость передачи проводимости через единицу толщины через единицу площадь для единичного температурного градиента.

Линейный коэффициент расширения. Нагрев металла до температуры ниже его точки плавления заставляет его расширяться или увеличиваться в длине. Если штанга или стержень равномерно нагревается по всей длине, каждая единица длины стержня увеличивается. Это увеличение на единицу длины на градус повышения температуры называется коэффициентом линейного расширения. Где металл будет попеременно подвергаться ударам и ударам. циклы охлаждения и должны поддерживать определенный допуск размеров, низкий коэффициент теплового расширения желательно.При контакте с металлом другого коэффициент, это соображение приобретает большее значение.

Титан имеет низкий коэффициент линейного расширения, равный 5,0×10 ^-6 дюймов на дюйм / ° F, тогда как из нержавеющей стали 7,8×10 ^-6 , медь 16,5×10 ^-6 и алюминий 12,9×10 ^-6 .

Электропроводность и удельное сопротивление. Поток электронов через металл из-за падения потенциала, известного как электрическая проводимость.В атомная структура металла сильно влияет на его электрическое поведение.

Титан плохо проводит электричество. Если проводимость меди равна Считается, что титан 100% имеет проводимость 3,1%. Из этого следует этот титан не будет использоваться там, где важна хорошая проводимость. За для сравнения: нержавеющая сталь имеет проводимость 3,5%, а алюминий — проводимость. 30%.

Электрическое сопротивление — это сопротивление материала потоку электронов.Поскольку титан — плохой проводник, значит, это хороший резистор.

Магнитные свойства. Если металл находится в магнитном поле, на него действует сила. Интенсивность намагничивания, называемая M, может быть измерена с точки зрения действующей силы и ее отношения к напряженности магнитного поля, H, в зависимости от восприимчивости K, которая является свойством металла.

Металлы имеют широкий разброс по восприимчивости, и их можно разделить на три группы:

• Диамагнитные вещества, в которых K мало и отрицательно, и поэтому слабо отталкивается магнитным полем; примерами являются медь, серебро, золото и висмут.
• Парамагнитные вещества, в которых K мало и положительно, и поэтому слегка притягивается магнитным полем; щелочные, щелочные и неферромагнитные переходные металлы попадают в эту группу (видно, что титан незначительно парамагнитный).
• Ферромагнетики, имеющие большое значение K и положительные; железо, кобальт, никель и галлий подпадают под эту позицию.

Важная особенность группы 3, помимо сильного притяжения в магнитном поле, заключается в том, что эти металлы сохраняют свою намагниченность после удаления из магнитное поле.

Теперь указаны наиболее важные физические свойства титана.

Титан | Encyclopedia.com

Предпосылки

Титан известен как переходный металл в периодической таблице элементов, обозначенный символом Ti. Это легкий серебристо-серый материал с атомным номером 22 и атомным весом 47,90. Его плотность составляет 4510 кг / м ³ , что находится где-то между плотностями алюминия и нержавеющей стали.Он имеет температуру плавления примерно 3032 ° F (1667 ° C) и точку кипения 5948 ° F (3287 ° C). По химическому составу он похож на цирконий и кремний. Он имеет отличную коррозионную стойкость и высокое соотношение прочности и веса.

Титан — четвертый по распространенности металл, составляющий около 0,62% земной коры. Редко встречающийся в чистом виде, титан обычно присутствует в таких минералах, как анатаз, брукит, ильменит, лейкоксен, перовскит, рутил и сфен. Хотя титана относительно много, он по-прежнему стоит дорого, поскольку его трудно изолировать.К ведущим производителям титановых концентратов относятся Австралия, Канада, Китай, Индия, Норвегия, ЮАР и Украина. В США основными производителями титана являются Флорида, Айдахо, Нью-Джерси, Нью-Йорк и Вирджиния.

Разработаны тысячи титановых сплавов, которые можно разделить на четыре основные категории. Их свойства зависят от их основной химической структуры и способа обращения с ними во время производства. Некоторые элементы, используемые для изготовления сплавов, включают алюминий, молибден, кобальт, цирконий, олово и ванадий.Сплавы с альфа-фазой имеют самую низкую прочность, но они поддаются формованию и сварке. Сплавы Альфа плюс бета обладают высокой прочностью. Сплавы, близкие к альфа, имеют среднюю прочность, но обладают хорошим сопротивлением ползучести. Бета-фазные сплавы обладают самой высокой прочностью среди всех титановых сплавов, но им также не хватает пластичности.

Титан и его сплавы имеют множество применений. Авиакосмическая промышленность является крупнейшим потребителем титановой продукции. Он используется в этой промышленности из-за высокого отношения прочности к весу и высокотемпературных свойств.Обычно он используется для деталей и креплений самолетов. Эти же свойства делают титан полезным для производства газотурбинных двигателей. Он используется для таких деталей, как лопатки компрессора, кожухи, кожухи двигателя и тепловые экраны.

Поскольку титан обладает хорошей коррозионной стойкостью, он является важным материалом для металлообрабатывающей промышленности. Здесь он используется для изготовления змеевиков, приспособлений и футеровок теплообменников. Стойкость титана к хлору и кислоте делает его важным материалом в химической обработке.Он используется для различных насосов, клапанов и теплообменников на линии химического производства. В нефтеперерабатывающей промышленности для изготовления трубок конденсаторов используются титановые материалы из-за коррозионной стойкости. Это свойство также делает его полезным для оборудования, используемого в процессе опреснения.

Титан используется в производстве человеческих имплантатов, потому что он хорошо совместим с человеческим телом. Одно из самых заметных применений титана в последнее время — искусственное сердце, впервые имплантированное человеку в 2001 году.Другие применения титана — замена тазобедренного сустава, кардиостимуляторы, дефибрилляторы, а также локтевые и тазобедренные суставы.

Наконец, титановые материалы используются в производстве многочисленных потребительских товаров. Его используют при производстве таких вещей, как обувь, ювелирные изделия, компьютеры, спортивное оборудование, часы и скульптуры. Как титан диоксид, он используется как белый пигмент в пластике, бумаге и краске. Он даже используется как белый пищевой краситель и как солнцезащитный крем в косметических продуктах.

История

Большинство историков приписывают открытие титана Уильяму Грегору.В 1791 году он работал с менаханитом (минералом, обнаруженным в Англии), когда он обнаружил новый элемент и опубликовал свои результаты. Несколько лет спустя этот элемент был вновь открыт в руде рутила немецким химиком М. Х. Клапротом. Клапрот назвал элемент титаном в честь мифологических гигантов, Титанов.

И Грегор, и Клапрот работали с соединениями титана. Первое значительное выделение почти чистого титана было осуществлено Кирилловым в 1875 году в России. Выделение чистого металла не было продемонстрировано до 1910 года, когда Мэтью Хантер и его соратники прореагировали тетрахлорид титана с натрием в нагретой стальной бомбе.В ходе этого процесса производились отдельные детали из чистого титана. В середине 1920-х группа голландских ученых создала небольшие проволочки из чистого титана, проведя реакцию диссоциации на тетраиодиде титана.

Эти демонстрации побудили Уильяма Кролла начать эксперименты с различными методами эффективного выделения титана. Эти ранние эксперименты привели к разработке процесса выделения титана восстановлением магнием в 1937 году. Этот процесс, теперь называемый процессом Кролла, по-прежнему является основным процессом производства титана.Первые изделия из титана были представлены примерно в 1940-х годах и включали в себя такие изделия, как проволока, листы и стержни.

Хотя работа Кролла продемонстрировала метод производства титана в лабораторных условиях, потребовалось почти десять лет, прежде чем его можно было адаптировать для крупномасштабного производства. Эта работа проводилась Горным бюро США с 1938 по 1947 год под руководством Р. С. Дина. К 1947 году они внесли различные модификации в процесс Кролла и произвели почти 2 тонны металлического титана.В 1948 году DuPont открыла первое крупномасштабное производственное предприятие.

Этот крупномасштабный метод производства позволил использовать титан в качестве конструкционного материала. В 1950-х годах он использовался в основном в авиакосмической промышленности при строительстве самолетов. Поскольку во многих областях применения титан превосходил сталь, отрасль быстро росла. К 1953 году годовой объем производства достиг 2 миллионов фунтов (907 200 кг), а основным покупателем титана были военные США. В 1958 году спрос на титан значительно упал, потому что военные сместили акцент с пилотируемых самолетов на ракеты, для которых сталь была более подходящей.С тех пор в титановой промышленности наблюдались различные циклы высокого и низкого спроса. За прошедшие годы было открыто множество новых областей применения и отраслей для титана и его сплавов. Сегодня около 80% титана используется в аэрокосмической промышленности и 20% — в неавиационно-космической промышленности.

Сырье

Титан получают из различных руд, встречающихся в естественных условиях на Земле. Основные руды, используемые для производства титана, включают ильменит, лейкоксен и рутил. Другие известные источники включают анатаз, перовскит и сфен.

Ильменит и лейкоксен — титаносодержащие руды. Ильменит (FeTiO3) содержит примерно 53% диоксида титана. Лейкоксен имеет аналогичный состав, но содержит около 90% диоксида титана. Они встречаются в отложениях твердых пород или на пляжах и на аллювиальных песках. Рутил — это относительно чистый диоксид титана (TiO2). Анатаз — это еще одна форма кристаллического диоксида титана, которая совсем недавно стала важным коммерческим источником титана. Оба они встречаются в основном на пляже и в песчаных отложениях.

Перовскит (CaTiO3) и сфен (CaTi-SiO5) — это кальциевые и титановые руды. Ни один из этих материалов не используется в промышленном производстве титана из-за сложности удаления кальция. Вполне вероятно, что в будущем перовскит можно будет использовать в коммерческих целях, поскольку он содержит почти 60% диоксида титана и содержит только кальций в качестве примеси. Сфен содержит кремний в качестве второй примеси, что еще больше затрудняет выделение титана.

Помимо руд, другие соединения, используемые при производстве титана, включают газообразный хлор, углерод и магний.

Производственный процесс

Титан производится с использованием процесса Кролла. Эти этапы включают экстракцию, очистку, производство губки, создание сплава, а также формовку и формование. В Соединенных Штатах многие производители специализируются на разных этапах этого производства. Например, одни производители просто производят губку, другие только плавят и создают сплав, а третьи производят конечную продукцию. В настоящее время ни один производитель не выполняет все эти шаги.

Добыча

• 1 В начале производства производитель получает титановые концентраты с рудников. Хотя рутил можно использовать в его естественной форме, ильменит обрабатывают для удаления железа, чтобы он содержал не менее 85% диоксида титана. Эти материалы помещаются в реактор с псевдоожиженным слоем вместе с газообразным хлором и углеродом. Материал нагревают до 1,652 ° F (900 ° C), и последующая химическая реакция приводит к образованию нечистого тетрахлорида титана (TiCl4) и монооксида углерода.Примеси возникают из-за того, что чистый диоксид титана вначале не используется. Следовательно, необходимо удалить различные образующиеся нежелательные хлориды металлов.

Очистка

• 2 Прореагировавший металл помещают в большие дистилляционные резервуары и нагревают. На этом этапе примеси отделяются с помощью фракционной перегонки и осаждения. Это действие удаляет хлориды металлов, включая хлориды железа, ванадия, циркония, кремния и магния.

Производство губки

• 3 Затем очищенный тетрахлорид титана переносят в виде жидкости в емкость реактора из нержавеющей стали.Затем добавляют магний и контейнер нагревают примерно до 1212 ° F (1100 ° C). В контейнер закачивают аргон, чтобы удалить воздух и предотвратить загрязнение кислородом или азотом. Магний реагирует с хлором с образованием жидкого хлорида магния. При этом остается чистый титан в твердом состоянии, поскольку температура плавления титана выше, чем у реакции.
• 4 Твердый титан удаляют из реактора путем просверливания, а затем обрабатывают водой и соляной кислотой для удаления избытка магния и хлорида магния.В результате получается пористый металл, называемый губкой.

Создание сплава

• 5 Затем чистую губку из титана можно преобразовать в пригодный для использования сплав в дуговой печи с плавящимся электродом. На этом этапе губка смешивается с различными легирующими добавками и металлоломом. Точная пропорция губки к материалу сплава определяется в лаборатории до начала производства. Затем эту массу прессуют в прессы и сваривают, образуя губчатый электрод.
• 6 Затем губчатый электрод помещают в вакуумную дуговую печь для плавления.В этом водоохлаждаемом медном контейнере электрическая дуга используется для плавления губчатого электрода с образованием слитка. Весь воздух в контейнере либо удаляется (образуя вакуум), либо атмосфера заполняется аргоном для предотвращения загрязнения. Обычно слиток переплавили еще один или два раза, чтобы получить коммерчески приемлемый слиток. В Соединенных Штатах большинство слитков, произведенных этим методом, весят около 9000 фунтов (4082 кг) и имеют диаметр 30 дюймов (76,2 см).
• 7 После изготовления слиток его вынимают из печи и проверяют на наличие дефектов.Поверхность может быть кондиционирована по желанию заказчика. Затем слиток может быть отправлен производителю готовой продукции, где из него можно фрезеровать и превратить в различные изделия.

Побочные продукты / отходы

При производстве чистого титана образуется значительное количество хлорида магния. Этот материал перерабатывается в ячейке для вторичной переработки сразу после производства. В рециркуляционной ячейке сначала отделяется металлический магний, а затем собирается газообразный хлор.Оба этих компонента повторно используются в производстве титана.

Будущее

Будущие успехи в производстве титана, вероятно, будут связаны с улучшением производства слитков, разработкой новых сплавов, снижением производственных затрат и их применением в новых отраслях промышленности. В настоящее время существует потребность в слитках большего размера, чем могут быть произведены в имеющихся печах. В настоящее время ведутся исследования по разработке более крупных печей, способных удовлетворить эти потребности. Также ведется работа по поиску оптимального состава различных титановых сплавов.В конечном итоге исследователи надеются, что специализированные материалы с контролируемой микроструктурой будут легко производиться. Наконец, исследователи изучают различные методы очистки титана. Недавно ученые Кембриджского университета объявили о способе производства чистого титана непосредственно из диоксида титана. Это могло бы существенно снизить производственные затраты и повысить доступность.

Где узнать больше

Книги

Отмер, К. Энциклопедия химической технологии. Нью-Йорк: Марсель Деккер, 1998.

Министерство внутренних дел США Геологическая служба США. Ежегодник минералов Том 1. Вашингтон, округ Колумбия: Типография правительства США, 1998.

Periodicals

Freemantle, M. «Титан, извлеченный непосредственно из TiO2». Chemical and Engineering News (25 сентября 2000 г.).

Эйлон Д. «Титан для энергетики и промышленности». Металлургическое общество AIME (1987).

Другое

Веб-страница WebElements., декабрь 2001 г. .

Perry Romanowski

Плотность, другие характеристики и использование

Титан, также сокращенно Ti, отличается низкой плотностью и высокой прочностью, а также самым высоким отношением веса к прочности среди всех конструкционных металлов . В природе титан является обычным минералом, встречающимся практически во всех земных породах и водоемах. Его наиболее распространенное соединение, диоксид титана, используется в производстве белых пигментов, в то время как другие соединения могут использоваться в качестве химических катализаторов.

Для чего используется титан?

В промышленных целях титан часто сплавляют с другими металлами для улучшения его врожденных свойств, при этом такие металлы, как железо, алюминий и молибден, составляют обычные сплавы для аэрокосмической промышленности. В нелегированной форме титан обладает такой же прочностью, как и некоторые виды стали, но на 45 процентов легче. Титан также устойчив к коррозии, что делает его ключевым выбором для высокопроизводительных приложений — медицинские устройства, реактивные двигатели, военные приложения и электронные товары — это лишь некоторые из элементов, в которых свойства титана выгодны.

История титана

Титану дал свое название немецкий химик М. Клапрот после того, как он успешно отделил диоксид титана (TiO2) от рутила (минерала, обычно обнаруживаемого в вулканических и метаморфических породах) в конце 1700-х годов. В будущем произошло разделение, но чистый титан не был отделен до 1910 года американским химиком М.А. Хантером. Уроженец Люксембурга Уильям Кролл позже запатентовал процесс производства титана в 1938 году, и вскоре после этого последовало крупное производство титана, титановых сплавов и диоксида титана.

Диоксид титана является наиболее распространенной формой и до сих пор широко используется для пигментов и красок, ткани и тканей.

Чистый титан в основном используется в качестве сплава с другими металлами, так как он обеспечивает чрезвычайно высокую температуру плавления, очень легкий и устойчивый к коррозии. Такое использование делает его идеальным для аэрокосмической, морской и медицинской промышленности.

Физико-химические свойства титана

Физически титан отличается прочностью, низкой плотностью и пластичностью.Кроме того, он отличается низкой электрической и теплопроводностью. Насколько плотен титан? Плотность титана на 60 процентов больше, чем у алюминия, но он вдвое прочнее и способен сохранять прочность при высоких температурах из-за чрезвычайно высокой точки плавления: около 1650 градусов Цельсия (C). Хотя титан твердый, он не такой твердый, как некоторые марки стали, особенно подвергнутые термообработке.

В химическом отношении наиболее заметной характеристикой титана является его коррозионная стойкость: титан может противостоять соляной кислоте, хлору и большинству органических кислот, но растворим при воздействии высококонцентрированных кислот.В чистом азоте горит титан. Под воздействием воды и воздуха титан образует оксидное покрытие, которое еще больше препятствует реакции. Однако при более высоких температурах титан быстро реагирует с воздухом или кислородом (1200 градусов C для воздуха, 1130 градусов C для чистого кислорода).

Полезные ресурсы титана:

Изделия из других металлов

Больше от Metals & Metal Products

(PDF) Включения в процессе плавки титана и титановых сплавов

231

КИТАЙСКИЙ ЛИТЕЙНЫЙ ЗАВОД

Vol.16 №4 июл 2019

Специальный отчет

авиадвигатель. Обзор материалов, 2005 г., 19 (1): 50

—

53. (на китайском языке)

[9] Чжан Инмин, Чжоу Лянь, Сунь Цзюнь и др. НИР

Разработка электронно-лучевого холодного подового переплава титановых сплавов.

Прогресс титановой промышленности, 2008, 25 (4): 14

—

19. (на китайском языке)

[10] Лэй Вэнгуан, Чжао Юнцин, Хан Донг и др. Разработка

технологии плавки титана и титановых сплавов.Материалы

Review, 2016, 30 (3): 101

—

106. (на китайском языке)

[11] Судзуки К. Введение в технологии извлечения, плавления и литья

титановых сплавов. Металлы и материалы

International, 2001, 7 (6): 587

—

604.

[12] Шу Цюнь, Го Юнлян, Чен Цзыюн и др. Разработка

технологии литья и плавки титановых сплавов. Материалы

Наука и технологии, 2004,12 (3): 332

—

336.(На китайском языке)

[13] Ван Гао, Ли Сяньцзюнь, Вен Чжиган и др. Производство

Технология

для недорогих изделий из титана. Review, 2013, 3: 8

—

12.

(на китайском языке)

[14] Гао Тин, Чжао Лян, Ма Баофей и др. Современное состояние и направление развития технологии литья титановых сплавов

. Hot

Working Technology, 2014, 43 (21): 5

—

11. (на китайском языке)

[15] Чэнь Сяньмин.Разработка технологии плавки и литья

титанового сплава. Журнал Чжаоцинского университета, 2010, 31 (2): 20

—

25. (на китайском языке)

[16] Трощенко В.Т., Покровский В.В., Рарусевич В.Л. и др. Влияние примесей включений

на трещиностойкость пластичных титановых сплавов

. Сопротивление материалов, 1991 (8): 654

—

862.

[17] Цай Цзяньмин, Ма Цзиминь, Хао Менги и др. Твердый альфа-дефект

в титановых сплавах и борьба с ним методом плазменно-дуговой плавки с холодным подом

.Анализ и предотвращение отказов, 2007, 2 (2):

51

—

57. (на китайском языке)

[18] Ли Юйсянь, Ян Личунь. Электронно-лучевая холодная плавка

Технология и обсуждение. Metal World, 2012 (6): 51

—

55. (На

китайском языке)

[19] Лю Цяньли, Ли Сянмин, Цзян Иехуа. Прогресс исследований в области электронно-лучевой плавки на холодном поде

титана и титановых сплавов

. Технология горячей обработки, 2016,45 (9): 9

—

14.(На китайском языке)

[20] Тиан Шифань, Ма Цзиминь. Разработка и применение электронно-лучевой плавки с холодным подом

. Journal of Materials Engineering,

2012 (2): 77

—

85. (на китайском языке)

[21] Цинь Гихонг, Ван Ванбо, Цзи Бо и др. Введение и применение

технологии плавки с промышленным охлаждающим подом. Китайский журнал цветных металлов

, 2010, 20 (s1): 877

—

880. (на китайском языке

)

[22] Чен Фэн, Чен Ли, Го Бин и др.Преимущества и недостатки

электронно-лучевой плавки с холодным подом. Китайский журнал цветных металлов

, 2010 (s1): 873

—

876. (На

китайский)

[23] Юй Ланлань, Мао Сяонань, Чжан Инмин и др. Разработка

электронно-лучевого процесса одинарной плавки с холодным подом для слитков титанового сплава

. Прогресс титановой промышленности, 2009 г., 26 (2): 14

—

18. (На

китайском языке)

[24] Дуань Цзюньвэй.Технология холодного пода и области применения для титана

и его сплавов. Обработка цветных металлов, 2011, 40 (1): 41

—

42. (на китайском языке)

[25] Ма Ронгбао, Чен Фэн, Го Бинь. Разработка EBCHR и обсуждение процесса переплавки

. Titanium Industry Progress,

2008, 25 (5): 37

—

40. (на китайском языке)

[26] Wood J R. Производство пластины Ti-6Al-4V из однослойного слитка EBCHM

. Журнал металлов, 2002 (2): 56

—

58.

[27] Хуан Хайгуан, Цао Чжаньюань, Ли Чжимин и др. Электрон

исследование процесса плавки с холодным подом из вторичного титана

. 2015, 44 (7): 137

—

144. (на китайском языке)

[28] Чжао Цзюн, Ян Гуоцин, Цяо Лу и др. Исследование процесса плавления слитка TC11 EB + VAR

для важного использования. Китай

Титановая промышленность, 2015 (3): 31

—

34. (на китайском языке)

[29] Бао Шуцзюань.Разработка электронно-лучевой холодной плавки

сплава ТС4. Разработка и применение материалов

, 2012 (5): 87

—

90. (на китайском языке)

[30] Ли Сюн, Пан Кечанг, Го Хуа и др. Технология плавки

деформируемых Ti и сплава Ti. Китайский журнал цветных металлов

, 2010, 20 (s1): 906

—

913. (на китайском языке)

[31] Митчелл А. Электронно-лучевая плавка и рафинирование титановых сплавов

.Материаловедение и инженерия A, 1999, 263: 217

—

223.

[32] Шен Хайцзюнь, Ван Нин, Чжан Ге. Твердые α-включения в титане

и титановом сплаве и методы их удаления. Shanghai Metals,

2010, 32 (2): 38

—

45. (на китайском языке)

[33] Генри Дж. Л., Хилл С. Д., Шаллер Дж. Л. и др. Включения нитридов в

титановых слитках: исследование возможных источников при производстве

губки с пониженным содержанием магния.Metallurgical Transactions, 1973, 4:

1859

—

1864.

[34] Бьюлей Б. П., Джильотти М. Ф. X. Измерения скорости растворения

TiN в Ti-6242. Acta Mater., 1997 (1): 357

—

370.

[35] Wang DJ, Mitchell A. M. Влияние легирующих элементов на азот

диффузионное поведение вокруг α-области границы раздела TiN / Ti в литом

титановых сплавов. Пер. Цветные металлы. Soc. Китай, 2001 г., 5:

738

—

742.

[36] Беллот Дж. П., Фостер Б., Ханс С. Растворение твердых альфа-включений

в жидких титановых сплавах. Металлургические операции и операции с материалами

B, 1996, 28: 1001

—

1010.

[37] Ван Хунцюань, Юн Пэнфэй, Лю Хуан и др. Анализ

источников включения вольфрама при плавке слитка титанового сплава

в вакуумной плавящейся дуговой печи и меры противодействия.

Технология специальной стали, 2017, 23 (1): 43

—

47.(На китайском языке)

[38] Митчелл А. Проблемы плавления, литья и ковки титановых сплавов

. Материаловедение и инженерия A, 1998, 243: 257

—

262.

[39] Митчелл А. Проблемы плавления, литья и ковки титановых сплавов

. Journal of Metals, 1997 (6): 40

—

43.

[40] Яманака А., Ичихаши. Растворение тугоплавких элементов до титанового сплава

в ВАР. ISIJ International, 1992, 32: 600

—

606.

[41] Ли Сюэфэй, Хуан Лицзюнь, Хуан Сюй и др. Анализ твердых примесных дефектов

титанового сплава. Aerospace Materials & Technology,

2015, 6: 74

—

77. (на китайском языке)

[42] Ghazal G, Jardy A, Chapelle P, et al. О растворении

дефектов азотированного титана при вакуумно-дуговом переплаве титанового сплава.

Металлургические операции и операции с материалами B, 2010, 41B: 646

—

659.

[43] Хан Минчэн, Чжан Инмин, Чжоу Иган и др. Устранение

LDI и HDI в сплаве TC4 во время электронно-лучевой холодной плавки,

Rare Metal Materials and Engineering, 2008, 37 (4): 665

—

669. (на китайском языке

)

[44] Чжан Инмин, Чжоу Лянь, Сунь Цзюнь и др. Исследование

по электронно-лучевой плавке на холодном поде сплава Ti64. Редкий металл

Материалы и инженерия, 2008, 37 (11): 1973

—

1977.

[45] Беллот Дж. П., Дефай Б., Журдан Дж. И др. Поведение включения во время испытания на плавление кнопки электронного луча

. Journal of Materials

Engineering and Performance, 2011, 21 (10): 2140

—

2146.

[46] Фунаган Х. Электронно-лучевое плавление по направлению к включению —

свободных титановых сплавов. В: 9-й Международный симпозиум по электромагнитной обработке материалов

(EPM2018), Awaji

Yumebutai, 2018: 1

—

4.

[47] Беллот Дж. П., Хесс Э., Аблетцер Д. Улетучивание алюминия и удаление включений

при электронно-лучевой плавке на холодном поде сплавов Ti

. Металлургические операции и операции с материалами B, 2000 (31B):

845

—

854.

Эта работа финансировалась Национальной программой ключевых исследований и разработок Китая (2016YFB0301200).

ICSC 1230 — ТЕТРАХЛОРИД ТИТАНА

ICSC 1230 — ТЕТРАХЛОРИД ТИТАНА

ТЕТРАХЛОРИД ТИТАНА	ICSC: 1230
Хлорид титана Тетрахлоротитан Хлорид титана	Апрель 2004 г.

Номер CAS: 7550-45-0
Номер ООН: 1838
Номер ЕС: 231-441-9

	ОСТРАЯ ОПАСНОСТЬ	ПРОФИЛАКТИКА	ПОЖАРНАЯ ТУШЕНИЕ
ПОЖАР И ВЗРЫВ	Не горючий.При пожаре выделяет раздражающие или токсичные пары (или газы).		В случае возгорания поблизости использовать соответствующие средства пожаротушения. В случае пожара: охладите бочки и т. Д., Обрызгав их водой. НЕ ДОПУСКАЙТЕ прямого контакта с водой.

ИЗБЕГАЙТЕ ВСЕХ КОНТАКТОВ! ВО ВСЕХ СЛУЧАЯХ ОБРАЩАЙТЕСЬ К ВРАЧУ!
	СИМПТОМЫ	ПРОФИЛАКТИКА	ПЕРВАЯ ПОМОЩЬ
Вдыхание	Боль в горле.Кашель. Обжигающее ощущение. Одышка. Затрудненное дыхание. Симптомы могут проявиться позже. См. Примечания.	Используйте вентиляцию, местную вытяжку или средства защиты органов дыхания.	Свежий воздух, отдых. Полупрямое положение. Может потребоваться искусственное дыхание. Обратитесь за медицинской помощью.
Кожа	Боль. Покраснение. Серьезные ожоги кожи.	Защитные перчатки. Защитная одежда.	Снимите загрязненную одежду.Промыть кожу большим количеством воды или принять душ. Обратитесь за медицинской помощью.
Глаза	Боль. Покраснение. Сильные глубокие ожоги.	Используйте защитную маску или защиту для глаз в сочетании с защитой органов дыхания.	Сначала промойте большим количеством воды в течение нескольких минут (снимите контактные линзы, если это легко возможно), затем обратитесь за медицинской помощью.
Проглатывание	Ощущение жжения. Боль в животе.Шок или коллапс.	Не ешьте, не пейте и не курите во время работы.	Прополоскать рот. Не вызывает рвоту. Обратитесь за медицинской помощью.

УТИЛИЗАЦИЯ РАЗЛИВОВ	КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА
Покинуть опасную зону! Проконсультируйтесь со специалистом! Личная защита: полный комплект защитной одежды, включая автономный дыхательный аппарат.НЕ допускайте попадания этого химического вещества в окружающую среду. Вентиляция. НЕ используйте воду. По возможности собрать подтекающую и пролитую жидкость в герметичные кислотоупорные емкости. Собрать оставшуюся жидкость сухим песком или инертным абсорбентом. Затем храните и утилизируйте в соответствии с местными правилами.	Согласно критериям СГС ООН Транспорт Классификация ООН Класс опасности ООН: 8; Группа упаковки ООН: II
ХРАНЕНИЕ
Отдельно от пищевых продуктов и кормов.Сухой. Хорошо закрыто.
УПАКОВКА
Не перевозить вместе с продуктами питания и кормами.

Подготовлено международной группой экспертов от имени МОТ и ВОЗ, при финансовой поддержке Европейской комиссии. © МОТ и ВОЗ, 2017

ТЕТРАХЛОРИД ТИТАНА

ICSC: 1230

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Физическое состояние; Внешний вид БЕСЦВЕТНАЯ ДО СВЕТЛО-ЖЕЛТАЯ ЖИДКОСТЬ С РЕЗКИМ ЗАПАХОМ. Физическая опасность Химическая опасность Разлагается при нагревании. При этом образуются токсичные пары, в том числе хлористый водород. Реагирует бурно с водой. При этом выделяется тепло и едкие пары, включая хлористый водород (см. ICSC 0163). При контакте с воздухом образуется соляная кислота. Агрессивно в отношении многих металлов в присутствии воды.

Формула: TiCl 4 Молекулярная масса: 189.7 Точка кипения: 136,4 ° C Точка плавления: -24,1 ° C Относительная плотность (вода = 1): 1,7 Растворимость в воде: реакция Давление пара, кПа при 21,3 ° C: 1,3 Относительная плотность пара (воздух = 1 ): 6.5

ВОЗДЕЙСТВИЕ И ВЛИЯНИЕ НА ЗДОРОВЬЕ
Пути воздействия Вещество может всасываться в организм при вдыхании паров и при приеме внутрь. Эффекты краткосрочного воздействия Вещество оказывает разъедающее действие на глаза, кожу и дыхательные пути. Разъедает при проглатывании. Вдыхание паров может вызвать отек легких. См. Примечания. Эффекты могут быть отложены. Показано медицинское наблюдение.	Риск при вдыхании Нет данных о скорости, с которой достигается опасная концентрация этого вещества в воздухе при испарении при 20 ° C. Последствия длительного или многократного воздействия Вещество может оказывать действие на легкие и дыхательные пути. Это может привести к нарушению функций.

ПРЕДЕЛЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА РАБОТЕ

ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА
Настоятельно рекомендуется не допускать попадания химического вещества в окружающую среду.

ПРИМЕЧАНИЯ

Реагирует бурно с такими средствами пожаротушения, как вода. В зависимости от степени воздействия рекомендуется периодический медицинский осмотр. Симптомы отека легких часто проявляются только через несколько часов и усугубляются физическим усилием. Поэтому необходим отдых и медицинское наблюдение. Следует рассмотреть возможность немедленного введения соответствующей ингаляционной терапии врачом или уполномоченным лицом. Продукты разложения этого вещества могут оказывать воздействие на окружающую среду.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Классификация ЕС Символ: C; Р: 14-34; С: (1/2) -7 / 8-26-36 / 37 / 39-45

	Все права защищены. Опубликованные материалы распространяются без каких-либо явных или подразумеваемых гарантий.Ни МОТ, ни ВОЗ, ни Европейская комиссия не несут ответственности за интерпретацию и использование информации, содержащейся в этом материале.

    Смотрите также:
       Токсикологические сокращения
 

Явление осаждения соединений титана в расплавах алюминия и механизм обесцвечивания лигатуры Al-5Ti-0,62C

Лигатура Al-5Ti-0,62C была приготовлена ​​методом теплового взрыва в расплавленном алюминии.Был проведен процесс переплава и рафинирования технически чистого алюминия и получены осажденные образцы с разным временем термообработки. Сканирующая электронная микроскопия (SEM), дифракция рентгеновских лучей (XRD), оптическая микроскопия (OM) и другие методы использовались для анализа микроструктуры выделений на дне образцов, чтобы исследовать механизм выцветания Al-Ti. -Регулировка сплава C. Результаты показали, что явное явление осаждения соединений титана существует в переплавленном Al-5Ti-0.Лигатура 62C и что в выделениях присутствовали как соединения TiC, так и соединения TiAl ₃ ; в очищенных образцах чистого алюминия осадки в основном представляли собой соединения TiC. Осаждение соединений титана при плавлении алюминия является основной причиной выцветания эффекта измельчения лигатуры Al-Ti-C.

1. Введение

Обладая хорошим эффектом измельчения зерна, измельчители зерна из алюминиевых сплавов широко используются в процессе плавки и литья алюминия и его сплавов [1].В настоящее время наиболее часто используются измельчители зерна серии Al-Ti-B [2]. Однако во время их использования было обнаружено, что частицы TiB ₂ легко агрегируются и осаждаются и даже демонстрируют так называемое явление отравления рафинеров в процессе плавления и литья, что значительно снижает эффект измельчения зерна у измельчителей зерна и, как следствие, в крупном зерне, что повлияет на последующие связанные характеристики литейных слитков [3–5]. В последние годы переработчики зерна Al-Ti-C привлекают все большее внимание.Исследования показали, что в некоторых случаях [6] Al-Ti-C демонстрирует лучший рафинирующий эффект, чем Al-Ti-B, а широкий спектр источников C может помочь в достижении более экологичного производства [7]. Лигатура Al-Ti-C считается измельчителем зерна, хорошо применимым и наиболее изученным [8–11]. Взаимосвязь между препаративной технологией, микроструктурой лигатуры Al-Ti-C и ее рафинирующим эффектом, а также их коллективные механизмы измельчения и отравления изучались как в стране, так и за рубежом [12–14].По мере того, как исследователи продолжают углублять свое понимание явления измельчения зерна, они предложили множество теорий [15], направленных на механизмы измельчения зерна, но до настоящего времени не было предложено единых взглядов. Механизмы измельчения зерна алюминия и алюминиевых сплавов очень сложны, поэтому до сих пор очень трудно полностью разрешить процессы и механизмы их измельчения. В настоящем исследовании мы стремились провести углубленный анализ механизмов выцветания сплава Al-Ti-C путем анализа явления выделения в процессе переплава Al-5Ti-0.Лигатура 62С и процесс рафинирования технически чистого алюминия; это обеспечит разъяснение подготовки, применения и уточнения механизма выцветания сплавов Al-Ti-C.

2. Экспериментальные материалы и методы

Основные материалы, использованные в экспериментах, включали порошок Al (99,6%), порошок Ti (99,3%), порошок C (99,8%) и технически чистый алюминий. Поставщик, размер частиц порошков и чистота приведены в таблице 1. Основное сырье было изготовлено путем перемешивания в шарах и холодного прессования в сборные блоки.Мольное соотношение состава сборных блоков, содержащих порошки Al, Ti и C, составляло 5: 2: 1. Сборные блоки прошли реакцию теплового взрыва в чистом расплавленном алюминии при температуре 780 ° C [16, 17].

Материалы Поставщик Размер зерна / мкм м Чистота /% 903 906 Northwest Компания –74 99.6 Порошок титана Shangxi Baoji State Construction Pioneer Metals Corporation 38–44 99,3 Порошок C Qingdao Huatai Lubricate Pressurize3025 9098 Co. 99,8 Технически чистый Al The Northwest Aluminium Company — 99,7

Al-5Ti-0 того же качества.Лигатура 62С помещалась в тигель из Al ₂ O ₃ для нагрева и плавления. При температуре 730 ° C сплав Al-5Ti-0,62C плавился и выдерживался в течение 30, 60, 120 или 180 минут перед естественным охлаждением каждого из них в тигле. Эксперимент по измельчению зерна проводился в печи сопротивления колодезного типа. Некоторое количество технически чистого алюминия было расплавлено в тигле Al ₂ O ₃ , и когда температура расплава алюминия поднялась до ° C, после рафинирования, перемешивания и снятия шлама мы добавили Al-5Ti- 0.Лигатура 62С с массовой долей 0,4%. После добавления лигатуры Al-5Ti-0,62C в расплав алюминия его достаточно перемешивали, чтобы дать ему возможность расплавиться и хорошо перемешаться. Его выдерживали 20 или 120 мин, а затем естественным образом охлаждали в тигле. Чтобы исследовать роль перемешивания расплава в осаждении, очищенный образец, который был изготовлен указанными выше способами и выдержан в течение 120 мин, был достаточно перемешан, прежде чем дать ему остыть естественным путем.

Охлажденный и затвердевший образец вынимали из тигля и слиток распиливали продольно точно по центру.Все образцы были оклеены песком, отполированы и протравлены реагентом (60% HCl + 30% HNO ₃ + 5% HF + 5% H ₂ O, объемные доли). Наконец, был проведен анализ фазового состава, морфологии микроструктуры и компонентов сплава с помощью рентгеновского дифрактометра RigakuD / max-A (XRD, PW 3040/60, PANalytical, Роттердам, Голландия), большого оптического микроскопа ( OM, MEF3, Leica Inc, Австрия) и сканирующий электронный микроскоп JSM-7500 (SEM, SSX-550 с оборудованием EDS, Shimadzu Corporation, Киото, Япония).

3. Результаты и обсуждение

3.1. Микроструктуры сплавов Al-5Ti-0.62C

На рис. 1 показана рентгенограмма сплавов Al-5Ti-0.62C. Сплав Al-5Ti-0,62C состоит из Al, TiAl ₃ и TiC. На рис. 2 (а) представлена ​​ОМ-фотография сплава Al-5Ti-0,62C. Мы наблюдали на алюминиевой подложке сплава Al-5Ti-0.62C большое количество полосообразных или комковидных веществ, которые были равномерно распределены размером примерно 20–55 мкм м в длину и 8–12 мкм. μ м шириной, а также мелкие черные частицы.На рисунках 2 (b) и 2 (c) показаны изображения с помощью сканирующего электронного микроскопа полосообразных веществ и мелких черных частиц. В таблице 2 представлены результаты анализа энергетического спектра химического состава точки A в комковидных веществах и точки B в мелких частицах на рисунке 2. Из таблицы 2 мы видим, что в точке A в полосковых веществах , молярная массовая доля элементарного Al составляла 69,72%, молярная массовая доля элементарного Ti составляла 21,85%, а молярное массовое соотношение между элементарным Al и элементарным Ti составляло 3.19. В точке B в малых частицах молярная массовая доля элементарного C составляла 27,98%, молярная массовая доля элементарного Ti составляла 25,52%, а молярное массовое соотношение между элементарным C и элементарным Ti составляло 1,1. Согласно результатам анализа рентгеновской дифрактометрии сплава Al-5Ti-0.62C, мы могли видеть, что полосообразные вещества на Рисунке 2 (b) были TiAl ₃ , а маленькие черные частицы на Рисунке 2 (c ) были TiC. Из приведенного выше анализа мы узнали, что в сплавах Al-5Ti-0,62C, использованных в эксперименте, было обнаружено большое количество полосообразных или комковидных частиц TiAl ₃ и TiC, которые были распределены диспергированным и однородным образом.

21,85 Номер точки (Al) /% (Ti) /% (C) /% 8,43 B 46,50 25,52 27,98

3.2. Исследование явления осаждения соединения титана

На рис. 3 представлены макрофотографии продольного сечения образцов, полученных после переплава Al-5Ti-0.Лигатура 62С в разные периоды термообработки. Как видно из рисунка 3, после различных периодов термообработки при переплаве явное расслоение наблюдалось во всех макроскопических образцах. На рис. 4 представлена ​​микроструктура переплавленной лигатуры Al-5Ti-0,62C при времени термообработки 180 мин. Как видно из рисунка 4 (а), после переплавки и выдержки при нагревании в течение 180 мин микроструктура верхней части образца, показанного на рисунке 3 (г), почти не показывает частиц.Однако на участке стратификации появилось явление сильной сегрегации (рис. 4 (b)), а в нижней части стратификации появилось большое количество слоев отложений, в основном состоящих из агрегированных частиц и полосообразных или комковидных веществ ( Рисунок 4 (в)). В таблице 3 представлены результаты EDS химического состава точки A полосообразных веществ в осажденном слое и точки B черных агрегированных частиц на границе зерен. Таблица 3 показывает, что в точке A полосообразных веществ молярная массовая доля элементарного Al составляла 77.38%, молярная массовая доля элементарного Ti составляла 22,62%, а молярное массовое соотношение между элементарным Al и элементарным Ti составляло 3,4, в то время как в точке B агрегированных частиц молярная массовая доля элементарного C составляла 25,29%, молярная массовая доля элементарного Ti составляла 22,31%, а молярное массовое соотношение между элементарным C и элементарным Ti составляло 1,1; это подтвердило, что вещества в виде полос в осажденном слое были TiAl ₃ , а агрегированные частицы были TiC. На рис. 5 изображены микроструктуры слоев осадков на дне образцов переплавленного Al-5Ti-0.Лигатура 62С после разной термической обработки. Как можно видеть, после разного времени переплава лигатуры Al-5Ti-0,62C выделения на дне образцов все еще были в основном агрегированными частицами и веществами в виде полос или комков. Согласно СЭМ-изображению (Рисунок 6) и результатам EDS химического состава черных агрегированных частиц на границе зерен (Таблица 4) и слоев осадков на дне образца переплавленной лигатуры Al-5Ti-0.62C после времени термообработки 180 мин мы наблюдали, что в осадках на дне образца все еще были TiAl ₃ и TiC.

22,62 Номер точки (Al) /% (Ti) /% (C) /% — B 52,40 22,31 25,29

---

909

(Ti) /%	(C) /%
A	75.64	24,36	—
B	52,20	22,79	25,01

Образцы при различных временах термической обработки при рафинировании технически чистого алюминия лигатурой Al-5Ti-0,62C. Из рисунка 7 (а) видно, что после термообработки в течение 20 минут на дне образца образовалось небольшое количество осадка; но когда время термообработки составляло 120 мин, на дне образца появлялось большое количество осадка.Как видно из результатов анализа картирования выделений на дне образцов, рафинированных лигатурой Al-5Ti-0,62С после 120 мин термообработки (рис. 8), частицы, агрегированные на границе зерен, были богатыми. в элементах Ti и C. На рис. 9 показаны линейное сканирование и спектр EDS агрегатов на границе зерен α -Al на рис. 8 (а). Согласно результатам линейного сканирования (рис. 9 (а)) и точечного анализа (рис. 9 (б)) частиц на границе зерен, мы можем наблюдать, что выделения на дне образца на рис. 8 (а) были в основном частицы TiC, добавленные к Al-5Ti-0.Лигатура 62С; то есть происходило осаждение TiC. Небольшие комочки или полоски TiAl ₃ не были обнаружены в выделениях очищенного образца, что было связано с тем, что в случае менее добавленного сплава; TiAl ₃ , добавленный к расплаву алюминия, расплавился за короткий период времени, прежде чем он выпал на дно образца и стал растворенным веществом Ti [18] в расплаве алюминия.

3.3. Обсуждение механизма замирания при измельчении Al-5Ti-0.62C Alloy

Из приведенного выше анализа мы заметили, что лигатура Al-5Ti-0.62C сильно сегрегировалась во время процесса термообработки и что эта сегрегация была вызвана погружением TiAl ₃ и TiC в жидкий алюминий в виде под действием силы тяжести. Растворение происходило, когда TiAl ₃ находился в расплавленном алюминии в течение длительного периода времени, и предпочтительный рост происходил в процессе затвердевания после полного растворения; то есть вертикальная скорость роста плоскости, в которой кристаллические атомы объемно-центрированного куба располагались наиболее рыхло, была самой высокой, а скорость роста плотноупакованной плоскости была самой медленной [19].Во время процесса погружения из-за плохой смачиваемости между частицами TiC и расплавом алюминия существовала очень высокая межфазная энергия на границе между частицами TiC и жидким алюминием. За исключением жидкого алюминия, частицы TiC агрегировались, так что на некоторых участках наблюдалась высокая плотность частиц TiC, которые могли даже прилипать друг к другу. Согласно формуле Стокса [20], скорость опускания частиц расплава, радиус которых меньше 0,1 см, рассчитывается по следующей формуле:, где — скорость опускания частиц, — радиус частиц, ρ 1 — плотность частиц, ρ 2 — плотность жидкого алюминия и μ — вязкость расплавленного алюминия.Можно видеть, что скорость опускания частиц в основном зависит от объема частиц, разницы между плотностью частиц и плотности расплавленного алюминия и вязкости алюминиевой жидкости. Следовательно, когда частицы TiC собираются в более крупные кластеры частиц, осаждение TiC будет еще больше ускоряться. Из-за структурной наследственности лигатуры Al-Ti-C [21], явления выделения обладают аспектами в процессе рафинирования, аналогичными таковым в процессе переплава, так что как частицы TiAl ₃ , так и частицы TiC, введенные в процессе рафинирования агрегатируются и осаждаются, и они различаются только продолжительностью времени.Когда в расплавленный алюминий добавляется очень небольшое количество лигатуры Al-5Ti-0,62C, большая часть TiAl ₃ растворяется в расплавленном алюминии и высвобождает атомы Ti в процессе опускания. Поскольку Ti проявляет низкую активность между TiC и расплавом алюминия [18], эти атомы Ti сегрегируют вокруг частиц TiC, образуя «богатую Ti зону на границе раздела TiC / α -Al» [18, 22] и становятся гетерогенное зародышевое ядро ​​ α (A1) при затвердевании расплава алюминия.По мере увеличения времени термообработки алюминиевого расплава большое количество частиц TiC откладывается на дне образца; это позволяет во время затвердевания расплава лишь небольшому количеству остаточного TiC в средней и верхней части образца образовывать «богатую титаном зону на границе раздела TiC / α -Al» и становиться частицами зародышеобразования. Затем это вызывает явление затухания детализации.

Чтобы изучить роль перемешивания расплава в процессе измельчения зерна и его влияние на осаждение TiC, мы допустили достаточное перемешивание перед естественным охлаждением очищенного образца после термообработки в течение 120 мин.Как видно из рисунка 10, на дне очищенного образца почти не было осадков, которые были достаточно перемешаны и сохранялось тепло в течение 120 мин. На рис. 11 показаны макрофотографии, полученные без перемешивания и при достаточном перемешивании до охлаждения уточняемых образцов после термообработки в течение 120 мин. Как видно из рисунка 11, существуют значительные различия в размере зерен между верхней и нижней частью неперемешиваемого образца: зерна в верхней части образца большие, в то время как внизу — мелкие, а ближе к нижней части. , тем мельче зерна (рис. 11 (а)).Разница в размере зерен между верхней и нижней частью образца после достаточного перемешивания перед естественным охлаждением была значительно уменьшена, при этом размер зерна стал практически однородным (рис. 11 (b)). Это показывает, что перемешивание может заставить части частиц TiC перераспределяться диспергированным образом, чтобы восстановить эффект измельчения.

4. Выводы

(i) Лигатура Al-5Ti-0,62C демонстрирует явное явление выделения соединений титана в расплаве алюминия.В выделениях переплавленной лигатуры Al-5Ti-0,62C присутствовали как соединения TiC, так и соединения TiAl ₃ ; в пробе для рафинирования технически чистого алюминия осадки были в основном соединениями TiC. (ii) Выделение соединений титана в расплаве алюминия является основной причиной снижения рафинирующего эффекта лигатуры Al-5Ti-0,62C; и достаточное перемешивание расплава может, таким образом, позволить частицам TiC перераспределиться диспергированным образом, чтобы восстановить эффект измельчения.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Это исследование было выполнено при финансовой поддержке Национального фонда естественных наук Китая (№ 50965012). Авторы выражают признательность за финансовую поддержку Фонду естественных наук провинции Ганьсу в Китае (гранты № 1308RJYA088, 1308RJZA291 и 145RJYA295).

НИТРИД ТИТАНА | 25583-20-4

НИТРИД ТИТАНА Химические свойства, применение, производство

использует

Нитрид титана (IV) (TiN) — это твердый хрупкий металл, который используется в сплавах для производства полупроводниковые инструменты, такие как цементы и абразивные материалы.

Химические свойства

золотой или коричневый порошок

Химические свойства

Олово — это мягкий белый серебристый металл, не растворимый в воде. Металлическое олово используется для облицовки банок с едой, напитками и аэрозолями. Он присутствует в латуни, бронзе, олове и некоторых припоях. Олово может соединяться с другими химическими веществами с образованием различных соединений. Когда олово соединяется с хлором, серой или кислородом, его называют неорганическим соединением олова. Неорганические соединения олова обнаруживаются в небольших количествах в земной коре.Они также присутствуют в зубной пасте, парфюмерии, мыле, красителях, пищевых добавках и красителях. Олово в сочетании с углеродом образует оловоорганические соединения. Эти соединения используются в производстве пластмасс, пищевых упаковок, пластиковых труб, пестицидов, красок, консервантов для древесины и репеллентов от грызунов (крыс и мышей). Органические соединения олова прилипают к почве, отложениям и частицам в воде. Люди обычно подвергаются воздействию олова в воздухе и воде в концентрации намного меньше 1 промилле. Их количество в воздухе и воде вблизи свалок с опасными отходами может быть выше.Чаще всего олово используется для удержания кромок и устойчивости к коррозии на станках, таких как сверла и фрезы, что часто увеличивает срок их службы в три или более раз.

использует

Как защитное покрытие для режущих инструментов; в диффузионных барьерах для устройств микроэлектроники; как тигли при плавке металлов; как поверхность золотого цвета для украшений. Из высококачественных керамических материалов. В качестве покрытия для ортопедических и дентальных имплантатов.

использует

Нитрид титана (TiN) — чрезвычайно твердый керамический материал, часто используемый в качестве покрытия на сплавах Ti, стали, карбиде и компонентах Al для улучшения свойств поверхности подложки. Наносимый в виде тонкого покрытия (менее 5 мкм), TiN используется для упрочнения и защиты режущих и скользящих поверхностей, в декоративных целях благодаря своему золотому виду и в качестве нетоксичной внешней поверхности для медицинских имплантатов.

использует

Нитрид титана (TiN), покрытие золотого цвета, является отличным покрытием общего назначения для защиты самых разных инструментов от износа.Инструменты с покрытием TiN используются для обработки высоколегированных и низколегированных сталей при средних и высоких скоростях резания. Срок службы инструмента в три-пять раз больше, чем у концевых фрез из быстрорежущей стали и карбида без покрытия.

Опасность для здоровья

Вдыхание, вдыхание, прием пищи или питья через рот или кожный контакт с некоторыми оловоорганическими соединениями на коже, как было показано, вызывают вредные эффекты у людей, но основной эффект будет зависеть от конкретного оловоорганического соединения. Имеются сообщения о раздражении кожи и глаз, раздражении дыхательных путей, желудочно-кишечных эффектах и ​​неврологических проблемах у людей, подвергшихся в течение короткого периода времени воздействию больших количеств определенных оловоорганических соединений.Некоторые неврологические проблемы сохраняются в течение многих лет после отравления. Сообщалось о случаях летального исхода при приеме внутрь очень больших количеств. Исследования на животных показали, что некоторые оловоорганические соединения в основном влияют на иммунную систему, но другие типы олова в первую очередь влияют на нервную систему. Тем не менее, есть некоторые оловоорганические соединения, которые обладают очень низкой токсичностью. Воздействие некоторых оловоорганических соединений на беременных крыс и мышей снижает фертильность и вызывает мертворождение, но ученые до сих пор не уверены, происходит ли это только при дозах, которые также токсичны для матери.Некоторые исследования на животных также предполагают, что репродуктивные органы мужчин могут быть поражены.

Промышленное использование

Нитрид титана TiN представляет собой порошок светло-коричневого цвета с кристаллической структурой кубической решетки. Спеченные прутки чрезвычайно твердые и хрупкие, их твердость выше 9 по шкале Мооса и температура плавления 2950 ° C. Он не подвергается воздействию азотной, серной или соляной кислоты и устойчив к окислению при высоких температурах. В последние годы покрытия из нитрида титана используются для значительного продления срока службы резцов и формовочных инструментов из инструментальной стали.Покрытия золотистого цвета наносятся путем химического или физического осаждения из паровой фазы. Нитрид алюминия, AlN, при формовании и спекании образует плотную непористую структуру с твердостью 6 по шкале Мооса. Он сопротивляется действию расплавленного железа или кремния до 1704 ° C. , и расплавленный алюминий до 1427 ° C, но подвергается атаке кислорода и углекислого газа при 760 ° C. По крайней мере, 1% кислорода вызывает быстрое ухудшение свойств AlN.

Продукты и сырье для получения нитрида титана

Сырье

Препараты

.