Тип проката | Вид металла | Размеры |
---|---|---|
Лист, Плита, Лента (полоса), Шина Круг, проволока Шестигранник Квадрат Труба круглая, втулка Труба профильная Уголок Швеллер Тавр | -Выберите-АлюминийМедьЛатуньБронзаОловоСвинецЦинкНикелевые сплавыМедно-никелевые сплавыНихромНержавеющие сталиСталь АМг2 АМг3 АМг5 АМг6 АД1 АД31 АМц, АМцС, ММ Д16 1105, А5, А5Е, А6, А7, АД0, АД00 М1, М2, М3 Л63 Л68 ЛС59-1 Л70 Л80 Л85 Л90 БрАЖ9-4 БрОЦС5-5-5 БрАЖМц10-3-1,5 БрАМц9-2 БрКМц3-1 БрБ2 БрХ1 БрАЖН10-4-4 БрОФ6,5-0,15 БрОФ7-0,2 БрОЦ4-3 С0, С1, С2 Ц0, Ц1НМц2,5 НМц5 НК0,2 Алюмель НМцАК2-2-1 Монель НМЖМц28-2,5-1,5 Хромель Т НХ9,5 МНЖ5-1 Манганин МНМц3-12 Мельхиор МН19 Копель МНМц43-0,5 Константан МНМц40-1,5 Куниаль А МНА6-1,5 Куниаль Б МНА6-1,5 Нейзильбер МНЦ15-20 Х15Н60 Х20Н80 04Х18Н10Т, 08Х18Н12Б 08Х13, 08Х17Т, 08Х20Н14С2 08Х22Н6Т, 15Х25Т 08Х18Н10, 08Х18Н10Т 08Х18Н12Т 10Х17Н13М2Т 10Х23Н18 12Х13, 12Х17 12Х18Н10Т, 12Х18Н12Т, 12Х18Н9 Ст3, Ст5, Ст10, Ст20 | Длина (м) b — Ширина (мм) c — Толщина (мм) Длина (м) b — Диаметр (мм) Длина (м) b — Сечение (мм) Длина (м) b — Сечение (мм) Длина (м) b — Толщина стенки (мм) c — Диаметр (мм) Длина (м) b — Толщина стенки (мм) c — Ширина (мм) d — Высота (мм) Длина (м) b — Толщина стенки (мм) c — Высота полки1 (мм) d — Высота полки2 (мм) Длина (м) b — Толщина стенки (мм) c — d — Высота (мм) Длина (м) b — Толщина стенки (мм) c — Ширина (мм) d — Высота (мм) e — Толщина перемычки (мм) Длина (м) b — Толщина стенки (мм) c — Ширина (мм) d — Высота (мм) e — Толщина перемычки (мм) |
Титан
|
Титан особо ценится за низкую плотность в сочетании с высокой прочностью и отличной стойкостью к коррозии. Начало Хотя о существовании титановых минералов известно более 200 лет, серийное производство титана и пигмента диоксида титана для продажи началось не раньше 1940 года. В.Дж.Кроли запатентовал метод производства титана методом угле-хлорирования титанового диоксида в 1938году. Этот элемент был назван в честь Титанов из греческой мифологии немецким химиком МТ.Клапрот, который успешно отделил диоксид титана от рутила в конце восемнадцатого века. Американское Геологическое управление подсчитало, что добыча ильменита в мире в 2004 году в целом составила 4.8 млн тонн, в то время как добыча рутила в мире в целом составила 400 000 тонн. Ильменит обеспечивает потребность в титановых минералах в мире на 90%. По подсчетам Американского Геологического управления мировые ресурсы анатаза, рутила и ильменита в общем составляют более двух миллиардов тонн. Производство Первый этап в производстве титана заключается в изготовлении губки путем хлорирования руды рутила. Хлор и кокс соединяют с рутилом для создания тетрахлорида титана, который затем в замкнутой системе соединяют с магнием для производства титановой губки и хлорида магния. Магний и хлорид магния извлекают для переработки путем использования вакуумного дистилляционного процесса или технологического процесса выщелачивания, создателем которого является Кроль. Основными производителями титановой губки являются США, Россия, Казахстан, Украина, Япония и Китай. Метод вакуумно-дугового переплава или электронно-лучевая холодная подовая печь используются для плавки губки со скрапом и/или легирующими элементами, такими как ванадий, алюминий, молибден, олово и цирконий для производства переплавленных электродов. Данные электроды можно вновь переплавить методом вакуумно-дугового переплава для производства материала по наиболее строгим спецификациям в авиакосмической сфере и в сфере высоких технологий, или их можно отлить прямо в слябы. Слитки ВДП имеют цилиндрическую форму и могут весить до 7.94 тонн. Их куют для изготовления слябов или биллетов или используют для прецизионного литья. Методом прокатки производят плиты, листы прутки, стержни и проволоку. Трубы производят из нарезанных из листов штрипсов. Применение В повседневной жизни титан обычно ассоциируется с ценными изделиями, такими как наручные часы, оправы для очков, спортивные товары и ювелирные изделия, но кроме этого он широко используется в авиации, а также в других областях, в которых титан, благодаря сочетанию своих физических свойств и био-совместимости, имеет преимущества перед другими металлами. В зависимости от непосредственного назначения, титан конкурирует с никелем, нержавеющей сталью и циркониевыми сплавами. Многообещающие признаки роста показывает автомобильный сектор. В системах подвесок, например, замена стальных пружин на титановые дает преимущество в виде уменьшения веса на 60%. Также титан применяют в производстве коленчатых валов, соединительных тяг и выхлопных систем. |
низкая плотность, высокая температура плавления и коррозионная стойкость
Космический металл, материал будущего, превращающий мечту в реальность — всё это о титане, серебристо-белом, прочном и лёгком. Занимая девятое место по распространённости в природе, он отлично зарекомендовал себя в аэрокосмической и нефтехимической промышленности, машиностроении и медицине. Чудо-металл даже открыт был необычно, а изучение его свойств помогло человечеству выйти на новый уровень развития.
- История открытия металла
- Теории происхождения названия
- Нахождение титана в природе
- Месторождения космического материала
- Физические свойства элемента
- Химические свойства
- Способ получения из сырья
- Основные сферы применения
История открытия металла
Всё началось в 1791 году, когда, независимо друг от друга, одновременно У. Грегор (Англия) и М. Г. Клапрот (Германия) получили двуокись титана, но не сумели выделить из неё чистое вещество. Минералог и, по совместительству, сельский священник Грегор изучал чёрный железистый песок, найденный в окрестностях своего прихода. Результатом стало извлечение соединения титана — блестящих крупиц, которые названием «менакин» (от минерала менаканит) увековечили родные места англичанина.
Примерно в это же время химик Клапрот, изучая красные пески, привезённые из Венгрии, нашёл в минерале рутиле новое вещество и назвал его «титан». А, спустя несколько лет, доказал, что рутил и менакеновая земля — одинаковые соединения. В 1825 году шведским химиком Берцелиусом был получен первый образец металлического титана, но это не позволило продвинуться в исследовании свойств, так как примеси делали образец хрупким и неподходящим для механической обработки.
Только в 1925 году голландские химики ван Аркел и де Бур, применив термическое разложение иодида титана, не нашедшее широкого использования, получили вещество с 99,9% чистотой. Такой металл обладал пластичностью, его можно было раскатывать в листы, проволоку и фольгу. Это позволило начать полномасштабное изучение физических и химических свойств, привлечь внимание инженеров и строителей, наметить сферы применения. А уже в 1940 году появился кролловский процесс восстановления четырёххлористого титана магнием, успешно используемый и до сих пор.
Теории происхождения названия
Существует две теории возникновения наименования:
- Первая, подчёркивающая основные свойства металла титана — лёгкость и прочность, связана с именем персонажа германской легенды — эльфийской царицы Титании.
- Другая теория отсылает к древнегреческой мифологии, где титанами называли могучих братьев — божеств второго поколения, детей богов Урана и Геи. Отголоски этого слышатся и в названии элемента урана.
Нахождение титана в природе
Титан занимает почётное четвёртое место по содержанию в земной коре среди важных для человека металлов, уступая только железу, магнию и алюминию. Максимальное его количество сосредоточено в нижнем, базальтовом слое, немного меньше — в гранитном. Принимая во внимание высокую химическую активность, найти титан в чистом виде не представляется возможным. Наиболее распространены четырёхвалентные оксиды, которые концентрируются в рудах коры выветривания и в морской глине.
Сегодня насчитывают до 75 титановых минералов, а учёные периодически заявляют об открытии всё новых форм и соединений. Для промышленной переработки наибольшее значение имеют:
- Ильменит.
- Лейкоксен (продукт изменения ильменита).
- Рутил.
- Титанит (сфен).
- Перовскит.
- Анатаз.
- Титаномагнетит.
- Брукит.
Титан — слабый мигрант, он может переноситься только в виде механических обломков каменной породы или при перемещениях коллоидных илистых слоёв водоёмов. Для биосферы характерно содержание максимальных количеств этого металла в морских водорослях, у животных он обнаружен в шерсти и роговых тканях, в организме человека присутствует в щитовидной железе, селезёнке, надпочечниках и плаценте.
Месторождения космического материала
Самыми распространёнными являются залежи ильменита, они составляют порядка 800 млн тонн. Запасы рутиловых руд значительно меньше, но при сохранении роста добычи все они могут обеспечить человечество ещё на 100 лет. По запасам титана Россия уступает только Китаю и насчитывает 20 разведанных месторождений. Большинство из них — комплексные, где добывают также железо, фосфор, ванадий и цирконий. Сегодня крупнейшим мировым производителем титана считается российская металлургическая компания «ВСМПО-АВИСМА».
Обширные залежи располагаются на территории ЮАР, Украины, Канады, США, Бразилии, Австралии, Швеции, Норвегии, Египта, Казахстана, Индии и Южной Кореи. Они различаются содержанием металла в рудах и объёмами добычи, геологические изыскания не прекращаются. Даже на Луне были обнаружены запасы титаносодержащих руд, некоторые из них в десятки раз богаче крупных месторождений Земли. Это позволяет надеяться на снижение рыночных цен металла и расширение сферы использования.
Физические свойства элемента
Titanium — химический элемент периодической таблицы Менделеева, находится в IV группе четвёртого периода. Имеет атомный номер 22, молярную массу 47,867, обозначается символом Ti и проявляет степени окисления от 2 до 4, наиболее устойчивы его четырёхвалентные соединения. При нормальном давлении температура плавления титана равна 1670 ± 2 °C, он относится к цветным тугоплавким металлам и по внешнему виду напоминает сталь.
Твёрдость, пластичность и предел текучести — важные параметры для любого металла, которые определяют сферу применения. Титан в 12 раз прочнее алюминия, в 4 раза меди и железа. А ещё он гораздо легче их всех (плотность титана всего 4,54 г/см 3) и свободно обрабатывается методами сварки, клёпки, ковки и проката. К важным особенностям относятся низкие показатели теплопроводности и электропроводности, которые остаются неизменными даже при высоких температурах.
Титан проявляет парамагнитные свойства: не намагничивается в магнитном поле, подобно никелю и железу, и не выталкивается, как серебро и золото. Его плохие антифрикционные свойства обусловлены налипанием на многие материалы. Уникальны показатели коррозионной стойкости и сопротивления механическому воздействию: пластины из титана, десять лет пролежавшие на дне моря, не претерпят изменений внешнего вида и состава, а железо за это время разложится полностью.
Химические свойства
Высокая коррозийная стойкость объясняется тем, что в нормальных условиях на поверхности металла присутствует оксидная плёнка. Однако в виде порошка, тонкой стружки или проволоки он способен самовоспламеняться и взрываться. Титан устойчив к водным растворам хлора и многим разбавленным щелочам и кислотам, кроме плавиковой, ортофосфорной и серной. Сварку и плавку производят в вакууме, потому что при даже незначительном нагреве проявляется одно из главных свойств титана — активное поглощение газов окружающей атмосферы.
Реакция с водородом, которая начинается при 60 °C, обратима, полученные гидриды при нагревании снова разлагаются. На воздухе при температуре 1200 °C титан пылает ярким белым пламенем, и только он способен гореть в атмосфере азота при температуре выше 400 °C с образованием нитридов. Для взаимодействия с галогенами необходимыми условиями являются отсутствие влаги и наличие катализатора — высокой температуры. При реакции с углеродом получается сверхтвёрдый карбид. С большинством металлов титан образует высокопрочные конструкционные или жаростойкие сплавы и интерметаллические соединения, часто применяется в качестве важного легирующего компонента.
Способ получения из сырья
Исходное сырьё — двуокись титана, содержащая мало посторонних примесей. Для этого нужен рутиловый концентрат, получаемый обогащением руды. Но его мировые запасы невелики, и чаще применяют титановый шлак (синтетический рутил), который получают термической обработкой — обогащением ильменитовых концентратов в электродуговой печи. В результате железо в виде чугуна собирается на дне специальной ванны, и остаётся порошок серого цвета — шлак, содержащий оксид титана. Его измельчают, смешивают с углём, брикетируют и хлорируют в печах, где при 800 °C в присутствии углерода образуются пары четырёххлористого титана.
Потом их очищают и в специальных реакторах восстанавливают магнием при 950 °C. На стенках образуется спёкшаяся пористая масса, титановая губка, которую для сепарации от соединений магния прокаливают в вакууме. Чтобы изготовить слитки титана используют плавку полученной губки в вакуумно-дуговых печах. Это предохраняет металл от окисления и способствует окончательному освобождению от примесей. Готовые слитки с чистотой до 99,7% используют для обработки давлением (прокатка, штамповка, ковка).
Основные сферы применения
Сложно описать все области жизни, где нашлось место титану, но среди основных направлений можно отметить:
- Главные потребители — аэрокосмическая отрасль и ракетостроение.
Высокая температура плавления и лёгкость являются неоценимыми преимуществами титана при использовании в качестве «летающего» конструкционного материала. Для самолёта, например, это элероны и лонжероны, поворотные узлы крыльев, трубопроводы и шпангоуты. Глубоко символично, что в 1980 году установленный в Москве памятник Ю. А. Гагарину сделан из этого космического металла.
- Судостроение тоже нуждается в лёгких и коррозионно-стойких материалах. В конце 70-х годов ХХ века практически весь годовой объем выпуска титана в Советском Союзе пошёл на создание ядерной подводной лодки, где он служил основным конструкционным материалом. Результатом стали снижение на одну треть веса субмарины, её парамагнетизм, максимальные показатели глубины погружения и скорости под водой.
- Титановые пластины применяют в бронежилетах. Вес лёгкого бронежилета — 4 кг, тяжёлого — 10,5 кг. Даже одна такая полоса толщиной всего 5 мм надёжно защищает от пистолетных и ружейных пуль.
- Металл незаменим для нужд химической промышленности ввиду антикоррозийной стойкости в большинстве агрессивных сред и при высоких температурах: приборы и трубопроводы, ёмкости хранения и перегонки, фильтры и запорная арматура.
- Для придания сталям твёрдости и жаропрочности его используют как легирующую добавку.
- Сплавы титана служат для изготовления режущих и хирургических инструментов, ювелирных изделий. Металл не отторгается человеческим телом, поэтому его применяют в медицине для создания имплантатов.
- Издавна здания в европейских городах покрывались цинковыми листами. В ХХ веке для этих нужд был создан экологически чистый и долговечный материал цинк-титан. Его отличная пластичность помогает изготавливать кровли практически всех контуров и формировать любые нестандартные конструкции фасадов.
- Производство стройматериалов, красок, резины, пластмасс, бумаги и пищевых добавок трудно представить без соединений титана. Они востребованы в электротехнике, их можно найти в составе тугоплавких стёкол и керамических деталей, в опорах буровых платформ, работающих в экстремальных морских условиях, и корпусах домашних компьютеров.
Сфера применения титана постоянно расширяется, её сдерживают сложность и энергоёмкость процесса получения чистого вещества. Отчасти поэтому традиционные железо и алюминий сегодня ещё прочно удерживают позиции. Титан — дорогое удовольствие. Цена металла в виде концентрата в сотни раз меньше стоимости готовой продукции, например, листового проката. Сегодня такие расходы доступны далеко не всем, поэтому применение титана определяет уровень экономического развития и обороноспособности государства.
Плотность металлов
ПЛОТНОСТЬ МЕТАЛЛОВ
Плотность черных металлов.
Металлы черные | |
---|---|
Наименование материала | Плотность материала ρ, кг/м3 |
Сталь 10 ГОСТ 1050-88 | 7856 |
Сталь 20 ГОСТ 1050-88 | 7859 |
Сталь 40 ГОСТ 1050-88 | 7850 |
Сталь 60 ГОСТ 1050-88 | 7800 |
С235-С375 ГОСТ 27772-88 | 7850 |
Ст3пс ГОСТ 380-2005 | 7850 |
Чугун ковкий КЧ 70-2 ГОСТ 1215-79 | 7000 |
Чугун высокопрочный ВЧ35 ГОСТ 7293-85 | 7200 |
Чугун серый СЧ10 ГОСТ 1412-85 | 6800 |
Чугун серый СЧ20 ГОСТ 1412-85 | 7100 |
Чугун серый СЧ30 ГОСТ 1412-85 | 7300 |
Плотность цветных металлов.

Цветные металлы и сплавы. | |
---|---|
Наименование материала | Плотность материала ρ, кг/м3 |
Алюминий и сплавы алюминиевые | |
Силумин АК12ж ГОСТ 1583-93 | 2700 |
Сплав АК12 ГОСТ 1583-93 | 2710 |
Сплав АК5М ГОСТ 1583-93 | 2640 |
Сплав АК7 ГОСТ 1583-93 | 2700 |
Сплав АО9-1 ГОСТ 14113-78 | 2700 |
Баббиты оловянные и свинцовые | |
Б83 ГОСТ 1320-74 | 7380 |
Б87 ГОСТ 1320-74 | 7300 |
БН ГОСТ 1320-74 | 9550 |
Магний и сплавы магниевые | |
Сплав МЛ10.![]() |
1810 |
Сплав ВМЛ5 | 1890 |
Сплав ВМЛ9 | 1850 |
Медь и медные сплавы | |
Бронза оловянная БрО10C10 | 8800 |
Бронза оловянная БрО19 | 8600 |
Бронза оловянная БрОC10-10 | 9100 |
Бронза оловянная БрОA10-1 | 8750 |
Бронза БрА10Ж3Мч2 ГОСТ 493-79 | 8200 |
Бронза БрА9Ж3Л ГОСТ 493-79 | 8200 |
Бронза БрМц5 ГОСТ 18175-78 | 8600 |
Латунь Л60 ГОСТ 15527-2004 | 8800 |
Латунь ЛА ГОСТ 1020-97 | 8500 |
Медь М0, М1, М2, М3 ГОСТ 859-2001 | 8940 |
Медь МСр1 ГОСТ 16130-90 | 8900 |
Титан и титановые сплавы | |
ВТ1-0 ГОСТ 19807-91 | 4500 |
ВТ14 ГОСТ 19807-91 | 4500 |
ВТ20Л ГОСТ 19807-91 | 4470 |
Плотность неметаллических конструкционных материалов
Неметаллических конструкционные материалы | |
---|---|
Наименование материала | Плотность материала ρ, кг/м3 |
Фторопласты.![]() |
|
Ф-4 ГОСТ 10007-80 Е | 2100 |
Фторопласт — 1 ГОСТ 13744-87 | 1400 |
Фторопласт — 2 ГОСТ 13744-87 | 1700 |
Фторопласт — 3 ГОСТ 13744-87 | 2710 |
Фторопласт — 4Д ГОСТ 14906-77 | 2150 |
Термопласты | |
Дакрил-2М ТУ 2216-265-057 57 593-2000 | 1190 |
Полиметилметакрилат ЛПТ ТУ 6-05-952-74 | 1180 |
Полиметилметакрилат суспензионный ЛСОМ ОСТ 6-01-67-72 | 1190 |
Винипласт УВ-10 ТУ 6-01-737-72 | 1450 |
Поливинилхлоридный пластикат ГОСТ 5960-72 | 1400 |
Полиамид ПА6 блочный Б ТУ 6-05-988-87 | 1150 |
Полиамид ПА66 литьевой ОСТ 6-06-369-74 | 1140 |
Капролон В ТУ 6-05-988 | 1150 |
Капролон ТУ 6-06-309-70 | 1130 |
Поликарбонат | 1200 |
Полипропилен ГОСТ 26996-86 | 900 |
Полиэтилен СД | 960 |
Лавсан литьевой ТУ 6-05-830-76 | 1320 |
Лавсан ЛС-1 ТУ 6-05-830-76 | 1530 |
Стиролпласт АБС 0809Т ТУ 2214-019-002 03521-96 | 1050 |
Полистирол блочный ГОСТ 20282-86 | 1050 |
Сополимер стирола МСН ГОСТ 12271-76 | 1060 |
Полистирол ударопрочный УПС-0505 ГОСТ 28250-89 | 1060 |
Стеклопластик ВПС-8 | 1900 |
Стеклотекстолит конструкционный КАСТ-В ГОСТ 10292-74 | 1850 |
Винилискожа-НТ ГОСТ 10438-78 | 1440 |
Резина 6Ж ТУ 38-005-1166-98 | 1050 |
Резина ВР-10 ТР 18-962 | 1800 |
Стекло листовое ГОСТ 111-2001 | 2500 |
Стекло органическое техническое ТОСН ГОСТ 17622-72 | 1180 |
Плотность прочих металлов.

Прочие металлы. | |
---|---|
Наименование материала | Плотность материала ρ, кг/м3 |
Вольфрам ВА ГОСТ 18903-73 | 19300 |
Вольфрам ВТ-7 ГОСТ 18903-73 | 19300 |
Золото Зл 99,9 ГОСТ 6835-2002 | 19300 |
Индий ИНО ГОСТ 10297-94 | 7300 |
Кадмий КдО ГОСТ 1467-93 | 8640 |
Олово О1пч ГОСТ 860-75 | 7300 |
Паладий Пд 99,8 ГОСТ 13462-79 | 12160 |
Платина Пд 99,8 ГОСТ 13498-79 | 21450 |
Свинец С0 ГОСТ 3778-98 | 11400 |
Серебро 99,9 ГОСТ 6836-2002 | 11500 |
Цинк Ц1 ГОСТ 3640-94 | 7130 |
Свойства титана | Температура плавления и плотность (Ti)
Свойства титана, которые представляют собой сочетание высокой прочности, жесткости, ударной вязкости, низкой плотности и хорошей коррозионной стойкости, обеспечиваемой различными титановыми сплавами при очень низких и повышенных температурах, позволяют снизить вес в аэрокосмических конструкциях и других высокопроизводительных процессах.
При поддержке adguard программа расширения адгуард от duty-free-spb
Содержание:
Титан — Titanium (Ti) определение
Титан химические свойства
Физические свойства титана
Титан механические свойства
Магнитные свойства (Ti)
Сплавы из титана и их свойства
Применение титановых сплавов
Свойства алюминия
Свойства алюминия создают спрос на изделия из этого металла…
Свойства меди
Свойства меди и её сплавов были известны человеку давно…
Титан имеет температуру плавления 1677°C (3051°F) и температуру кипения 3277°C (5931°F). Плотность (Ti) составляет 4,6 грамма на кубический сантиметр.
Определение: Титан — Titanium (Ti)Титан — это металл группы олова периодической таблицы Менделеева, который по многим своим свойствам напоминает железо. Хотя титан является четвертым металлом по распространенности в земной коре, его трудно извлечь из руд из-за его необычайно высокой реакционной способности при повышенных температурах.
Определение титана описывает серебристо-серый металл, который является химическим элементом в периодической таблице элементов. Позиция таблицы Менделеева титана находится в периоде 4 периода.
Группа 4 (IVб), переходные металлы. Символ титана или аббревиатура титана в периодической таблице — Ti.
Является ли титан соединением? Титан не соединение, а элемент таблицы Менделеева. Элементы определяются как вещества, которые нельзя разложить на более простые вещества с помощью химии. Напротив, соединения определяются как вещества, образованные химической связью двух или более химических элементов.
Титан широко распространен в земной коре, и примерно 0,44% земной коры состоит из титана. Титан чаще всего встречается в природе в форме его руд, ильменита и рутила. Однако соединения титана в той или иной степени обнаруживаются во всех горных породах, почве и живых существах.
Титан находится в середине периодической таблицы. Периодическая таблица представляет собой диаграмму, которая показывает, как химические элементы связаны друг с другом. Титан является переходным металлом и входит в группу 4 (IVB).
СИМВОЛ
TiАТОМНЫЙ НОМЕР
22АТОМНАЯ МАССА
47,88СЕМЕЙСТВО
Группа 4 (IVB)
Переходный металл
Титан был одним из первых элементов, открытых современными химиками. Период «современной» химии начинается после середины восемнадцатого века. Этот период выбран потому, что впервые были разработаны основные понятия современной химии.
Титан был открыт английским священником Уильямом Грегором (1761-1817). Грегор изучал минералы в качестве хобби. Он не считал себя химиком, и все же его исследования привели к открытию титана.
Диоксид титана или рутил (Ti02) и титанат железа или ильменит (FeTiO3) являются основными источниками металла. В настоящее время титан получают путем хлорирования руды в присутствии углерода при высокой температуре с образованием TiCl, который затем восстанавливается расплавленным магнием с образованием MgCl2 и титана.
Полученный губчатый титан разделяют на мелкие частицы (на стружку) путем измельчения и отделяют от избытка магния и хлорида магния, связанных с его восстановлением. Затем он плавится в дуговых печах для получения больших слитков титана или титановых сплавов.
Хотя титановые сплавы обладают свойствами, которые делают их очень привлекательными для определенных конструкционных применений, высокая стоимость этих сплавов в прошлом препятствовала их использованию в инженерных конструкциях. До относительно недавнего интереса к разработке конструкционных титановых сплавов соединения титана в основном использовались в качестве металлургических, раскислителей и денитрогенизаторов для повышения ударной вязкости стальных сплавов, в качестве белых пигментов в красках и керамике, а также в красителях и протравах для бумаги и текстиля.
Конструкционные сплавы титана — пластичны, легки по весу, обладают хорошими усталостными свойствами и коррозионной стойкостью. Удельный вес титана составляет всего 2/3 от веса стали и только на 60 % больше, чем у алюминия. С другой стороны, прочность титана намного выше, чем у алюминия, поскольку она на тот же порядок, что и у легированных сталей. Эти весо-прочностные свойства титановых сплавов обеспечивают им самое высокое соотношение прочности и веса среди всех конструкционных материалов. Считается, что титан занимает промежуточное положение между сталью и алюминием по жесткости при растяжении и сдвиге.
Титан химические свойстваТитан, как и другие элементы, представляет собой смесь нескольких изотопов с атомным весом от 46 до 50. Соотношение этих изотопов было рассчитано на основе спектрографического анализа. Математические расчеты с использованием пропорций и массовых чисел определили средний атомный вес титана 47,88.
Титан имеет большое сечение захвата и были идентифицированы пять других изотопов титана. Титан 43 имеет период полураспада 0,58 секунды и является бета-положительным излучателем. Титан 45 имеет две формы: бета-положительная и гамма-излучающая с периодом полураспада 3,08 часа и вторая форма с периодом полураспада 21 день. Титан 51 имеет период полураспада 72 дня и является бета-отрицательным и гамма-излучателем. Существует также метастабильная форма титана 51 с периодом полураспада 6 минут, которая также является гамма- и бета-отрицательным излучателем.
Валентность
Как и для переходных элементов, титан имеет переменную валентность и обычно находится в двух-, трех- и четырехвалентном состояниях. В литературе сообщается о валентностях пять и выше, но их обоснование никогда не приводилось.
Газы
Химическая активность титана зависит от температуры. Взаимодействие металла с другими веществами легче протекает при повышенных температурах. Это свойство особенно ярко проявляется в чрезвычайной реакционной способности металла по отношению к атмосферным газам при высоких температурах.
Это требует использования инертной атмосферы для горячей обработки и защиты поверхности при высоких температурах. Быстрое сочетание титана с реактивными газами атмосферы при температуре выше 950°F приводит к образованию накипи на поверхности. С большими интервалами времени и повышением температуры газы диффундируют в решетку.
Металл соединяется с кислородом, образуя длинную серию оксидов от TiO до Ti 7 O 12 , каждый из которых имеет свой оттенок и при кратковременном воздействии на поверхность образуется радужная пленка. Хотя это поверхностное окисление происходит при 950°F, заметной диффузии в решетку не происходит ниже 1300°F. Воспламенение металла происходит на воздухе при температуре 2200°F, а атмосфера чистого кислорода снижает эту температуру до 1130°F.
Реакционная способность титана с азотом аналогична его действию с кислородом, при котором на поверхности образуется желто-коричневый налет в виде нитрида. Азот будет диффундировать в решетку с ограниченной глубиной проникновения. Это свойство было использовано в нитридной оболочке из металла.
Наиболее уникальной из газотитановых реакций является реакция между водородом и металлом. Реакция протекает при температурах немного выше комнатной, и одним граммом титана может быть поглощено до 400 см3 газа. В небольших количествах газ добавляется в качестве междоузлия, но при более высоких концентрациях образуется гидрид TiH. Однако добавление водорода к титану стабильно только при температуре ниже 680°F; выше этой температуры газ выделяется и горит.
Все эти газотитановые реакции ускоряются при снижении давления паров и требуется полная защита от атмосферы.
Водяной пар и углекислый газ разлагаются горячим металлическим титаном. При температуре выше 1500°F водяной пар и металл объединяются, образуя оксид и выделяя водород. При более высоких температурах горячий металл будет поглощать CO 2 и может образовывать оксид и карбид.
Кислоты
Химическая активность титана по отношению к галогенидам также проявляется в его соединении с их кислотами. Самая быстрая реакция снова с фторидом. Эта реакция имеет различные применения; является одним из основных растворителей металлов и их сплавов для химического анализа; он используется как общий травитель как в макро-, так и в микромасштабе, в металлографических работах; и он также используется в качестве средства для удаления накипи.
Действие соляной кислоты и сходным образом серной кислоты протекает медленно при комнатной температуре. Однако небольшой подвод тепла ускоряет атаку, что приводит к образованию низших хлоридов и моносульфата. Эти реакции используются так же, как и фтористоводородная кислота и поскольку они менее токсичны и коррозионно-активны, они постепенно заменяют фторид кислоты.
Органика
Химическая активность титана по отношению к органическим материалам используется металлургической промышленностью лишь в незначительной степени. Реакции органической кислоты и титана образуют цветные пленки на поверхности металла и используются металлографами для окрашивания микрообразцов.
Твердые вещества
В расплавленном состоянии титан соединяется со многими металлами, металлоидами и углеродистыми веществами, образуя очень важные системы. В оксидном состоянии он реагирует с щелочными, щелочноземельными и тяжелыми неблагородными металлами с образованием титанатов, некоторые из которых изучаются в сочетании с более дешевыми методами производства.
Реакция на металлоиды, особенно на оксиды металлов, чрезвычайно беспокоила литейщиков, поскольку расплавленный титан сильно разрушает большинство известных огнеупоров с образованием систем металл-металлоид. Такие огнеупорные материалы, как двуокись кремния и окись алюминия, настолько сильно разрушаются, что их использование опасно. Из всех металлоидов только оксид бериллия и оксид тория показали сколько-нибудь заметное сопротивление жидкому металлу.
Еще одна очень важная реакция — это реакция углерода и титана. Металл в расплавленном состоянии имеет большое сродство к углероду и из-за его пагубного влияния на свойства титана необходимо соблюдать крайнюю осторожность, чтобы свести к минимуму его присутствие в готовых изделиях.
Электрохимия
Электроосаждение металла может осуществляться различными сложными методами, ни один из которых не дает промышленно применимых пленок. Для восстановления металла из его четырехвалентного состояния в двух- и трехвалентную формы использовались электролитические средства с использованием кислых электролитов и электродов из свинца, меди, платины или ртутной струи.
Безопасность
Химическая активность титана в целом неопасна. За исключением мелкодисперсных частиц, подвергшегося воздействию дымящей азотной кислоты в течение длительного времени, не обнаружено ни взрывоопасности, ни воспламенения.
Физические свойства титанаЧистый металлический титан может существовать в виде темно-серого блестящего металла или в виде темно-серого порошка. Он имеет температуру плавления 1677°C (3051°F) и температуру кипения 3277°C (5931°F). Его плотность составляет 4,6 грамма на кубический сантиметр. Металлический титан хрупок в холодном состоянии и может легко разрушиться при комнатной температуре. При более высоких температурах он становится податливым и пластичным. Ковкий означает, что его можно сбивать в тонкие листы. Пластичный означает, что его можно вытягивать в тонкую проволоку.
Элемент обладает интересным физическим свойством. Небольшие количества кислорода или азота делают его намного сильнее.
Титан — единственный элемент, который может гореть в чистом азоте и горит как в кислороде, так и в азоте при высоких температурах.
Атомный номер | 22 |
Атомный вес | 47,88 |
Относительное содержание в земной коре, % | 0,44 |
Плотность при 25°С, г/см 3 | 4,5 |
Атомный радиус для координационного числа шесть в кристалле, нм | 0,145 |
Температура плавления, °С | 1668 |
Температура кипения, °С | 3287 |
Температура фазового превращения, °С | 882 |
Шестиугольный ⇆ объемно-центрированный кубический | |
Постоянные решетки α-Ti при комнатной температуре, нм | с = 0,4679 |
а = 0,2951 | |
Теплота превращения, кДж/моль | 3,685 |
Коэффициент линейного расширения при 25°С, К –1 | 8,5 × 10–6 |
Скрытая теплота плавления, кДж/моль | 20,9 |
Скрытая теплота возгонки, Дж/моль | 464,7 |
Скрытая теплота парообразования, кДж/моль | 397,8 |
Удельная теплоемкость при 25°С, Дж·г –1· К –1 | 0,523 |
Прочностные свойства
Нелегированный титан может иметь предел прочности при растяжении в диапазоне от 250 МПа для металла высокой чистоты, полученного в процессе восстановления йода, до 690 МПа для металла, полученного из губчатого титана высокой твердости. Изделия из нелегированного титана, выплавленные дугой, обладают достаточной пластичностью.
Пластичность
Пластичные изделия из коммерчески чистого титана, полученные дуговым плавлением, имеют диапазон удлинения от 20% до 40% и уменьшения площади от 45% до 65%, в зависимости от содержания междоузлий. Йодный процесс титана дает продукт, обладающий 55% удлинением при 80% уменьшении площади.
Как и в случае со сталью, титан сплавляют с другими металлами для повышения прочности. Такие металлические добавки, как Al , V , Cr , Fe , Mn , Sn используются либо в виде бинарных добавок, либо в виде сложных систем. Результирующее увеличение прочности достигается при снижении пластичности.
Модуль упругости
Нелегированный титан имеет модуль около 15×10 6 фунтов на квадратный дюйм и может быть увеличен до около 18×10 6 фунтов на квадратный дюйм путем легирования. Модуль титана лучше, чем у алюминия (10,4×10 6 ) и магния (6,4×10 6 ), но хуже, чем у стали (29×10 6 ).
Как и модуль упругости, модуль сдвига, модуль жесткости титана находится между алюминием и сталью.
Твердость
Титан является гораздо более твердым металлом, чем алюминий и приближается к высокой твердости, которой обладают некоторые термообработанные легированные стали. Титан йодидной чистоты имеет твердость 90 VHN (Виккерс), нелегированный технический титан имеет твердость около 160 VHN, а при легировании и термообработке титан может достигать твердости в диапазоне от 250 до 500 VHN. Можно ожидать, что типичный коммерческий сплав с пределом текучести 130 000 фунтов на квадратный дюйм будет иметь твердость около 320 VHN или 34 градуса по шкале Роквелла.
Ударопрочность
Знание прочности на растяжение и пластичности металла недостаточно для многих инженерных приложений без знания ударной вязкости. Титан относится к тем немногим металлам, которые обладают хорошей ударной вязкостью наряду с высокой прочностью и пластичностью.
Титан может иметь ударную вязкость в диапазоне от более чем 100 футо-фунтов по Шарпи для йодистого продукта более высокой чистоты и 30 футо-фунтов для коммерческого нелегированного продукта до 1 или 2 футо-фунтов для некоторых высокопрочных, но хрупких сплавов.
Магнитные свойства (Ti) титанаТитан слабо притягивается к магнитам, так как является парамагнитным материалом. Основной причиной его парамагнитной природы является его электронная конфигурация с 4 неспаренными электронами, поскольку парамагнетизм зависит от неспаренных электронов. Второй причиной является его магнитный момент, т.е. 1,73 БМ. Титан является парамагнитным в степенях окисления -1, +2 и +3. Но приятно отметить, что магнитная восприимчивость титана очень мала и положительна, что делает его магнитные свойства очень слабыми по сравнению с ферромагнитными материалами.
Магнитны ли титановые сплавы?
Как и следовало ожидать, некоторые титановые сплавы обладают магнитными свойствами. Все зависит от того, какие материалы интегрированы в этот сплав. Если сплав включает кобальт, железо или никель, то можно определенно ожидать, что титановый сплав, созданный с использованием этих соединений, будет обладать магнитными свойствами. Поскольку титан уже изначально обладает некоторыми магнитными свойствами, ему легко усилить эти свойства при смешивании с магнитным металлом.
Однако это не означает, что все титановые сплавы будут магнитными. На самом деле, правда далека от этого. Здесь вам нужно отметить, что если сплав не содержит материалов с магнитными свойствами, то титан не будет навязывать свои слабые магнитные свойства всему результату. Вместо этого вы получите очень хорошее сочетание материалов, сплав, который можно использовать во многих ситуациях, но который не обладает какими-либо важными магнитными свойствами.
В заключение, титановые сплавы могут быть магнитными, но с такой же вероятностью они не могут быть магнитными. Результат зависит от того, что входит в состав сплава и на основании этого вы сможете получить ответ. Одно можно сказать наверняка: титановые сплавы будут магнитными только в том случае, если титан сочетается с такими материалами, как никель, кобальт, железо или чем-либо еще, обладающим сильными магнитными свойствами. Если нет, то титан не привнесет в сплав никаких своих слабых магнитных свойств.
Титановые сплавы очень популярны в промышленности из-за их очень высокой прочности на растяжение и ударной вязкости, а также их очень легкого веса и исключительной коррозионной стойкости. Титановые сплавы производятся путем объединения чистого титана с другими металлами или химическими компонентами. Присутствие этих различных металлов и химических компонентов изменяет физические свойства титанового сплава. Титан сам по себе относительно силен — примерно так же прочен, как сталь, — но в сочетании с другими металлами и химическими компонентами он становится значительно прочнее. С другой стороны, титановый сплав имеет и другие преимущества, кроме повышенной прочности.
Что такое титановый сплав?
Титановый сплав представляет собой металлический или химический сплав, преимущественно состоящий из чистого титана с рассеянными другими металлами или химическими элементами. Он сделан путем точного комбинирования титана с другими металлами и химическими ингредиентами. Смеси дают остыть, как только будет достигнуто правильное соотношение. Как правило, титановый сплав содержит следы алюминия, ниобия, тантала, молибдена, ванадия, циркония, марганца, железа, никеля, хрома, кобальта и меди.
Типы титанового сплава
В зависимости от металлургической структуры сплавы титана можно разделить на три широкие категории, перечисленные ниже:
Альфа-сплавы:
Они легированы небольшим количеством кислорода для повышения твердости и прочности на растяжение технически чистого титана.
Можно производить ряд экономически чистых марок титана со значениями прочности в диапазоне от 290 до 740 МПа, регулируя добавляемые количества.
Хотя небольшие количества бета-фазы возможны, если уровни примесей бета-стабилизаторов, таких как железо, значительны, эти материалы номинально имеют полностью альфа-структуру. Хотя альфа-сплавы не могут подвергаться термообработке для повышения прочности, добавление 2,5% меди к титану позволяет получить материал, который реагирует на обработку раствором и старение так же, как алюминиево-медные сплавы. Алюминий представляет собой альфа-стабилизатор, присутствующий в нескольких коммерчески доступных сплавах в качестве легирующей добавки к титану.
Альфа-бета-сплавы:
Бета-фаза стабилизирована ванадием, молибденом, железом и хромом и были созданы различные альфа-бета-сплавы. Обычно это материалы средней и высокой прочности с пределом прочности при растяжении в диапазоне от 620 до 1250 МПа и сопротивлением ползучести в диапазоне от 350 до 400°C.
Мало- и многоцикловая усталость и вязкость разрушения становятся все более важными для конструктивных характеристик. Таким образом, процессы термомеханической и термической обработки были разработаны для обеспечения наилучших механических свойств сплавов для различных применений. Сплавы, близкие к альфа, используемые для максимального сопротивления ползучести при температурах выше 450°C. При температурах до 600°С они обладают достаточным сопротивлением ползучести.
Бета-сплавы:
Бета-сплавы представляют собой другой тип титанового вещества. Полностью бета-сплавы могут быть получены, когда к титану добавлено достаточное количество бета-стабилизирующих элементов. Эти материалы существуют уже давно, но только недавно приобрели популярность. Они легче поддаются тяжелой обработке, чем альфа-бета-сплавы, могут подвергаться термообработке до высокой прочности, а некоторые из них обладают лучшей коррозионной стойкостью, чем коммерчески чистые марки. Существуют международные и национальные спецификации для титановых материалов, используемых в аэрокосмической отрасли, но их не существует для материалов, используемых в других областях.
Сборник спецификаций ASTM обычно используется в этой отрасли.
Примеры титановых сплавов
В следующей таблице представлен список титановых сплавов вместе с их примерами.
Типы титанового сплава | Примеры титанового сплава |
Альфа-титановый сплав | Сплавы Ti/Pd – ASTM классы 7 и 11 |
Альфа + соединение | Ti-2,5%Cu – IMI 230 |
Почти альфа-титановые сплавы | Ti-8%Al-1%Mo-1%V Ti-6%Al-5%Zr-0,5%Mo-0,2%Si – IMI 685 Ti-6%Al—2%Sn-4%Zr-2%Mo -0,08%Si Ti-5,5%Al-3,5%Sn-3%Zr-1%Nb-0,3%Mo-0,3%Si – IMI 829 Ti-5,8%Al-4%Sn-3,5%Zr-0,7%Nb- 0,5%Mo-0,3%Si – IMI 834 Ti-6%Al-3%Sn-4%Zr-0,5%Mo-0,5%Si – Ti 1100 |
Альфа-бета титановые сплавы | Ti-6%Al-4%V Ti-4%Al-4%Mo-2%Sn-0,5%Si Ti-4%Al-4%Mo-4%Sn-0,5%Si – IMI 551 Ti-6% Al-6%V-2%Sn Ti-6%Al-2%Sn-4%Zr-6%Mo |
Метастабильные бета-титановые сплавы | Ti-3%Al-8%V-6%Cr-4%Zr-4%Mo – Beta C Ti-15%Mo-3%Nb-3%Al-0,2%Si – Timetal 21 S Ti-15%V -3%Cr-3%Sn-3%Al |
Титановые сплавы также можно классифицировать по их механической прочности следующим образом:
- Низкопрочный титановый сплав (прочность <=500 МПа): например, марки ASTM 1, 2, 3, 7 и 11.
- Титановый сплав средней прочности (прочность от 500 до 900 МПа): например, марки ASTM 4, 5 и 9, Ti-2,5% Cu, Ti-8% Al-1% Mo-0,1% V.
- Титановый сплав средней прочности (прочность от 900 до 1000 МПа): например, Ti-6%Al-2%Sn-4%Zr-2%Mo, Ti-5,5%Al-3,5%Sn-3%Zr-1%Nb- 0,3%Mo-0,3%Si
- Высокопрочный титановый сплав (прочность от 1000 до 1200 МПа): например, Ti-3%Al-8%V-6%Cr-4%Zr-4%Mo, Ti-4%Al-4%Mo-2%Sn- 0,5%Si, Ti-6%Al-6%V-2,5%Sn, Ti-15%V-3%Cr-3%Sn-3%Al, Ti-5%Al-2%Sn-4%Mo- 2%Zr-4%Cr, Ti-6%Al-5%Zr-0,5%Mo-0,2%Si, Ti-6%Al-2%Sn-4%Zr-6%Mo, Ti-11%Sn- 5%Zr-2,5%Al-1%Mo, Ti-5,8%Al-4%Sn-3,5%Zr-0,7%Nb-0,5%Mo-0,3%Si
- Очень высокопрочный титановый сплав (прочность >1200 МПа): например, Ti-10%V-2%Fe-3%Al, Ti-4%Al-4%Mo-4%Sn-0,5%Si
Температура перехода
При комнатной температуре и давлении титан кристаллизуется в плотноупакованную гексагональную фазу с отношением ас/а, равным 1,587. Титан претерпевает аллотропное превращение в объемно-центрированную кубическую фазу при температуре около 890 ° C, которая устойчива к температуре плавления.
Некоторые легирующие элементы, известные как альфа-стабилизаторы, повышают температуру перехода из альфа-бета в другие, известные как бета-стабилизаторы, понижают ее. Алюминий, галлий, германий, углерод, кислород и азот являются альфа-стабилизаторами. Бета-стабилизаторами являются молибден, ванадий, тантал, ниобий, марганец, железо, хром, кобальт, никель, медь и кремний.
Марки титанового сплава
- Титановый сплав 5 класса, Ti 6Al-4V. Титан класса 5, является наиболее широко используемым из всех титановых сплавов и известен как «рабочая лошадка» среди титановых сплавов. На его долю приходится половина всего использования титана на планете. Термообработку можно использовать для повышения прочности Ti 6Al-4V. Титан класса 5 используется в сварных конструкциях при температурах до 600 градусов по Фаренгейту.
Превосходная прочность этого сплава при малом весе, полезная формуемость и высокая коррозионная стойкость делают его хорошим выбором. Благодаря своей универсальности сплав Ti 6AI-4V является оптимальным сплавом для использования в различных отраслях промышленности, включая аэрокосмическую, медицинскую, морскую и химическую.
Титановый сплав 7 класса. Класс 7 механически и физически идентичен классу 2, за исключением того, что он содержит палладий в качестве промежуточного элемента, что делает его сплавом. Титановый сплав Grade 7 является наиболее коррозионностойким титановым сплавом с превосходной свариваемостью и технологичностью. Химические процессы и компоненты промышленного оборудования используют класс 7.
Титановый сплав 11 класса. Марка 11 по существу идентична марке 1, за исключением того, что для улучшения коррозионной стойкости было добавлено небольшое количество палладия, что делает его сплавом. Другими полезными качествами являются оптимальная пластичность, способность к холодной штамповке, функциональная прочность, ударная вязкость и выдающаяся свариваемость.
Этот сплав можно использовать в тех же областях применения титана, что и сплав класса 1, но он более устойчив к коррозии.
Титановый сплав класса 12, Ti 3Al 2,5. Титан марки 12 получает оценку «отлично» за высококачественную свариваемость. Это прочный сплав с высокой прочностью при высоких температурах. Титан марки 12 имеет свойства, эквивалентные нержавеющей стали класса 300. Этот сплав может быть подвергнут горячей или холодной формовке с использованием листогибочного пресса, гидропрессовки, вытяжки или методом ударного молота. Он может быть сформирован различными способами, полезными в широком диапазоне приложений. Сильная коррозионная стойкость этого сплава делает его идеальным для использования в производственном оборудовании, где щелевая коррозия является проблемой.
Титановый сплав Grade 23, Ti 6AL-4V ELI. Представляет собой чистый Ti 6Al-4V. Катушки, пряди, провода и плоские провода могут быть изготовлены из этого типа сплава.
Это лучший вариант для любого применения, где требуется сочетание высокой прочности, легкости, исключительной коррозионной стойкости и высокой ударной вязкости. Он более устойчив к повреждениям, чем другие сплавы. Марка 23 является идеальной маркой стоматологического и медицинского титана из-за этих преимуществ. Из-за его биосовместимости, хорошей усталостной прочности и низкого модуля упругости его можно использовать в биомедицинских приложениях, таких как имплантированные компоненты.
Титановый сплав 6 класса, Ti 5Al-2.5Sn. Ti 5Al-2.5Sn — нетермообрабатываемый сплав с хорошими сварочными свойствами и стабильностью. Он также имеет высокую степень термостабильности, прочности, коррозионной стойкости и сопротивления ползучести.
Ползучесть — это термин, используемый для описания процесса пластической деформации с течением времени, происходящего при высоких температурах. Титановый сплав Ti 5Al-2,5Sn используется в самолетах, планерах и криогенных устройствах.
Применение титановых сплавов
Изделия из титана могут поразному вписываться в нашу повседневную жизнь .
Металлический титан безопасен для окружающей среды, потому что он обладает такими превосходными свойствами, как малый вес, высокая прочность, коррозионная стойкость и биосовместимость, и его можно легко перерабатывать благодаря его свойству мало меняться с течением времени. Соответственно, он используется для различных применений в нашей повседневной жизни, начиная от самолетов и заканчивая предметами первой необходимости.
Титановые сплавы находят широкое применение в
- Химической обработке
- Производстве хлората
- Опреснение
- Морские применения
- Компоненты производственного оборудования
- Авиационные турбины
- Компоненты двигателя
- Элементы конструкции самолета
- Аэрокосмический крепеж
- Высокопроизводительные автоматические детали
- Спортивное оборудование
- Ортопедические штифты и винты
- Ортопедические тросы
- Лигатурные зажимы
- Хирургические скобы
- Пружины
- Ортодонтические аппараты
- При замене суставов
- Криогенные сосуды
- Устройства для фиксации костей
- Гидрометаллургическое применение
- Химическое производство при повышенной температуре
- Криогенные процессы
Можно сказать, что аэрокосмическая промышленность подходит для максимального использования свойств титана, таких как легкий вес, высокая прочность и отличная коррозионная стойкость. Титан, который может обеспечить легкий вес при сохранении прочности, является материалом, необходимым для эволюции самолетов, целью которых является не только достижение экономических характеристик, но и дальнейшее повышение эффективности использования топлива.
Функции | Легкий вес, высокая прочность и высокая коррозионная стойкость |
---|---|
Примеры целей использования | Детали реактивных двигателей (например, вентиляторы и компрессоры), конструкционные материалы для корпусов самолетов, топливные баки, шасси, болты и пружины. |
Около половины мирового спроса на титан приходится на аэрокосмическую отрасль. Титан начал использоваться в больших количествах в 1960-х годах, в первую очередь в качестве материала для реактивных двигателей из-за его легких и прочных характеристик, а также он используется в частях корпуса самолета, включая шасси, переднюю кромку и болты. .
Кроме того, поскольку легкие пластмассы, армированные углеродным волокном (CFRP), используются во многих частях корпуса самолета, титан, который имеет коэффициент теплового расширения, близкий к коэффициенту CFRP и не имеет проблем с коррозией, используется более широко, поскольку он хорошо совместим с углепластиком.
Титан, который относительно устойчив к коррозии рядом химических веществ и морской воды, широко используется в установках, таких как заводы по производству сжиженного природного газа (СПГ), заводы по опреснению морской воды и химические заводы.
Функции | Легкий вес, высокая прочность и высокая коррозионная стойкость |
---|---|
Примеры целей использования | Лопасти турбин, оборудование для опреснения морской воды и конденсаторы на электростанциях/опреснителях морской воды; электроды, резервуары для хранения, водопровод и лампочки на химических заводах/электролизных предприятиях |
Автоцистерна. Что касается автоцистерн, которые перевозят такие химикаты, как гипохлорит натрия и хромат натрия, то в качестве материала для цистерн используется легкий, высококоррозионностойкий и прочный титан.
Теплообменник. Титан используется как безопасный и экономичный материал для теплообменников, которые эксплуатируются в тяжелых условиях, в том числе при высокой температуре и высоком давлении.
Строительство — архитектура и памятникиБлагодаря легкому весу, долговечности и признанной текстуре материала титан используется для крыш традиционной японской архитектуры, музеев, крыш и экстерьеров куполообразных стадионов и в настоящее время заслужил репутацию нового и лучшего строительного материала.
Функции | Легкий вес, высокая прочность, высокая коррозионная стойкость и окрашиваемость |
---|---|
Примеры целей использования | Кровельные материалы, стеновые и строительные материалы, внутренние и наружные стены, напольные материалы, строительные материалы для окраски, памятники, таблички и перила |
Титан также играет активную роль в производстве автомобилей и мотоциклов. В частности, из деталей мотоциклов именно в глушителях больше всего используется титан. Титан высоко ценится за его термостойкость, прочность и устойчивость к ржавчине в качестве материала для глушителей, используемых в тяжелых условиях.
Функции | Легкий вес, высокая прочность, высокая коррозионная стойкость и высокая термостойкость |
---|---|
Примеры целей использования | Глушители, шатуны, клапаны двигателя и пружины |
Титан используется в более широком спектре приложений в нашей повседневной жизни, включая не только клюшки для гольфа, но и теннисные ракетки, наручные часы, очки, ножи, ювелирные изделия и скульптуры.
Функции | Легкий вес, высокая прочность, модность, высокая коррозионная стойкость и биосовместимость |
---|---|
Примеры целей использования | Оборудование для гольфа, теннисные ракетки, лыжные товары, велосипеды и снаряжение для альпинизма.![]() |
Наручные часы и очки. Титан, обладающий такими свойствами, как легкость, коррозионная стойкость, биосовместимость (т. е. не вызывает аллергии на металл), умеренная упругость, широко используется в качестве материала для оправ стекол. По той же причине он также используется для изготовления наручных часов, а роскошная текстура титана является одним из его преимуществ.
Ювелирные изделия. Титан широко используется в ювелирных изделиях, включая серьги-клипсы, ожерелья, булавки для галстука и запонки, потому что он легкий, не вызывает аллергии на металл, имеет уникальную текстуру и модный вид.
Кухонные ножи и другие ножи. Титан подходит для кухонных ножей, так как не наносит вреда человеческому организму и гигиеничен. Он обладает превосходными свойствами, такими как легкий вес и удобство использования, а титановые ножи могут оставаться острыми в шесть раз дольше, чем ножи из нержавеющей стали.
ЗдоровьеПоскольку титан обладает высокой биосовместимостью и редко вызывает аллергию на металлы, он широко используется в качестве материала для имплантатов, таких как искусственные корни зубов и искусственные кости, и область его применения расширяется.
Функции | Нетоксичность, биосовместимость, высокая коррозионная стойкость и высокая прочность |
---|---|
Примеры целей использования | Материалы для искусственных костей, сердечных клапанов, кардиостимуляторов, хирургических инструментов, корней зубов и сплавов с памятью формы. |
Стоматологические инструменты из титана. В стоматологии используются многие инструменты из титанового сплава, который легче стали. Такие инструменты из титана превосходят инструменты из нержавеющей стали по коррозионной стойкости и прочности.
Искусственные корни зубов. Поскольку титан обладает высокой биосовместимостью и безвреден для организма человека, его используют в качестве материала для искусственных корней зубов.
© 2022 All Rights Reserved.
Материалы и технологии
Все товары на этом сайте разработаны самостоятельно, либо содержат существенные авторские доработки. |
При производстве своего снаряжения используются современные сверхпрочные и легкие материалы, с высочайшей антикоррозионной стойкостью, взаимной совместимостью и современные технологии в обработке.
ТитанВажнейшей особенностью титана как металла являются его уникальные физико-химические свойства: низкая плотность, высокая прочность, твердость и уникальная коррозионная стойкость. У него самое большое отношение прочности к массе среди всех элементов таблицы Менделеева. По коррозионной стойкости титан не уступает платине.
Титан – легкий металл, его плотность составляет всего 4,54 г/см3. Для сравнения – у железа 7,85 г/см3. Титан в полтора раза тяжелей алюминия, но почти в 2 раза легче стали. Однако, занимая по удельной плотности промежуточное положение между алюминием и железом, титан по своим механическим свойствам во много раз их превосходит.
Титан обладает значительной твердостью. По механической прочности титан превосходит железо в 2 раза, а алюминий в 6 раз. Прочность его увеличивается при снижении температуры, чего не отмечается у конкурентов. По удельной прочности он превосходит алюминий в 12 раз и в 4 раза – железо.
Еще одна важная характеристика металла – предел текучести. Чем он выше, тем лучше детали из этого металла сопротивляются эксплуатационным нагрузкам. Предел текучести у титана почти в 18 раз выше, чем у алюминия. 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.
При температурах окружающей среды металл абсолютно инертен. Но при повышении температуры свыше +200°С вещество начинает поглощать водород, изменяя свои характеристики.
Кроме этого титан инертный металл и совместим со многими материалами. Для примера: алюминий в контакте с нержавеющей сталью создает электрохимическую пару и быстро коррозирует в этих условиях. Легкость, прочность, коррозионная стойкость, идеальные свойства для производства оборудования для подводных погружений.
При производстве снаряжения AVL я использую, как технически чистый титан марки ВТ 1-0 (GR2), так и его сверхпрочные сплавы ВТ 6 (GR5), ВТ 16, ВТ 22, ВТ 23 и др., используемые в авиастроении, космической и ракетной областях в силовых и несущих конструкциях.
Раскрой титана производится на современном высокотехнологичном оборудовании посредством гидроабразивной резки по заранее заложенной программе, что полностью исключает его нагрев и изменения в зоне резки.
Нержавеющая сталь
Нержавеющая сталь для этих целей представлена марками стали аустенитного класса AISI 316, отечественный аналог – (08х17н13м2), AISI 304, отечественный аналог – (08Х18Н10) и AISI 321 (08Х18Н10Т).
Все эти стали, по своему составу, могут работать в рабочих средах высокой агрессивности, с кислыми и щелочными средами, в том числе, с агрессивными солевыми растворами.
Свойства и химический состав любой из этих сталей с лихвой и с многократным запасом перекрывают условия эксплуатации дайверского снаряжения.
В большинстве своем использую сталь марки AISI 304.
Сталь AISI 316 это улучшенная версия AISI 304с молибденовой добавкой аналог. В ней добавлен молибден для улучшения тепловой стойкости при высоких температурах, и более лучшей стойкости от питтинговой и щелевой коррозии в хлористой среде.
В дайверском оборудовании эти свойства не востребованы и использую данную сталь стоимостью на 30% дороже, крайне редко и только по запросу.
Сталь AISI 321 (08Х18Н10Т), то же что и AISI 304, но с добавкой титана для улучшения свариваемости. На коррозионную стойкость, данная добавка практически не влияет, при электрохимполировке выдает матовую поверхность.
Раскрой изделий
Резка изделий производится на гидроабразивном стенде по заранее подготовленной компьютерной программе с точностью до +/- 0,1 мм.
При гидроабразивной резке получается более высокое качество реза из-за полного отсутствия термического влияния на материал, что полностью исключает его нагрев и изменения в зоне резки. . Поэтому, несмотря на гораздо большую стоимость, по сравнению с лазерной резкой, выбор пал на неё.
Для титана, в связи с его высокой активностью в нагретом и расплавленном состоянии позволяет полностью избежать температурного воздействия в зоне резки.
Для нержавеющей стали это отсутствие температурного влияния в зоне реза, тем самым предотвращение выгорания легирующих элементов.
Предварительная обработка и доводка.
После резки все изделия проходят доводку. Технологическое скругление кромок проводится на оборудовании по современным технологиям. Затем все изделия проходят механическую шлифовку. Ряд операций выполняется только в ручном режиме.
Финишная полировка.
Для нержавеющей стали – это электрохимическая полировка.
Для титана – это химическая полировка.
Часть изделий, перед окончательной полировкой, проходит дополнительную операцию, для придания поверхности матовой структуры. Затем, изделия маркируются логотипом производителя на лазерном стенде и по желанию заказчика, наносится именная или иная лазерная гравировка.
Окончательный этап работ – это прессовое профилирование изделий.
Для спинок толщиной 8 мм используется гидравлический пресс с усилием 150 тонн.
Компенсаторы плавучести (крылья)
Внешняя камера
Внешняя камера должна быть эластичной, прочной и легкой. Она является силовым каркасом для внутренней камеры и защищает её от внешних повреждений.
При производстве внешних камер AVL используются следующие материалы:
- нейлон 6.6 (аналог кордуры) пр-во Ю Кореи плотностью 1200 Den
Изготавливается из полиамидных нитей (нейлон 6.6 производства компании «DuPont» ) с полиуретановой пропиткой — покрытием изнутри, помимо большой прочности, отличается водоотталкивающими свойствами и лёгкостью. Ткань прочна, не выгорает и устойчива к ультрафиолету.
- сертифицированный нейлон Кордура, производитель фирма INVISTA, плотностью 1000 Den. Этот материал используется только под предварительный заказ.
Для соединения раскроенного материала используется лавсановая нить отечественного производителя (полиэтиленгликольтерефталат, ПЭТФ, ПЭТ, лавсан, дакрон…).
Эти нити предназначены для пошива, парусов, палаток, тентов, непромокаемых костюмов (гидрокостюмов), парашютов, парапланов и снаряжения для дайвинга. Идеально подходят для влажного климата, воды, прочны, не выгорают и устойчивы к ультрафиолету.
Внутренняя камера
Для производства внутренней камеры используется воздуходержащий полиуретан высшего качества, производства Израиль, дублированный 100% нейлоном.
Характеристики материала:
- нейлон плотность 270 гр/м2
- полиуретан, толщина покрытия 0,3 мм.
Раскрой материала произвоится на лазерном стенде с точностью резки до 0,1 мм.
После процесса сварки внутренних камер методом ТВЧ, проводится их проверка на герметичность и тестирование в собранном (штатном) состоянии.
Стропа
Для комплектации снаряжения используется капроновая (полиамидная) стропа отечественного производителя.
Разрывная нагрузка у неё в зависимости от толщины от 2,5 до 3,5 тонн.
Для тех, кто не любит жесткую стропу, есть стропа капроновая мягкая, полиэфирная и полипропиленовая.
Тактильно они мягче и приятней капроновой. По толщине и плотности вполне подходит для подвески.
По разрывной нагрузке полиэфирная и капроновая (полиамидная) стропы идентичны, при том, что коэффициент растяжения полиэфирной стропы ниже, чем у капроновой.
Толщина капроновой стропы – 2,5-2,8 мм, полиэфирной – 2,2-2,4 мм, полипропиленовой — 2,5-2,8 мм.
Все эти стропы (ленты) используется при производстве подвески и баллонных ремней.
Для баллонных ремней так же есть полиэфирная лента (стропа) с вплетением в боковые кромки арамидной (СВМ) нити, известной на западе, как кевлар. Данная стропа гораздо мягче стандартной капроновой, не уступая ей в разрывной нагрузке.
Авторские решения по спинке
Данный конструктив и форма спинки задумана и разработана мной в 2012 году и является чисто моей авторской работой.
В своё время задался целью модернизировать, улучшить эксплуатационные свойства спинки и подогнать сей девайс под себя, так как я это вижу.
Первым делом опустил горизонтальную часть стропы вниз, освободив три отверстия под шпильку. Теперь стропа не мешает шпильке, даёт без труда, манипулировать спаркой или адаптером , +/- (вверх-вниз), не деформирует (перетирает) стропу, отпадает надобность в люверсе на стропе.
Сделал, дополнительно, по две прорези под стропу с каждой стороны на желобе, а так же по две прорези к уже имевшимся в верхней части спинки. Теперь стропа, сквозь щелевые прорези, проходит точно по всем изгибам спинки, сидит на своих местах жестко, не ёрзает, и делает ненужным, так нелюбимый мной люверс, а так же исключает перетирание и деформацию стропы шпилькой.
Желобную часть слегка углубил, что в комплексе с оптимальными углами профиля спинки, гарантированно не дает касания шпильками и барашками шпилек спины.
Предусмотрены дополнительные прорези под баллонные ремни, на случай, если забыл адаптер.
Внизу выполнена 1 прорезь под брасовый ремень шириной 2 дюйма.
Ну, и, наверное, самое главное.
Изменил, углы верхней части спинки, т.е. теперь, плечевые части стропы выходят под углом друг к другу, а также, несколько, увеличил расстояние между ними, что дает больший комфорт.
Теперь плечевые лямки идут под оптимальным углом, что делает подвеску комфортней в пользовании.
Так же, благодаря этому, более равномерно распределяется нагрузка на моностропу в этой части спинки, что увеличивает срок её службы.
Вверху обязательные три отверстия под шпильку, внизу прорезь, что дает большую степень свободы по вертикали при манипуляциях адаптер (баллон), спарка — крыло — спинка до 100 мм по вертикали.
Благодаря этому, а так же грузовой системе и расположению в ней грузов, без труда достигается идеальный баланс в триме.
Кроме того, нижняя сплошная прорезь под шпильку нивелирует погрешности межцентровых расстояний адаптеров и крыльев различных производителей, а также +/- «кривое» расположение шпилек на спарке, что встречается довольно часто в прокатных вариантах.
Круглые отверстия по периметру спинки могут не совпадать по количеству и расположению в зависимости от года выпуска.
Тяжелая спинка (8 мм весом 8 кг) несколько отличается по размеру и количеству отверстий.
Ниже назначение и описание всех отверстий выпускаемых мной спинок.
1. Изменен угол верхней части спинки для равномерной нагрузки на стропу и более комфортному расположению на плечах дайвера.
2. Горизонтальная часть стропы опущена ниже отверстий 8 и введены дополнительные прорези под нее в желобной и верхней части. В результате отпадает необходимость в люверсе, стропа фиксируется более жестко, исключается ее повреждение шпильками, дает возможность сдвинуть ее влево-право в любое время, упрощается самостоятельная замена стропы.
3. Прорези под грузовые карманы AVL (2 кг стандартного груза или 3 кг литого груза в каждый карман).
3. Прорези для крепления независимой спарки.
3; 4. Прорези под грузовые системы AVL (до 12 кг стандартных грузов или 18 кг литых грузов).
5. Отверстия под крепление стандартных карманов на поясной стропе.
6. Отверстия для крепления скоб плавной регулировки стропы.
7. Прорезь под брасовый ремень.
8. Отверстия и прорезь под крепление адаптера и шпилек спарки. За счет 3-х отверстий в спинке и 4-х люверсов на крыле достигается большая степень свободы по размещению крыла по вертикали (до 100 мм), т.е. регулируется баланс.
9. Прорези под баллонные ремни, предпочитающим обходиться без адаптера.
10. Отверстия для крепления мягкой накладки, крепления буя, аргонового баллона поддува, и др.
Титан — Атомный номер — Атомная масса — Плотность титана
Автор
Атомный номер титана
Титан — это химический элемент с атомным номером 22 протонов 10 90 электроны в структуре атома. Химический символ для титана — это Ti .
Поскольку количество электронов отвечает за химическое поведение атомов, атомный номер обозначает различные химические элементы.
Как атомный номер определяет химическое поведение атомов?
Атомная масса титана
Атомная масса титана 47,867 ед.
Обратите внимание, что каждый элемент может содержать больше изотопов. Следовательно, эта результирующая атомная масса рассчитывается на основе встречающихся в природе изотопов и их распространенности.
Единицей измерения массы является атомная единица массы (а.е.м.) . Одна атомная единица массы равна 1,66 х 10 -24 грамм. Одна единая атомная единица массы составляет приблизительно массы одного нуклона (либо отдельного протона, либо нейтрона) и численно эквивалентна 1 г/моль.
Для 12 C атомная масса точно равна 12u, так как по ней определяется единица атомной массы. Для других изотопов изотопная масса обычно отличается и обычно находится в пределах 0,1 ед от массового числа. Например, 63 Cu (29 протонов и 34 нейтрона) имеет массовое число 63, а изотопная масса в его основное состояние ядра составляет 62, u.
Различие между массовым числом и изотопной массой, известное как дефект массы, объясняется двумя причинами:
- Это увеличивает массу ядер с большим количеством нейтронов, чем протонов, относительно шкалы единиц атомной массы, основанной на 12 C с равным количеством протонов и нейтронов.
- Энергия связи между ядрами различается. Ядро с большей энергией связи имеет меньшую полную энергию, поэтому0009 меньшая масса согласно соотношению эквивалентности массы и энергии Эйнштейна E = mc 2 . Для 63 Cu, атомная масса меньше 63, поэтому этот фактор должен быть доминирующим.
Число атомной массы определяет прежде всего атомную массу атомов. Массовое число различно для каждого изотопа химического элемента.
Как атомная масса определяет плотность материалов?
Плотность титана
Плотность титана 4,507 г/см 3 .
Типичные плотности различных веществ при атмосферном давлении.
Плотность определяется как масса на единицу объема . Это интенсивное свойство , которое математически определяется как масса, деленная на объем:
ρ = m/V
вещества, деленное на общий объем (V), занимаемый этим веществом. Стандартная единица СИ — килограммов на кубический метр ( кг/м 3 ). Стандартная английская единица измерения – 90 009 фунтов массы на кубический фут ( фунтов/фут 3 ).
See also: What is Density
See also: Densest Materials of the Earth
Titanium – Properties Summary
Element | Titanium | |
---|---|---|
Atomic Number | 22 | |
Символ | Ti | |
Element Category | Transition Metal | |
Phase at STP | Solid | |
Atomic Mass [amu] | 47.![]() | |
Density at STP [g/cm3] | 4.507 | |
Электронная конфигурация | [AR] 3D2 4S2 | |
Возможные состояния окисления | +2,3,4 | |
+2,3,4 | ||
.0145 | ||
Electronegativity [Pauling scale] | 1.54 | |
1st Ionization Energy [eV] | 6.8282 | |
Year of Discovery | 1791 | |
Discoverer | Gregor, William | |
Thermal свойства | ||
Температура плавления [шкала Цельсия] | 1668 | |
Температура кипения [шкала Цельсия] | 3287 | |
Теплопроводность [W/M K] | 21,9 | |
Удельное тепло [j/g K] | 0,52 | |
Жара слияния [KJ/MOL] | . | 421 |
Titanium in Periodic Table
Hydrogen1H | Helium2He | ||||||||||||||||||
Lithium3Li | Beryllium4Be | Boron5B | Carbon6C | Nitrogen7N | Oxygen8O | Fluorine9F | Neon10Ne | ||||||||||||
Sodium11Na | Magnesium12Mg | Aluminium13Al | Silicon14Si | Phosphorus15P | Sulfur16S | Chlorine17Cl | Argon18Ar | ||||||||||||
Potassium19K | Calcium20Ca | Скандий21Sc | Титан22Ti | Ванадий23V | Chromium24Cr | Manganese25Mn | Iron26Fe | Cobalt27Co | Nickel28Ni | Copper29Cu | Zinc30Zn | Gallium31Ga | Germanium32Ge | Arsenic33As | Selenium34Se | Bromine35Br | Krypton36Kr | ||
Rubidium37Rb | Strontium38Sr | Yttrium39Y | Цирконий40Zr | Ниобий41Nb | Молибден42Mo | Technetium43Tc | Ruthenium44Ru | Rhodium45Rh | Palladium46Pd | Silver47Ag | Cadmium48Cd | Indium49In | Tin50Sn | Antimony51Sb | Tellurium52Te | Iodine53I | Xenon54Xe | ||
Caesium55Cs | Barium56Ba | Lanthanum57La | Гафний72Hf | Тантал73Ta | Вольфрам74W | Рений75Re | Osmium76Os | Iridium77Ir | Platinum78Pt | Gold79Au | Mercury80Hg | Thallium81Tl | Lead82Pb | Bismuth83Bi | Polonium84Po | Astatine85At | Radon86Rn | ||
Francium87Fr | Radium88Ra | Actinium89Ac | Rutherfordium104Rf | Dubnium105Db | Seaborgium106Sg | Bohrium107Bh | Hassium108Hs | Meitnerium109Mt | Darmstadtium110Ds | Roentgenium111Rg | Copernicium112Cn | Nihonium113Nh | Flerovium114Fl | Moscovium115Mc | Livermorium116Lv | Tennessine117Ts | Oganesson118Og | ||
Cerium58Ce | Praseodymium59Pr | Неодим60Nd | Прометий61Pm | Samarium62Sm | Europium63Eu | Gadolinium64Gd | Terbium65Tb | Dysprosium66Dy | Holmium67Ho | Erbium68Er | Thulium69Tm | Ytterbium70Yb | Lutetium71Lu | ||||||
Thorium90Th | Protactinium91Pa | Uranium92U | Нептуний-93Np | Плутоний-94Pu | Америций-95Am | Curium96Cm | Berkelium97Bk | Californium98Cf | Einsteinium99Es | Fermium100Fm | Mendelevium101Md | Nobelium102No | Lawrencium103Lr | ||||||
–
–
–
Choosing Lightweight Metal for Prototype Needs
Всякий раз, когда возникает необходимость рассмотреть материалы для производства деталей, в первую очередь на ум приходят две особенности. Этими особенностями являются прочность и вес материала. Это значительно повышает популярность прочных и легких материалов в самых разных отраслях промышленности. Отсюда необходимость сравнения титана с алюминием.
Каждая отрасль на современном рынке ищет инновационные способы вывода своей продукции на рынок в короткие сроки. Таким образом, они могут выбрать рентабельную обработку металла и максимизировать прибыль. Следовательно, стало важным рассмотреть материалы, которые могут снизить общее потребление энергии. Титан и алюминий — легкие материалы, но по разным причинам. Они также подходят для различных отраслей и приложений.
Поэтому вам необходимо понимать уникальные свойства каждого из этих материалов, чтобы помочь вам принять правильное решение. Чем отличаются свойства алюминия и титана? Какой из них выбрать для своих компонентов? Найдите ответы на эти вопросы, читая эту статью.
Сравнение свойств титана и алюминия И титан, и алюминий соответствуют необходимым требованиям, когда речь идет об отличной термостойкости и коррозионной стойкости.
Сравним свойства этих материалов.
Титан и алюминий : Элементный составЭлементы, присутствующие в этих металлах, влияют на их различные характеристики. К ним относятся вес, коррозионная стойкость и многое другое. Титан содержит различные элементы, такие как водород, азот, кислород, железо, углерод и никель.
Титан является основным элементом, но другие составляющие имеют состав от 0,013 до 0,5%. С другой стороны, алюминиевый материал содержит такие компоненты, как кремний, магний, цинк, марганец, медь, хром, железо и многие другие.
Титан по сравнению с алюминием : Электрическая и теплопроводность Титан не является хорошим проводником электричества, поскольку его проводимость составляет всего около 3,1% от проводимости меди. Поэтому он не используется там, где важна хорошая проводимость. Однако алюминий имеет 64% проводимости меди. Это относительно хороший проводник электричества. Применение алюминия в радиаторах, теплообменниках и кухонной посуде связано с его высокой теплопроводностью по сравнению с титаном.
При измерении титан и алюминий имеют малый вес. Плотность алюминия около 2712 кг/м 3 значительно ниже плотности титана (4500 кг/м 3 ). Алюминий считается более легким, а титан на две трети тяжелее своего алюминиевого аналога. Производственный процесс потребует меньшего количества титана для получения физической прочности алюминия.
Титан и алюминий : Коррозионная стойкость Хотя оба материала обладают отличной коррозионной стойкостью, производители пришли к выводу, что титан более устойчив к коррозии, чем алюминий. Титан более инертен и имеет большую биосовместимость с хорошим применением во многих отраслях промышленности. Алюминий образует слой оксида, чтобы сделать более нереактивные материалы.
Эти два металлических материала для быстрого прототипирования и производства имеют широкий спектр применения. Их приложения дают нам возможные средства для сравнения или дифференциации этих металлов друг от друга. Их применение обсуждается ниже:
Применение титанаБудучи одним из наиболее распространенных металлов на земле, титан находит применение во многих отраслях промышленности. Однако трудности, связанные с обработкой титанового материала из-за его высокой температуры плавления, влекут за собой дополнительные затраты.
С другой стороны, многие компании считают титан низким тепловым расширением и высокой прочностью, а также отличной коррозионной стойкостью. Среди прочего титан имеет следующие применения:
- Аэрокосмическая промышленность — для производства таких деталей, как шасси, гидравлические системы, брандмауэры и другие важные конструкционные детали.
- Сектор здравоохранения — для производства таких продуктов, как зубные имплантаты, хирургические инструменты, хирургические инструменты и многое другое.
- Бытовые и архитектурные — для оправ для очков, частей велосипедов, деталей ноутбуков, огнестрельного оружия и т. д.
- Промышленное применение – например, в производстве клапанов, теплообменников, мишеней для распыления, технологических сосудов и многого другого.
Алюминий — самый распространенный металл на земле; он встречается повсюду. Он практически устойчив к ржавчине благодаря образующемуся на нем тонкому слою оксида алюминия. Этот легкий металл помогает предотвратить поведение ваших деталей как лодочный якорь.
Будучи отличным проводником электричества, алюминий может передавать большое количество тепла. Это делает его очень полезным при производстве таких компонентов, как радиаторы. В целом, алюминий имеет важное применение в аэрокосмической промышленности. Это также отличный выбор для изготовления велосипедных и автомобильных рам.
Кроме того, алюминий имеет несколько сплавов, что значительно улучшает его механические свойства. Кроме того, механическая обработка алюминия актуальна для автомобильной промышленности, особенно когда важным фактором является снижение расхода топлива. Основные области применения алюминия включают следующее:
- Применение в энергетике – сплавы проводников, генераторы, трансформаторы двигателей и т. д.
- Транспортная промышленность – самолеты, морские суда, автомобили, космические корабли и многое другое.
- Предметы домашнего обихода, такие как кухонная утварь
- Машины и оборудование – инструменты, трубы и другие материалы для обработки.
Нет лучшего места для получения услуг быстрого прототипирования с использованием материалов высочайшего качества. У нас есть широкий выбор материалов премиум-класса, включая алюминий и титан, для изготовления прототипов рекламы. Нашей целью всегда является предоставление оптимальных производственных решений и вывод вашего продукта на рынок в кратчайшие сроки.
Наша команда экспертов RapidDirect хорошо разбирается в свойствах различных металлов. Следовательно, мы можем предложить рекомендации и советы экспертов, чтобы гарантировать, что вы принимаете управляемые решения. Загрузите файл с дизайном и получите расценки в течение нескольких секунд.
Титан против. Алюминий : какой металл следует использовать?CNC Материалы, используемые для механической обработки, такие как алюминий и титан, имеют различные свойства, которые делают их пригодными для различных целей. Поскольку отрасли промышленности стремятся сократить потребление энергии и быстрее вывести продукцию на рынок, такие материалы, как титан и алюминий, стали более популярными.
Недавние исследования металлических сплавов и технологий обработки поверхностей показали, что эти два материала обладают свойствами, позволяющими использовать их таким образом, который изначально считался нецелесообразным. Прежде чем сделать выбор между титаном и алюминием, необходимо учитывать несколько факторов. Тем не менее, вы должны отметить, что каждый из этих металлов имеет потенциальные преимущества и недостатки. Эти параметры повлияют на ваш выбор.
Когда дело доходит до выбора металла для обработки, на первое место выходит стоимость производства. Часто изготавливать и отливать алюминий дешевле, чем титан. Алюминий является экономически эффективным металлом для обработки на станках с ЧПУ и многих других методов прототипирования. С другой стороны, титан характеризуется высокой стоимостью добычи и изготовления. Эта высокая стоимость ограничивает его применение, например, на обычном потребительском рынке. Однако, если стоимость титана по сравнению с алюминием не является проблемой, титан является отличным выбором для механической обработки, с другими вещами.
Приложения Что еще более важно, было бы лучше, если бы вы рассмотрели, где вы хотите использовать свой продукт. Будет ли необходимость подвергать компонент разрушающим условиям? Или компонент должен соответствовать определенным стандартам прочности или веса? Принимая во внимание эти и многие другие факторы, вы сделаете свой выбор.
Хотя свойства алюминия и титана делают их полезными для нескольких применений, они также имеют уникальные области применения. Например, титан находит более широкое применение в аэрокосмической отрасли, компонентах спутников, медицине, арматуре и морских компонентах. С другой стороны, вы часто найдете алюминий в велосипедных и автомобильных рамах, электрических проводниках, небольших лодках, радиаторах и других устройствах с высокой теплопроводностью.
Обрабатываемость Ваш выбор металлического материала также будет зависеть от геометрии вашего окончательного прототипа. Он также определяет метод обработки титана по сравнению с алюминием, который вы будете использовать при изготовлении своей детали. Как правило, алюминий легче обрабатывать и обрабатывать, чем титан, с которым сложнее работать. Следовательно, алюминий будет идеальным высококачественным выбором, когда требуется быстрое производство деталей.
Это еще один важный фактор, который следует учитывать при выборе между титаном и алюминием для производства деталей. Учитывайте сложность геометрии вашего дизайна. Независимо от выбранного материала механическая обработка может быть ограничена из-за сложной геометрической формы. Поэтому удаление излишков материала может быть неизбежным. В таком случае производители предпочитали более недорогой алюминий титану. Иногда производители могут начать прототипирование с алюминия, прежде чем перейти на титан для крупносерийного производства.
Эстетические требования Хотя отделка поверхности может быть частью вашего дизайна, для некоторых фрезерованных отделок может потребоваться использование определенных цветов. Титан имеет серебристую поверхность, которая выглядит темнее на свету. С другой стороны, алюминий серебристо-белый. В зависимости от материала поверхности он может варьироваться от серебристого до тускло-серого.
Часто задаваемые вопросы – Титан против. Алюминий
Титан Vs. Алюминий, какой металл выбрать?
Оба этих металла по-разному используются в разных отраслях промышленности. Иногда вы обнаружите, что они ценны в тех же условиях. Ваш выбор металлического материала для прототипирования будет зависеть от области применения конечного продукта. Другие соображения включают стоимость, прочность, обрабатываемость и многое другое.
Как отличить титан от титана? Алюминий?
Титан намного тверже алюминия. Следовательно, алюминий имеет тенденцию стираться небольшими каплями при шлифовании, а титан — нет. Кроме того, вы также можете различать их, используя соответствующие цвета. Алюминий варьируется от серебристо-белого до тускло-серого на разных поверхностях, в то время как титан больше похож на темно-серебристый металл.
Что из титана или алюминия служит дольше?
Оба материала обладают повышенной прочностью, и вы можете использовать их в течение более длительного времени. Тем не менее, титан имеет преимущество перед алюминием, когда речь идет о жесткости и долговечности. Компоненты из титана могут служить годами без признаков износа. Его улучшенная коррозионная стойкость и способность выдерживать нагрузки позволяют ему служить дольше.
Заключение Титан и алюминий — два важнейших металлических материала в производстве прототипов. Свойства алюминия и титана делают их универсальным выбором для применения в различных отраслях промышленности. В этой статье сравнивались различные свойства титана и алюминия. Вы также должны учитывать различные факторы, прежде чем выбрать любой из этих металлов. Если вам нужна дополнительная помощь, RapidDirect всегда готов помочь. Свяжитесь с нами сегодня.
WebWISER — Домашний
WISER — это система, предназначенная для оказания помощи аварийно-спасательным службам при инцидентах с опасными материалами. WISER предоставляет широкий спектр информации об опасных веществах, в том числе поддержка идентификации, физические характеристики, информация о здоровье человека и советы по сдерживанию и подавлению. Для начала настройте свой профиль и выберите элемент ниже. Известные вещества Поиск вещества в базе данных известных веществ WISER. Помогите определить химическое вещество Определите неизвестное химическое вещество на основе его физических свойств, симптомов воздействия, окружающей среды и других критериев. Инструменты Ознакомьтесь с общими инструментами и справочными материалами. Последние новости
WebWISER лучше всего просматривать в следующих браузерах (указанная версия или выше): Internet Explorer 9, Firefox 26, Safari 7 или Google Chrome 30. WISER также доступен как отдельное приложение для ПК и различных мобильных платформ. включая устройства iOS и Android. Посетите домашнюю страницу WISER для бесплатных загрузок и получения дополнительной информации о WISER. | Другие ресурсы для чрезвычайных ситуаций с химическими веществами в NLM
Other Chemical Emergency Resources
|
Рабочая лошадка Металлы для обработки, 3D-печати
Спинка
Материалы
Материалы по услугам
Литье под давлениемОбработка с ЧПУ3D-печатьЛистовой металл
Материалы по типу
Пластмассы, Металлы, Эластомеры
Ссылки по теме
Смолы, поставляемые заказчиком, Цвета
Руководство по альтернативам материалов для литья под давлением
Боретесь с нехваткой термопластичных материалов? Мы создали подробное руководство по заменителям смолы для АБС, поликарбоната, полипропилена и других формованных термопластов.
Скачать
Ресурсы
Советы по дизайну Руководства и отчеты о тенденциях Истории успеха Вспомогательные средства дизайна Вебинары и выставки
Блог Видео Часто задаваемые вопросы Преподаватели и студенты Глоссарий
Отрасли Медицинский Аэрокосмическая промышленность Автомобильный Бытовая электроника Промышленное оборудование
О нас
Кто мы Почему Протолабс? Исследования и разработки Награда за крутую идею Партнерские отношения Устойчивое развитие и социальное воздействие
Карьера Инвесторы Места Нажимать Закупки
Свяжитесь с нами
Proto Labs, Inc.
5540 Pioneer Creek Dr.
Maple Plain, MN 55359
СШАТелефон: 877.479.3680
Факс: 763.479.2679
E: [email protected]Лучшее в своем классе онлайн-предложение
включает производственный анализ, помогающий повысить технологичность изготовления деталей.
В своем предложении вы также можете настроить количество и материал и увидеть изменения цен в режиме реального времени.
Узнать больше
Получить предложениеВойти
Подбор материалов
Опубликовано 4 октября 2019 Автором Стив Коник
Когда вы думаете о команде мечты о характеристиках материалов для деталей, на ум приходят легкий вес и прочность. Естественно, алюминий и титан тоже. Оба материала имеют другие важные характеристики, такие как превосходная устойчивость к коррозии и термостойкость. С помощью 3D-печати или обработки с ЧПУ эти два металла оказались невероятно универсальными для изготовления деталей в различных отраслях промышленности.
Алюминий и титан легкие, но по разным причинам. Низкий удельный вес алюминия (2,7 г/см3) означает, что он значительно легче аналогов, таких как сталь, которая примерно в три раза тяжелее. Хотя титан примерно на две трети тяжелее алюминия, присущая ему прочность означает, что вам нужно меньше его. На самом деле, вам нужна часть количества титана, чтобы получить ту же физическую прочность, что и с алюминием. Титан используется, например, в авиационных реактивных двигателях, а также в космических кораблях. Его прочность и малый вес снижают затраты на топливо.
Алюминиевый сплав, используемый в процессе DMLS, содержит кремний и магний, что позволяет создавать детали со свойствами материала, превосходящими свойства литых под давлением аналогов.
Свойства материалов алюминия и титана
В этой таблице представлен технический обзор типов алюминия и титана, которые мы предлагаем для DMLS и механической обработки.
Если у вас возникли проблемы с получением руководства, загрузите его здесь.
Загрузите наше краткое руководство, чтобы получить реалистичный снимок отделки поверхности, которая возможна на обработанных пластиковых и металлических деталях.
United States of AmericaAfghanistanÅland IslandsAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua and BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBolivia, Plurinational State ofBonaire, Sint Eustatius and SabaBosnia and HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Indian Ocean TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCayman IslandsCentral African RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Keeling) IslandsColombiaComorosCongoCongo, the Democratic Republic of theCook IslandsCosta RicaCôte d’IvoireCroatiaCubaCuraçaoCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland Мальвинские островаФарерские островаФиджиФинляндияФранцияФранцузская ГвианаФранцузская ПолинезияФранцузские южные территорииГабонГамбияГрузияГерманияГанаГибралтарГрецияГренландияГренадаГваделупаГуамГватемалаГернсиГуин eaGuinea-BissauGuyanaHaitiHeard Island and McDonald IslandsHoly See (Vatican City State)HondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIran, Islamic Republic ofIraqIrelandIsle of ManIsraelItalyJamaicaJapanJerseyJordanKazakhstanKenyaKiribatiKorea, Democratic People’s Republic ofKorea, Republic ofKuwaitKyrgyzstanLao People’s Democratic RepublicLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacaoMacedonia, the Former Yugoslav Republic ofMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesia, Federated States ofMoldova, Republic ofMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorthern Mariana ОстроваНорвегияОманПакистанПалауПалестина, Государство ПанамаПапуа-Новая ГвинеяПарагвайПеруФилиппиныПиткэрнПольшаПортугалияПуэрто-РикоКатарРеюньонРумынияРоссийская ФедерацияРуандаСен-БартельмиСент-Элена, остров Вознесения и Тристан-да-Кунья aint Kitts and NevisSaint LuciaSaint Martin (French part)Saint Pierre and MiquelonSaint Vincent and the GrenadinesSamoaSan MarinoSao Tome and PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSint Maarten (Dutch part)SlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Georgia and the South Sandwich IslandsSouth SudanSpainSri LankaSudanSuriNameSvalbard and Jan MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyrian Arab RepublicTaiwan, Province of ChinaTajikistanTanzania, Объединенная Республика ТаиландТимор-ЛештиТогоТокелауТонгаТринидад и ТобагоТунисТурцияТуркменистанОстрова Теркс и КайкосТувалуУгандаУкраинаОбъединенные Арабские ЭмиратыВеликобританияМалые отдаленные острова СШАУругвайУзбекистанВануатуВенесуэла, Боливарианская РеспубликаВьетнамВиргинские острова, Британские Виргинские острова, СШАЗамбабаУоллис и ФутунаЗападная Сага0005
Я согласен получать сообщения электронной почты, содержащие обновления службы и советы по дизайну от Protolabs и ее дочерних компаний.
Алюминий по сравнению с Титаном
Поскольку оба материала обладают высокой прочностью и малым весом, важно учитывать другие отличия при выборе сплава для ваших деталей.
- Прочность/Вес: В критических ситуациях, когда на счету каждый грамм, но вам нужны прочные детали, лучше всего подойдет титан. Медицинские компоненты из титана, сложные спутниковые компоненты, приспособления и кронштейны — все они имеют успех именно по этой причине.
- Стоимость: Алюминий — самый экономичный металл для механической обработки или 3D-печати. Несмотря на то, что титан увеличивает стоимость, он по-прежнему может повышать ценность. Более легкие детали обеспечивают экономию топлива при транспортировке, а титановые детали просто служат дольше.
- Термические свойства: Применения, требующие высокой теплопроводности, такие как радиаторы, выиграют от алюминия. Для высокотемпературных применений высокая температура плавления титана дает преимущества в тех областях, где термостойкость является приоритетом, например, в компонентах аэрокосмических двигателей.
- Коррозионная стойкость: И алюминий, и титан обладают отличной коррозионной стойкостью.
Коррозионная стойкость титана и отсутствие реактивности делают его наиболее биосовместимым металлом, поэтому он отлично подходит для медицинских применений, таких как хирургические инструменты. Ti 6-4 также хорошо выдерживает соленую среду и часто используется в морской технике.
Применение алюминия
Алюминий повсюду — это самый распространенный металл на планете. Тонкий слой оксида алюминия, образующийся на нем при контакте с воздухом, делает его практически не подверженным коррозии, а его малый вес помогает вашим деталям не действовать как лодочный якорь. Хотя алюминий обычно не реагирует на кислоты, он имеет тенденцию к коррозии в щелочной (основной) среде.
Как правило, алюминий используется в самолетах и строительных материалах, например, в ненесущих каркасах. В частности, 6061 — это выбор для рам велосипедов, баллонов для акваланга, рыболовных катушек, небольших лодок и рам транспортных средств. Более прочные свойства 7075 делают его идеальным для форм для пластмасс и инструментов, а также для корпусов самолетов. И если вы ищете хороший электрический проводник, алюминий может это сделать. Он обладает отличной способностью передавать тепло, что делает его идеальным для радиаторов.
Алюминиевый сплав, используемый в нашем процессе прямого лазерного спекания металлов (DMLS), AlSi10Mg, содержит кремний и магний. Он часто используется для литья и больше всего похож на сплав серии 3000, учитывая добавление магния в качестве основного легирующего элемента. Свойства алюминия, напечатанного на 3D-принтере, превосходят свойства литого под давлением алюминия, за исключением меньшего удлинения при разрыве.
Применение титана
Титан также является одним из самых распространенных металлов на Земле, но его температура плавления настолько высока, что его трудно переработать в пригодный для использования продукт. Это основная причина, почему он дороже других металлов. Детали из титана требуют дополнительных затрат, поскольку их трудно обрабатывать. Титан известен своей прочностью и имеет высокое отношение прочности к весу. Он также предлагает отличную коррозионную стойкость и столь же плохой электрический проводник.
Одним из плюсов титана является низкое тепловое расширение. С температурой плавления около 3000 градусов по Фаренгейту (1660 градусов по Цельсию) при воздействии тепла он лучше сохраняет свою форму. Более того, вместо того, чтобы поглощать тепло, титан любит его отражать, поэтому вы найдете его в окнах с низким E, отражая теплые инфракрасные лучи солнца.
С точки зрения внешнего вида, цвет титана меняется в зависимости от степени его изменения. Он может варьироваться от тускло-серого в необработанном виде до блестящего серебристого в гладком виде. Титан, используемый в нашем процессе DMLS, представляет собой Ti 6Al4V, более известный как Ti 6-4. Он имеет механические свойства, подобные отожженному Ti сорта 23, и обладает исключительной прочностью на растяжение.
Обработка алюминия популярна в автомобильной промышленности, где уменьшение веса является ключом к экономии топлива и минимизации влияния на производительность, например, этот натяжитель для Litens Automotive.
Зачем обрабатывать алюминий и титан?
Токарно-фрезерные станки с ЧПУ — это проверенные временем способы изготовления деталей из алюминия и титана. Процессы выполняются быстро — детали часто производятся менее чем за день — и они соблюдают допуски +/- 0,005 дюйма (0,13 мм). Если вам нужен прототип детали быстро, алюминий выделяется своей низкой стоимостью и высоким качеством. Однако механическая обработка несколько ограничена с точки зрения геометрии, поэтому чрезвычайно сложные конструкции требуют другого решения, такого как DMLS, независимо от того, какой материал вы выберете.
Фактор, о котором вы, возможно, не подумали при выборе материала, — это отходы механической обработки. Фрезерование лишнего материала подходит для недорогого алюминия, но не для дорогого титана. Из-за этого инженеры часто выбирают для изготовления прототипов алюминий, а затем переходят на титан для производства деталей.
Почему 3D-печать алюминия и титана?
DMLS — это процесс аддитивного производства. Используя плавящийся лазер для сварки порошкового металла, он формирует детали слой за слоем. Основное преимущество DMLS заключается в том, что вы можете создавать детали невероятно сложной геометрии, такие как соты и сетчатые структуры. Механическая обработка просто не может сравниться с гибкостью дизайна DMLS, независимо от того, какой металл.
Одно из преимуществ 3D-печати титана, о котором вы, возможно, и не подозревали, связано со стоимостью титана. Использование порошка означает, что у вас практически нет отходов металла. Более того, хотя производственные затраты при использовании DMLS несколько выше, детали обеспечивают ценность благодаря сочетанию прочности и снижения веса. И дополнительный бонус? DMLS позволяет объединять отдельные части сборок в одну прочную деталь. Это экономит время сборки и уменьшает ваш список материалов (BOM).
За дополнительной помощью обращайтесь к инженеру по приложениям Protolabs по телефону 877-479.-3680 или [email защищен]. Чтобы начать свой следующий дизайн-проект сегодня, просто загрузите 3D-модель CAD, чтобы получить интерактивное предложение в течение нескольких часов.
Метки: производство, материалы, металл, ЧПУ обработка, ДМЛС
Металлургия титана и его сплавов
Металлургия титана и его сплавовHKDH Бхадешия
Чистый титан
Чистый титан плавится при 1670 o С и имеет плотность
4,51 г см -3 . Поэтому он должен идеально подходить для использования в
компоненты, которые работают при повышенных температурах, особенно там, где большие
необходимо соотношение прочности и веса. Титан может загореться и нанести серьезный ущерб
условиях, когда он трется о другие металлы при повышенных температурах. Это
что ограничивает его применение в суровых условиях авиадвигателей, в регионах, где
температура не превышает 400 или С.
Последствия титанового пожара в авиадвигатель. Лезвия из никелевого сплава сгорели. Фотография предоставлена доктором М. Хикс, РР. |
Тем не менее мировое производство титана очень невелико, сотни тысяч тонн, что сопоставимо, скажем, со сталью на уровне 750 миллионов тонн в год. 80% всего титана Произведенный используется в аэрокосмической промышленности. Пружины подвески автомобиля можно легко сделать из титан с большим снижением веса, но титан недоступен в больших необходимом количестве и, конечно, не по цене, требуемой для автомобиля Приложения. Целевая цена на титаний должна быть снижена примерно до 30% от его актуальное значение для серьезного применения в автомобилях массового рынка.
Чистый титан обладает отличной коррозионной стойкостью и широко используется
в химической промышленности. Имеется пассивная оксидная пленка, которая делает его
особенно устойчив к коррозии в окислительных растворах. коррозия
стойкость может быть дополнительно улучшена путем добавления палладия (0,15 мас. %), который
облегчает выделение водорода на катодных участках, так что анодный и
баланс катодных реакций в пассивной области
Чистый титан обладает отличной коррозионной стойкостью и широко используется в химической промышленности. Имеется пассивная оксидная пленка, которая делает его особенно устойчив к коррозии в окислительных растворах. коррозия стойкость может быть дополнительно улучшена путем добавления палладия (0,15 мас.%), который облегчает выделение водорода на катодных участках, так что анодный и катодные реакции уравновешиваются в пассивной области. Диаграмма представляет собой график зависимости потенциала от плотности тока. Катодная реакция представляет собой выделение водорода, представленное прямыми линиями (сплошная ≡Ti, пунктирная ≡Ti-Pd). Плотность тока коррозии определяется точкой пересечения анодной и катодной кривых. |
На большинстве химических заводов используются стальные сосуды, плакированные титаном. титан часто связывают взрывом. Титановые конденсаторные трубки
используется на электростанции и в опреснительной установке.
Кристаллическая структура титана при температуре окружающей среды и давлении плотноупакованный гексагональный (α) с отношением c/a , равным 1,587. Скольжение возможно на пирамидальной, призматической и базисной плоскостях в плотно упакованные направления. Примерно при 890 o C титан подвергается аллотропному преобразованию в объемно-центрированную кубическую β фаза, которая остается стабильной до температуры плавления.
Кристаллическая структура α-титана. | Кристаллическая структура β-титана. | Плоскости скольжения в α-титан |
Легирование титана
Все элементы в диапазоне 0,85-1,15 атомного радиуса
из титанового сплава замещения и обладают значительной растворимостью в
титан. Элементы с атомным радиусом менее 0,59 радиуса Ti
занимают интерстициальные сайты, а также обладают значительной растворимостью ( напр. Н, Н,
О, С). Легкость, с которой растворенные вещества растворяются в титане, затрудняет
проектирование дисперсионно-твердеющих сплавов. Бор имеет аналогичный, но больший радиус
чем C, O, N и H; поэтому можно индуцировать борид титана
осадки. Осадки меди
также возможно в соответствующих сплавах.
График меры атомной радиус против электроотрицательности Полинга для элементов. Заметьте, есть много элементы такого же размера, как титан, а B, H, N, O и C попадают в промежуточный диапазон правил Юма-Розери. |
Легирующие элементы можно разделить на категории в зависимости от их действия на стабильность α- и β-фазы. Таким образом, Al, O, N и Ga все α-стабилизаторы. Mo, V, W и Ta являются β-стабилизаторами.
Cu, Mn, Fe, Ni, Co и H также являются β-стабилизаторами, но образуют эвтектоид. Эвтектоидная реакция часто бывает вялой (т.к. замещающих атомов) и подавляется.
Фазовые диаграммы для титановых сплавов.![]() |
Молибден и ванадий оказывают наибольшее влияние на β стабильность и являются обычными легирующими элементами. Вольфрам добавляют редко из-за его высокая плотность. Cu образует TiCu 2 , что делает сплавы стареющие и термообрабатываемые; такие сплавы используются как листовые материалы. Обычно его добавляют в концентрациях менее 2,5 мас.% в коммерческих сплавах.
Zr, Sn и Si являются нейтральными элементами.
Межстраничные объявления
Они не подходят должным образом и вызывают изменения в параметрах решетки. Водород является наиболее важным междоузлием. Объемно-центрированный кубический Ti имеет три октаэдрических междоузлия на атом, тогда как c.p.h. Ти имеет один на атом. Поэтому последние больше, так что растворимость O, N, и C намного выше в α-фазе.
Титан способен поглощать до 60 ат.% водорода, который также можно удалить
отжиг в вакууме. Водород входит в тетраэдрические отверстия, которые больше в ОЦК. чем
c. p.h. Таким образом, растворимость водорода больше в
β. Энтальпия растворения водорода в Ti отрицательна (ΔH<0).
Как показано на графике справа, растворимость фактически уменьшается с температурой. Это контрастирует с железом, которое показывает противоположную тенденцию.
Из-за этой характеристики титан является материалом-кандидатом на первая стенка магнитоупорных термоядерных реакторов. На основе водорода плазма не вредна, так как при 500 o C и давлении 1 Па Ti не набирает достаточное количество водорода для охрупчивания. Дополнительный особенностью является то, что Ti сопротивляется набуханию из-за нейтронного повреждения.
Достаточно большая концентрация водорода вызывает осаждение
гидриды. TiH 1,5-2,0 имеет решетку Cubic-F и ее
осадки вызывают охрупчивание из-за объемного расширения примерно
18%. В вершинах трещин имеются области гидростатического напряжения, где
формируется преимущественно, что приводит к значительному увеличению роста трещины
скорость, примерно в 50 раз во время утомления.
Гидридную реакцию также можно использовать для обратимого хранения водорода:
Отношение энергии к массе такой ячейки примерно в десять раз меньше, чем у бензин.
Одной из проблем этого метода хранения водорода является то, что образование гидрида сопровождается значительное объемное расширение, которое, в свою очередь, может привести к охрупчиванию сплава. Аморфные сплавы титан в этом отношении лучше, так как они образуют гидриды и все же обратимо приспосабливают большие количества водорода за счет расширения расстояние до ближайшего соседа. Титан и цирконий металлургически подобны. Последние также образуют гидриды.
Zr-Ti Фаза Лавеса Ti 0,24 Zr 0,76 (Ni 0,55 Mn 0,3 V 0,065 Fe 0,085 найдено) 1 0,085 ) для реверсивного размещения почти 1,5% водорода по массе с номиналом батареи каких-то 440 мАч г -1 .
Специальные сплавы
α-сплавы
Сплавы α легко свариваются и относительно прочны даже при криогенных температурах. Помимо Zr и Sn основным легирующим элементом является алюминий.
комбинированный эффект выражается как:
Если это превышает примерно 9 мас.%, то могут быть вредные реакции осаждения (обычно Ti 3 X, которые имеет упорядоченную в.п.п. структура).
Наличие небольшого количества более пластичной β-фазы в почти α-сплавы выгодны для термической обработки и способность ковать. Таким образом, сплавы могут содержать около 1 мас.% Mo , т.е.
, где Zr и Sn дают твердые укрепление раствора.
Ti-5Al-2,5Sn вес.% представляет собой α-сплав, который коммерчески доступен во многих формах. Поскольку он стабилен в условиях α, его нельзя упрочнить термической обработкой. Поэтому он не особенно прочен, но легко поддается сварке. Ударная вязкость при криогенных температурах увеличивается, когда концентрации кислорода, углерода и азота уменьшаются для получения варианта, обозначенного 9.0067 ELI , что означает сверхнизких межстраничных объявлений . Тот факт, что прочность увеличивается при низких температурах без какого-либо ухудшения ударной вязкости, делает сплав особенно подходящим для изготовления криогенных емкостей для хранения, например, содержащих жидкий водород.
Представленные выше результаты относятся к слитку Ti-5Al-2,5Sn ELI , который был прокован при 1473 К (максимум), выдержан при 1073 К в течение 2 часов, а затем охлажден на воздухе. Изменчивость данных по прочности является отражением положения, из которого образец для испытаний был извлечен из кованой заготовки. Данные предоставлены Национальным институтом материаловедения Японии. |
Микроструктура сплава Ti-5Al-2,5Sn ELI в заготовке диаметром 160 мм (Национальный институт материаловедения, Япония). Он состоит в основном из α с небольшим количеством β. |
Сплавы, близкие к α
Разработан сплав, близкий к α, с хорошими свойствами при повышенных температурах. (Т<590 или С):
Добавлен ниобий для устойчивости к окислению, а углерод для обеспечения более высокой температуры. диапазон, в котором сплав представляет собой смесь α+β, чтобы облегчить термомеханическая обработка. Именно этот сплав используется в производстве авиадвигателей. диски и заменили диски, сделанные из гораздо более тяжелых суперсплавов на основе никеля. Финал микроструктура сплава состоит из равноосных первичных α-зерен, Widmanstätten α-пластины, разделенные β-фазой.
α+β сплавы
Большинство сплавов α+β обладают высокой прочностью и формуемостью, и
содержат 4-6 мас.% β-стабилизаторов, что позволяет существенно
количество β, которое должно быть сохранено при гашении из
β→α+β фазовые поля, напр. Ти-6Ал-4В. Al уменьшает плотность, стабилизирует и укрепляет
α, в то время как ванадий обеспечивает большее количество более пластичных
β-фаза для горячей обработки. Этот сплав, на долю которого приходится около половины всех
производимого титана, популярен благодаря своей прочности (1100 МПа), сопротивлению ползучести при
300 o C, сопротивление усталости и способность к литью.
Типичная микроструктура сплава Ti-6V-4Al, масс. %, охлажденного из области α-фазы для получения видманштеттовой β. Микрофотографии взяты из проекта DoITPoMS, любезно предоставлены Биллом Клайном. |
Одной из трудностей с β-фазой, которая имеет объемно-центрированную кубическую кристаллическую структуру, является что, как и ферритный чугун, он имеет температуру вязко-хрупкого перехода. Переход температура, как правило, выше комнатной температуры, с преобладанием раскола при температуре окружающей среды. температуры.
Разработан вариант порошковой металлургии Ti-6Al-4V, содержащий небольшие концентрации бора и углерода, с примерно на 25% более высокими прочностью и модулем, но значительно меньшей пластичностью. Сплав содержит стабильные выделения TiB, которые предотвращают рост зерен во время операций горячей обработки (Adv. Mater. Proc., Oct 2005, p.9).
Жаропрочные β-сплавы
Пожары титана могут иногда возникать в авиационных двигателях или в теплообменниках на основе титана. используется в химической промышленности.
Добавление хрома в концентрациях, превышающих 10 мас.%, помогает улучшить жаростойкость титановых сплавов. Сплав Ti-35V-15Cr мас.%, имеет достаточное количество хрома стойкость к горению в среде авиационных двигателей при температурах примерно до 510 o °С. хром не эффективен в бинарных сплавах Ti-Cr, где он не способствуют образованию сплошной пленки защитного оксида.
Закалка от β
Закалка β-фазы приводит к образованию г.к.п. α’ мартенсит. Это не особенно сложно, и количество количество оставшегося β в микроструктуре в виде растворенного вещества концентрация увеличивается, а М S Температура снижается.
, а габитусная плоскость мартенсита близка к {3 3 4} β .
Мартенситный
преобразование из β. Обратите внимание, что для всех составов превращение подавляется ниже равновесной фазовой границы α+β/β. Это связано с неравновесной природой мартенсита.![]() |
β→ω Преобразование
ω – метастабильная фаза, образующаяся из β в сплавах на основе титана, цирконий и гафний. Это важно, потому что его формирование обычно приводит к ухудшение механических свойств. В сплавах Ti-Nb на его образование влияет сверхпроводимость. Превращение в ω бездиффузионное, происходит ниже T 0 температуры и часто не может быть подавлена даже закалкой при 11000 К с -1 . Его присутствие вызывает диффузные полосы на электронограммах β-фаза. Полосы становятся более интенсивными и искривленными в зависимости от температуры или температуры. концентрация растворенного вещества увеличивается. Кроме того, увеличивается электрическое сопротивление формы ω.
Превращение β→ω обратимо и бездиффузионно, но не мартенситный в классическом смысле, так как нет формы инвариантной плоской деформации деформация. Однако это связано с скоординированным движением атомов.
Объемно-центрированную кубическую (ОЦК) кристаллическую структуру β можно представить как стопку
{111} β плоскостей в последовательности укладки . …ABCABC…. . Обратите внимание, что эти самолеты
не плотно упакованы в ОЦК структуру. Преобразование β → ω
происходит при прохождении волны продольного смещения вдоль <111>, что вызывает B и C врезаются друг в друга, не затрагивая A . Укладка
таким образом, последовательность меняется на …AB’AB’AB’…. , в котором плоскости B’ имеют удвоенную плотность
атомов как плоскостей A . …AB’AB’AB’…. укладка соответствует ω гексагональной кристаллической структуре с c/a около
0,6. Атомы в плоскости В’ имеют тригональную координацию, подобную таковой в
графит, и связь становится частично ковалентной. Это приводит к увеличению
электрическое сопротивление. Продольные волны смещения ответственны за
появление полос на электронограммах.
(a) Волна смещения, связанная с
преобразование β в ω. Плоскости A не затрагиваются, так как они лежат в
узлы. (б) Полосы на электронограмме при ω-превращении.![]() |
Алюминиды титана
Самый удачный из алюминидов имеет пластинчатую структуру, состоящую из чередующиеся слои шестиугольной Ti 3 Al α 2 соединение и тетрагональный TiAl или γ.
Тетрагональный TiAl, γ. Кино. | Проекция кристаллической структуры вдоль оси z . Шестигранник Ti 3 Al α 2 . Числа представляют дробные координаты вдоль оси z . | Шестигранник Ti 3 Al α 2 .Movie. |
Пластичность при растяжении составляет около 4-6% при температуре окружающей среды. γ-алюминид, как правило,
более пластичный. Плотность около 4,5 г см 2 , а алюминий делает алюминид более устойчивым к горению. сплавы
были тщательно изучены для аэрокосмических и автомобильных турбокомпрессоров, потому что
их высокой прочности, низкой плотности и сопротивления ползучести. γ-фаза
формы с наиболее плотно упакованной плоскостью, параллельной базисной плоскости
α 2 :
Пластинчатый микроструктура является прямым следствием этого отношения ориентации.
Ti-48Al ат.%: пластинчатый микроструктура чередующихся слоев α 2 и γ (Ким и Маруяма, 2001) |
Применение титана и его сплавов
- Компьютеры, автомобили, авиадвигатели и т. д.
- Фильмы, демонстрирующие различные приложения.
- Оксигенирование и электродеоксигенирование Ti-6Al-4V
Каталожные номера
- Улучшенная емкость хранения водорода Аморфные сплавы TiZrNiCu, Materials Transactions JIM 42 (2001) 2133-2135, X. Го, Л. Ма и А. Иноуэ.
- Водород в титане, International Journal of Hydrogen Energy, 24 (1999) 565-576, О. Н. Сенков и Ф. Х. Фрус.
- Фазовые превращения в системе Ti-6Al-4V-H,
Журнал металлов, 54 (2002) 68-71,
Дж.
И. Кази, Дж. Рахим, О. Н. Сенков и Ф. Х. Фроуз.
- Двойник во время ползучести в TiAl, Acta Materialia, 49 (2001) 2635-2643, Х. Ю. Кима и К. Маруяма.
Домашняя страница группы ПТ | Алгоритмы материалов |
Плотность двуокиси титана, плотность двуокиси титана
ФР-761 Рутиловая марка пластического назначения
Применение: Маточная смесь, профили, плиты, трубы полиолефиновые, ПВХ, АБС, ПС, цветная паста для кожи
ФР-767 Рутиловая марка общего назначения
Применение: Лакокрасочные материалы для внутренних и наружных работ, порошковые краски, цветные красители, системы пластмасс
Диоксид титана имеет массу 4,26 грамма на кубический сантиметр или 4260 кг на кубический метр, т. е. плотность диоксида титана равна 4260 кг/м³.
В имперской или американской системе измерения плотность равна 265,943 фунта на кубический фут [фунт/фут³] или 2,46 унции на кубический дюйм [унция/дюйм³] .
Температура плавления диоксида титана (ТП): Диоксид титана меняет свое состояние с твердого на жидкое при 1855°C (3371°F или 2128,15K) из жидкости в газ при 2750°C (4982°F или 3023,15K)
Также известен как: Рутил.
Молекулярная формула: TIO2
Элементы: кислород (O), титан (Ti)
Молекулярная масса: 79,865 г/моль Молярная объем: 18.748 Cm³/моль . Плотность диоксида титана г см3 = 4,26 г/см³ Номер (CAS RN): 13463-67-7
Плотность диоксида титана в нескольких выбранных единицах измерения плотности:
Плотность диоксида титана G ML = 4,26 г/мл
Плотность диоксида титана G мм3 = 0,00426 г/мм
Плотность диоксида титана 9 260 кг/м 30 LBINITIC Dioxide LB in3 = 0,153313131392929292929292921 гг. Плотность диоксида титана фунт фут3 = 265,943112156 фунт/фут³ Значения плотности диоксида титана, сгруппированные по массе и представленные как значение плотности, единица плотности
65,74 г/см³ 65 741,85 г/дм³ 1 861 601,78 г/фут³ 1 077,32 г/дюйм³ 65 741 846,78 г/м³ 0,07 г/мм³ 50 263 247,97 г/ярд³ 65 741,85 г/л 16 435,46 г/метр c 986. 13
г/метрическая столовая ложка 328,71 г/метрическая чайная ложка 65,74 г/мл 15 553,75 г/США c 1 943,99 г/жидкая унция 248 859,96 г/галлон США 31 107,5 г/пт 62 214,99 г/кварт США 972.11 г/столовая ложка США 324,04 г/американская чайная ложка 4,26 г/см³ 4 260 г/дм³ 120 629,77 г/фут³ 69.81 г/дюйм³ 4 260 000 г/м³ 0 г/мм³ 3 257 003,7 г/ярд³ 4 260 г/л 1 065 г/метрическая c 63,9 г/метрическая столовая ложка 21,3 г/метрическая чайная ложка 4,26 г/мл 1 007,87 г/США c 125,97 г/жидкая унция 16 125,85 г/галлон США 2 015,73 г/пт 4 031,46 г/кварт США 62,99 г/столовая ложка 21 г/ч. л.