Atomová hmotnost titanu. Titanový kov
Vysokopevnostní kov s mnoha jedinečnými vlastnostmi. Původně se používal v obranném a vojenském průmyslu. Rozvoj různých vědních oborů vedl k širšímu použití titanu.
Titan v konstrukci letadel
Kromě vysoké pevnosti se titan vyznačuje také lehkostí. Tento kov je široce používán v konstrukci letadel. Titan a jeho slitiny jsou díky svým fyzikálním a mechanickým vlastnostem nenahraditelným konstrukčním materiálem.
Zajímavý fakt: do 60. let se titan používal hlavně k výrobě plynových turbín pro letecké motory. Později se kov začal používat při výrobě dílů pro konzoly letadel.
Dnes se titan používá k výrobě potahu letadel, nosných prvků, dílů motoru a dalších.
Titan ve vědě o raketách a vesmírných technologiích
Na otevřeném prostranství je jakýkoli předmět vystaven velmi nízkým i vysokým teplotám. Kromě toho existuje také záření a částice, které se pohybují vysokou rychlostí.
Na materiály, které vydrží všechno obtížné podmínky patří ocel, platina, wolfram a titan. U řady indikátorů se dává přednost druhému kovu.
Titan při stavbě lodí
Při stavbě lodí se titan a jeho slitiny používají k pokovování lodí, jakož i při výrobě dílů pro potrubí a čerpadla.
Nízká hustota titanu umožňuje zvýšit manévrovatelnost lodí a současně snížit jejich hmotnost. Vysoká odolnost proti korozi a erozi kovu přispívá ke zvýšení životnosti (díly nerezavějí a nepoškozují se).
Také navigační zařízení jsou vyrobena z titanu, protože tento kov má také slabé magnetické vlastnosti.
Titan ve strojírenství
Slitiny titanu se používají při výrobě trubek pro zařízení pro výměnu tepla, turbínové kondenzátory, vnitřní povrchy komíny.
Díky svým vysokým pevnostním vlastnostem umožňuje titan prodloužit životnost zařízení a ušetřit na opravách.
Titan v ropném a plynárenském průmyslu
Trubky ze slitiny titanu vám pomohou dosáhnout hloubky vrtání 15-20 km. Jsou vysoce odolné a nedeformují se tolik jako jiné kovy.
Dnes se titanové výrobky úspěšně používají při vývoji hlubinných ropných a plynových polí. Ohyby, trubky, příruby, adaptéry atd. Jsou vyrobeny z vysoce pevného kovu. Navíc korozní odolnost titanu vůči mořské vodě hraje obrovskou roli pro vysoce kvalitní provoz.
Titan v automobilovém průmyslu
Nižší hmotnost v automobilovém průmyslu pomáhá snižovat spotřebu paliva a tím snižovat emise. A tady přichází na pomoc titan a jeho slitiny. Pro automobily (zejména závodní) jsou pružiny, ventily, šrouby, převodové hřídele a výfukové systémy vyrobeny z titanu.
Titan ve výstavbě
Díky své schopnosti odolat většině známých negativní faktory prostředí našel titan uplatnění ve stavebnictví. Používá se pro vnější opláštění budovy, opláštění sloupů, jako střešní krytiny, římsy, podhledy, spojovací prvky atd.
Titan v medicíně
A v medicíně zaujímalo obrovské místo výrobky z titanu a jeho slitin. Tento silný, lehký, hypoalergenní a odolný kov se používá k výrobě chirurgických nástrojů, protéz, zubních implantátů a intraosézních fixátorů.
Titan ve sportu
Díky stejné pevnosti a lehkosti je titan oblíbený při výrobě sportovního vybavení. Tento kov se používá k výrobě dílů pro jízdní kola, golfové hole, cepíny, vybavení pro turistiku a horolezectví, čepele pro brusle, potápěčské nože, pistole (sportovní střelba a vymáhání práva).
Titan ve spotřebním zboží
Peří a peří jsou vyrobeny z titanu kuličková pera, šperky, hodinky, nádobí a zahradní náčiní, pouzdra na mobilní telefony, počítače, televizory.
Zajímavé: zvony jsou vyrobeny z titanu. Mají krásný a neobvyklý zvuk.
Jiná použití pro titan
Mimo jiné má oxid titaničitý široké použití. Používá se jako bílý pigment pro výrobu barev a laků. Tento bílý prášek má vysokou krycí schopnost, tj. schopen zablokovat jakoukoli barvu, na kterou je aplikován.
Když se na povrch papíru nanáší oxid titaničitý, získává vysokou tisknutelnost a hladkost.
Jedná se o označení E171 na obalech žvýkačka a čokolády indikují přítomnost oxidu titaničitého. Kromě toho se tato směs používá k barvení krabových tyčinek, dortů, léků, krémů, gelů, šamponů, mletého masa, nudlí a zesvětlení mouky a glazury.
Titanový plech - válcovaný a titanový plech VT1-0, VT20, OT4.
Titan (Titan), Ti, - chemický prvek IV skupiny periodického systému
prvky DI Mendělejev. Sériové číslo 22, atomová hmotnost 47,90. Zahrnuje
5 stabilních izotopů; byly také získány uměle radioaktivní izotopy.
V roce 1791 našel anglický chemik W. Gregor v písku z města Menacan
(Anglie, Cornwall) nová „země“, kterou nazval Menacanova. V roce 1795
Německý chemik M. Klairot objevil dosud neznámou zemi v rutilovém minerálu, jehož kov nazval Titanium [v řečtině. titáni mytologie jsou dětmi Uranu (Nebe) a Gaie (Země)]. V roce 1797 Klaproth prokázal identitu této země objevem W. Gregora. Čistý titan izoloval v roce 1910 americký chemik Hunter redukcí chloridu titaničitého sodíkem v železné bombě.
Být v přírodě
Titan je jedním z nejběžnějších prvků v přírodě
obsah v zemské kůře je 0,6% (hmotnostních). Nalezeno hlavně
ve formě oxidu titaničitého nebo jeho sloučenin - titaničitany. Známo shora
60 minerálů, mezi něž patří i titan. Vyskytuje se také v půdě, v
zvířata a rostlinné organismy. Ilmenit FeTiO3 a
rutil TiO2 je hlavní surovinou pro výrobu titanu. V
strusky z tavení získávají na důležitosti jako zdroj titanu
titan-magnetit a ilmenit.
Fyzikální a chemické vlastnosti
Titan existuje ve dvou stavech: amorfní - tmavě šedý prášek, hustota 3,392 - 3,395 g / cm3 a krystalický, hustota 4,5 g / cm
3. U krystalického titanu jsou známy dvě modifikace s bodem
přechod při 885 ° (pod 885 ° stabilní šestihranný tvar, nad -
krychlový); t ° pl. OK. 1680 °; t balíků nad 3000 °. Titan aktivně absorbuje plyny (vodík, kyslík, dusík), díky nimž je velmi účinný
křehký. Technický kov je vhodný pro práci za tepla pod tlakem. Dokonale čistý kov lze válcovat za studena. Titan se na vzduchu za běžných teplot nemění; při zahřátí vytváří směs oxidu titaničitého a nitridu titanu. V proudu kyslíku během červeného tepla se oxiduje na oxid titaničitý. Reaguje s uhlíkem při vysokých teplotách,
křemík, fosfor, síra atd. Odolný vůči mořské vodě, kyselině dusičné,
vlhký chlor, organické kyseliny a silné alkálie. Rozpouští se do
kyselina sírová, chlorovodíková a fluorovodíková, nejlépe ve směsi HF a HNO3
... Přidání oxidačního činidla ke kyselinám chrání kov před korozí, když
pokojová teplota. Ve sloučeninách vykazuje valenci 2, 3 a 4. Nejstabilnější a mají největší praktický význam Sloučeniny Ti (IV). Nejméně stabilní deriváty Ti (II). Sloučeniny Ti (III) jsou stabilní v roztoku a jsou silnými redukčními činidly. S kyslíkem titan dává amfoterní oxid titaničitý, oxid titaničitý a oxid titaničitý, které mají
základní charakter, stejně jako některé meziprodukty oxidy a peroxid TiO3
... Tetravalentní halogenidy titanu, s výjimkou TiCl4 -
krystalická tělesa, tavitelná a těkavá ve vodném roztoku, jsou hydratovaná, náchylná k tvorbě komplexních sloučenin, z nichž je v technice a analytické praxi důležitý fluorotitaničnan draselný K2TiF6. Velmi důležité jsou karbid TiC a nitrid TiN - látky podobné kovu, které se liší vysokou tvrdostí (karbid titanu je tvrdší než karborund), žáruvzdorným (TiC, t ° 3140 °; TiN, t ° 3200 °) a dobrým
elektrická vodivost.
Příjem
Sloučeniny titanu se v průmyslu používaly na počátku 20. století.
Organizace výroby titanu sahá až do roku 1946 (10 m3 bylo roztaveno v roce 1948, 72OO tun v roce 1954 a asi 20 000 tun v roce 1955). Způsob přijímání je založen na
redukce chloridu titaničitého kovovým hořčíkem v atmosféře
argon nebo helium. Kompaktní kov se získává přetavením v obloukových pecích.
Vysoce čistý kompaktní kov vytvořený tepelnou disociací
tetrajodid titaničitý. Obnova TiCI4 má velký význam
sodík místo hořčíku.
1metal.com Hutní tržiště 1metal.com stručné informace o Titan a jeho slitiny ukrajinských společností na platformě pro obchodování s kovy 1metal.com 4,6 hvězdy na základě 95
Titan a jeho slitinyTitanrozšířený v zemské kůře, kde obsahuje asi 6%, a pokud jde o prevalenci, řadí se na čtvrté místo za hliník, železo a hořčík. Průmyslová metoda jeho těžby však byla vyvinuta až ve 40. letech 20. století. Díky pokroku v oblasti letadel a raketové techniky se intenzivně rozvíjela výroba titanu a jeho slitin. To je způsobeno kombinací takových cenných vlastností titanu, jako je nízká hustota a vysoká měrná pevnost (s in / r × G), odolnost proti korozi, vyrobitelnost při tlakovém zpracování a svařitelnosti, odolnost proti chladu, nemagnetické vlastnosti a řada dalších cenných fyzikálních a mechanických vlastností uvedených níže.
Fyzikální vlastnosti mechanické vlastnosti titan (VT1-00)
| Hustota r, kg / m 3 | 4,5 × 10 –3 |
| Teplota tání T pl , ° C | 1668 ± 4 |
| Koeficient lineární roztažnosti a × 10 –6, stupně –1 | 8,9 |
| Tepelná vodivost l, W / (m × deg) | 16,76 |
| Pevnost v tahu s, MPa | 300–450 |
| Podmíněné mez kluzu s 0,2 , MPa | 250–380 |
| Specifická síla (s v / r × g) × 10 –3, km | 7–10 |
| Prodloužení d,% | 25–30 |
| Relativní zúžení Y,% | 50–60 |
| Normální modul pružnosti E10–3, MPa | 110,25 |
| Tažný modul G10–3, MPa | 41 |
| Poissonův poměr m, | 0,32 |
| Tvrdost HB | 103 |
| Rázová pevnost KCU, J / cm 2 | 120 |
Titan má dvě polymorfní modifikace: titan s šestihrannou uzavřenou mřížkou s tečkami a\u003d 0,296 nm, s\u003d 0,472 nm a vysokoteplotní modifikace b-titanu s kubickou mřížkou na střed těla s tečkou a\u003d 0,332 nm při 900 ° C. Teplota polymorfní a "b transformace je 882 ° C.
Mechanické vlastnosti titanu významně závisí na obsahu nečistot v kovu. Existují intersticiální nečistoty - kyslík, dusík, uhlík, vodík a substituční nečistoty, mezi něž patří železo a křemík. I když nečistoty zvyšují pevnost, současně prudce snižují plasticitu a nejsilnější negativní účinek mají intersticiální nečistoty, zejména plyny. Se zavedením pouze 0,003% H, 0,02% N nebo 0,7% O ztratí titan svoji schopnost plastické deformace a rozpadne se křehce.
Vodík je obzvláště škodlivý křehkost vodíku slitiny titanu. Vodík vstupuje do kovu během tavení a následného zpracování, zejména při moření polotovarů. Vodík je špatně rozpustný v a-titanu a tvoří lamelární částice hydridu, což snižuje houževnatost a je zvláště negativní při zkouškách opožděného lomu.
Průmyslová metoda výroby titanu spočívá ve zvýhodnění a chloraci titanové rudy, po které následuje její redukce z chloridu titaničitého kovovým hořčíkem (hořčíková termická metoda). Získané touto metodou titanová houba (GOST 17746-79) se v závislosti na chemickém složení a mechanických vlastnostech vyrábějí následující značky:
TG-90, TG-100, TG-110, TG-120, TG-130, TG-150, TG-T B (viz tabulka 17.1). Čísla znamenají tvrdost podle Brinella HB, T B - tvrdá.
Pro získání monolitického titanu se houba rozemele na prášek, lisuje a slinuje nebo přetavuje v obloukových pecích ve vakuu nebo v atmosféře inertního plynu.
Mechanické vlastnosti titanu se vyznačují dobrou kombinací pevnosti a tažnosti. Například komerčně čistý titan třídy VT1-0 má: s b \u003d 375–540 MPa, s 0,2 \u003d 295–410 MPa, d ³ 20% a podle těchto charakteristik není horší než řada uhlíkových a Cr-Ni ocelí odolných proti korozi.
Vysoká tažnost titanu ve srovnání s jinými kovy s mřížkou hcp (Zn, Mg, Cd) je vysvětlena velkým počtem skluzu a twinningových systémů kvůli nízkému poměru s/a\u003d 1,587. To je zjevně spojeno s vysokou odolností titanu a jeho slitin za studena (podrobněji viz kap. 13).
Když teplota stoupne na 250 ° C, pevnost titanu se sníží téměř dvakrát. Tepelně odolné slitiny Ti se však v oblasti měrné pevnosti v teplotním rozsahu 300–600 ° C nevyrovnají; při teplotách nad 600 ° C jsou slitiny titanu horší než slitiny na bázi železa a niklu.
Titan má nízký modul normální pružnosti ( E \u003d 110,25 GPa) - téměř 2krát méně než u železa a niklu, což komplikuje výrobu tuhých konstrukcí.
Titan je jedním z reaktivních kovů, ale má vysokou odolnost proti korozi, protože na jeho povrchu se vytváří stabilní pasivní film TiO 2, který je pevně vázán na základní kov a vylučuje jeho přímý kontakt s korozivním médiem. Tloušťka tohoto filmu obvykle dosahuje 5–6 nm.
Díky oxidovému filmu titan a jeho slitiny nekorodují v atmosféře, ve sladké a mořské vodě, jsou odolné proti kavitační korozi a korozi stresem, stejně jako vůči organickým kyselinám.
Výroba produktů z titanu a jeho slitin má řadu technologických vlastností. Vzhledem k vysoké chemické aktivitě roztaveného titanu se jeho tavení, odlévání a obloukové svařování provádí ve vakuu nebo v atmosféře inertních plynů.
Při technologickém a provozním ohřevu, zejména nad 550–600 ° C, je nutné přijmout opatření k ochraně titanu před oxidací a nasycením plyny (alfa vrstva) (viz kapitola 3).
Titan je za horka dobře natlakovaný a za studena uspokojivý. Je snadno válcovaný, kovaný, lisovaný. Titan a jeho slitiny jsou dobře svařeny odporovým a argonovým obloukem, což zajišťuje vysokou pevnost a tažnost svařovaného spoje. Nevýhodou titanu je špatná obrobitelnost v důsledku tendence k adhezi, nízká tepelná vodivost a špatné antifrikční vlastnosti.
Hlavním účelem legování slitin titanu je zvýšení pevnosti, tepelné odolnosti a korozní odolnosti. Slitiny titanu s hliníkem, chromem, molybdenem, vanadem, manganem, cínem a dalšími prvky jsou široce používány. Legující prvky mají velký vliv na polymorfní transformace titanu.
Tabulka 17.1
Jakost, chemické složení (%) a tvrdost titanové houby (GOST 17746-79)
| Ti, ne méně | Tvrdost HB, 10/1500/30, nic víc |
||||||||
Tabulka 17.2
Druhy a chemické složení (%) tvářených slitin titanu (GOST 19807-91)
| Označení | ||||||||||||||
Poznámka. Součet dalších nečistot ve všech slitinách je 0,30%, ve slitině VT1-00 - 0,10%.
Tvar struktury a následně vlastnosti slitin titanu jsou rozhodujícím způsobem ovlivněny fázovými transformacemi spojenými s polymorfismem titanu. Na obr. 17.1 ukazuje schémata stavových diagramů „prvek legující titan“, odrážející dělení legujících prvků podle povahy jejich vlivu na polymorfní transformace titanu do čtyř skupin.
a - Stabilizátory (Al, O, N), které zvyšují teplotu polymorfní transformace a «b a rozšiřují škálu pevných roztoků na bázi a-titanu (obr. 17.1, a). S ohledem na křehký účinek dusíku a kyslíku má pro legování titanu praktický význam pouze hliník. Je hlavním legujícím prvkem ve všech průmyslových slitinách titanu, snižuje jejich hustotu a tendenci k vodíkovému křehnutí a také zvyšuje jejich pevnost a modul pružnosti. Slitiny se stabilní α-strukturou nejsou kaleny tepelným zpracováním.
Izomorfní b-stabilizátory (Mo, V, Ni, Ta atd.), Které snižují teplotu a «b-transformace a rozšiřují rozsah pevných roztoků na bázi b-titanu (obr. 17.1, b).
E-ektektoidotvorné b-stabilizátory (Cr, Mn, Cu atd.) Mohou tvořit intermetalické sloučeniny typu TiX s titanem. V tomto případě po ochlazení prochází fáze b eutektoidní transformací b ® a + TiX (obr. 17.1, v). Většina
b-stabilizátory zvyšují pevnost, tepelnou odolnost a tepelnou stabilitu slitin titanu, což poněkud snižuje jejich plasticitu (obr. 17.2.). Kromě toho lze slitiny se strukturami (a + b) a pseudo-b kalit tepelným zpracováním (kalení + stárnutí).
Neutrální prvky (Zr, Sn) významně neovlivňují teplotu polymorfní transformace a nemění fázové složení slitin titanu (obr. 17.1, r).
Polymorfní transformace b ® a -transformace může nastat dvěma způsoby. Při pomalém ochlazování a vysoké mobilitě atomů k němu dochází podle obvyklého difúzního mechanismu s tvorbou polyedrické struktury pevného řešení. Při rychlém ochlazení nastává podle difúzního martenzitického mechanismu s vytvořením jehlicovité martenzitické struktury, označené при nebo s vyšším stupněm dopingu ¢. Krystalová struktura a, a ¢, a ¢ ¢ je prakticky stejného typu (hcp), avšak mřížky a ¢ a a ¢ jsou zkreslenější a stupeň zkreslení se zvyšuje se zvyšováním koncentrace legujících prvků. Existují informace [1], že mřížka fáze a ¢ ¢ je pravděpodobnější kosočtverečná než šestihranná. Během stárnutí se z fází a ¢ a ¢ ¢ uvolňuje b-fáze nebo intermetalická fáze.
Postava: 17.1. Stavové diagramy systémů "Prvek legující Ti" (diagramy):
a) „Ti-a-stabilizátory“;
b) "Ti-izomorfní b-stabilizátory";
v) „B-stabilizátory tvořící Ti-eutektoidy“;
r) „Ti-neutrální prvky“
Postava: 17.2. Vliv legujících prvků na mechanické vlastnosti titanu
Na rozdíl od martenzitu uhlíkových ocelí, což je intersticiální řešení a vyznačuje se vysokou pevností a křehkostí, je titan martenzit substitučním řešením a kalení slitin titanu na martenzit a ¢ vede k mírnému vytvrzení a není doprovázeno prudkým poklesem tažnosti .
Fázové transformace, ke kterým dochází při pomalém a rychlém ochlazování slitin titanu s různým obsahem b-stabilizátorů, jakož i výsledné struktury se odrážejí v generalizovaném diagramu (obr. 17.3). Platí pro izomorfní b-stabilizátory (obr. 17.1, b) a s určitou aproximací pro b-stabilizátory tvořící eutektoidy (obr. 17.1, v), protože k rozkladu eutektoidů v těchto slitinách dochází velmi pomalu a lze jej zanedbávat.
Postava: 17.3. Schéma změn fázového složení slitin "Ti-b-stabilizátor" v závislosti na rychlosti
chlazení a kalení z oblasti b
Při pomalém ochlazování slitin titanu, v závislosti na koncentraci b-stabilizátorů, lze získat struktury: a, a + b nebo b.
Při kalení v důsledku martenzitické transformace v teplotním rozsahu M n – M k (znázorněno tečkovanou čarou na obr. 17.3) je třeba rozlišovat čtyři skupiny slitin.
První skupina zahrnuje slitiny s koncentrací prvků stabilizujících b až do C 1, tj. Slitiny, které mají po kalení z oblasti b výhradně strukturu ¢ (a ¢ ¢). Po zchlazení těchto slitin z teplot oblasti (a + b) v rozmezí od polymorfní transformace do T 1, jejich struktura je směsí fází a ¢ (a ¢ ¢), aab, a po kalení z teplot pod T cr mají strukturu (a + b).
Druhou skupinu tvoří slitiny s koncentrací legujících prvků od C 1 do C cr, ve kterých po kalení z oblasti b nedojde ke konci martenzitické transformace a mají strukturu a ¢ (a ¢ ¢ ) a b. Slitiny této skupiny po kalení z teplot od polymorfní transformace do T cr mají strukturu a ¢ (a ¢ ¢), aab, a od teplot pod T cr - struktura (a + b).
Kalení slitin třetí skupiny koncentrací prvků stabilizujících b z C cr na C 2 z teplot b-oblasti nebo z teplot od polymorfní transformace do T 2 je doprovázen transformací části fáze b do fáze w a slitiny tohoto typu po kalení mají strukturu (b + w). Slitiny třetí skupiny po kalení z teplot pod T 2 mají strukturu (b + a).
Slitiny čtvrté skupiny po kalení z teplot nad polymorfní transformací mají výlučně b-strukturu a z teplot pod polymorfní transformací - (b + a).
Je třeba poznamenat, že transformace b ® b + w může nastat jak během kalení slitin s koncentrací (C cr – C 2), tak během stárnutí slitin s koncentrací vyšší než C 2, které mají metastabilní b fázi. V každém případě je přítomnost w-fáze nežádoucí, protože silně křehne slitiny titanu. Doporučené způsoby tepelného zpracování vylučují jeho přítomnost v průmyslových slitinách nebo jeho vzhled za provozních podmínek.
U slitin titanu se používají následující typy tepelného zpracování: žíhání, kalení a stárnutí a také chemické tepelné zpracování (nitridace, silikonizace, oxidace atd.).
Žíhání se provádí u všech slitin titanu za účelem dokončení formování struktury, vyrovnání strukturní a koncentrační nehomogenity a mechanických vlastností. Teplota žíhání by měla být vyšší než teplota rekrystalizace, ale nižší než teplota přechodu do stavu b ( T nn), aby se zabránilo růstu zrna. Aplikovat konvenční žíhání, dvojité nebo izotermické (ke stabilizaci struktury a vlastností), neúplný (ke zmírnění vnitřního stresu).
Vytvrzování a stárnutí (tepelné zpracování kalením) je použitelné pro slitiny titanu se strukturou (a + b). Principem kalicího tepelného zpracování je získat během kalení metastabilní fáze b, a ¢, a ¢ ¢ a jejich následný rozklad s uvolňováním dispergovaných částic a - a b -fází na umělé stárnutí... V tomto případě závisí vytvrzovací účinek na typu, množství a složení metastabilních fází, jakož i na disperzi částic a - a b - fáze vzniklých po stárnutí.
Chemické tepelné zpracování se provádí za účelem zvýšení tvrdosti a odolnosti proti opotřebení, odolnosti proti „zadření“ při práci za třecích podmínek, únavové pevnosti a také ke zlepšení odolnosti proti korozi, tepelné odolnosti a tepelné odolnosti. Nitridace, silikonizace a některé typy difúzní metalizace mají praktické aplikace.
Slitiny titanu mají ve srovnání s běžným titanem vyšší pevnost, a to i při vysokých teplotách, při zachování dostatečně vysoké tažnosti a odolnosti proti korozi.
Stupně a chemické složení domácích
slitiny (GOST 19807-91) jsou uvedeny v tabulce. 17.2.
Podle výrobní technologie se slitiny titanu dělí na deformovatelné a odlévané; úrovní mechanických vlastností - pro slitiny nízká pevnost a zvýšená tažnost, průměrný síla, vysoká pevnost; podle podmínek použití - na odolný proti chladu, teplu, korozi . Díky své schopnosti vytvrzovat tepelným zpracováním se dělí na kalitelné a nevyztužený, podle struktury v žíhaném stavu - na slitiny a -, pseudo-a -, (a + b) -, pseudo-b - a b (tabulka 17.3).
Jednotlivé skupiny slitin titanu se liší hodnotou koeficientu podmíněné stabilizace Kb, který ukazuje poměr obsahu b-stabilizujícího legovacího prvku k jeho obsahu ve slitině kritického složení s cr. Pokud slitina obsahuje několik prvků stabilizujících b, jejich Kbje shrnuto.
< 700 MPa, a to: a - slitiny jakostí VT1-00, VT1-0 (technický titan) a slitiny OT4-0, OT4-1 (systém Ti-Al-Mn), AT3 (systém Ti-Al s malými přísadami Cr, Fe, Si, B) související s pseudo-a-slitinami s malým množstvím b-fáze. Pevnostní charakteristiky těchto slitin jsou vyšší než u čistého titanu kvůli nečistotám ve slitinách VT1-00 a VT1-0 a mírnému legování stabilizátory a- a b ve slitinách OT4-0, OT4-1, AT3 .
Tyto slitiny se vyznačují vysokou tažností v horkém i studeném stavu, což umožňuje získat všechny druhy polotovarů: fólie, pásky, plechy, desky, výkovky, výlisky, profily, trubky atd. Mechanické vlastnosti polotovary z těchto slitin jsou uvedeny v tab. 17.4–17.6.
Tabulka 17.3
Klasifikace slitin titanu podle struktury
| Slitinová skupina | Slitina slitiny |
| VT1-00, VT1-0, VT5, VT5-1, PT-7M |
|
| Pseudo-slitiny | OT4-0, OT4-1, OT4, VT20, AT3 |
| (a + b) - martenzitická třída ( Kb= 0,3–0,9) | VT6S, VT6, VT14, VT8, VT9, PT-3V, VT3-1, AT3 |
| (a + b) - slitiny přechodného stupně ( Kb= 1,0–1,4) | |
| Pseudo-b-slitiny ( Kb= 1,5–2,4) | VT35 *, VT32 *, VT15 |
| b - Slitiny ( Kb= 2,5–3,0) |
* Zkušené slitiny.
Tabulka 17.4
Mechanické vlastnosti plechů ze slitiny titanu (GOST 22178-76)
| Titanové stupně | Ukázková podmínka | Tloušťka plechů, | Maximální síla, s, MPa | Prodloužení, d,% |
| Žíhaný | ||||
| St. 6.0-10.5 | ||||
| St. 6.0-10.5 | ||||
| Žíhaný | ||||
| St. 6.0-10.5 | ||||
| St. 6.0-10.5 | ||||
| St. 6.0-10.5 | ||||
| 885 (885–1080) | ||||
| Žíhaný | 885 (885–1050) | |||
| St. 5.0-10.5 | 835 (835–1050) | |||
| Temperované a | ||||
| St. 7,0-10,5 | ||||
| Žíhaný | 930 (930–1180) | |||
| St. 4.0-10.5 | ||||
| Žíhaný | 980 (980–1180) | |||
| St. 4.0-10.5 | ||||
Poznámka. Hodnoty v závorkách platí pro plechy s vysokou povrchovou úpravou.
Tabulka 17.5
Mechanické vlastnosti tyčí ze slitin titanu (GOST 26492–85)
| Slitina slitiny | stav | Průměr tyče, | Omezit | Relativní | Relativní | Šokovat |
| Žíhaný | ||||||
| Žíhaný | ||||||
| Žíhaný | 885 (905–1050) | |||||
| 835 (835–1050) | ||||||
| Vytvrzený a starý | ||||||
| Žíhaný | ||||||
| Vytvrzený a starý | ||||||
| Žíhaný | 930 (980–1230) | |||||
| 930 (930–1180) | ||||||
| 980 (980–1230) | ||||||
| 930 (930–1180) | ||||||
| 980 (1030–1230) | ||||||
| 930 (980–1230) | ||||||
| Žíhaný | 885 (885–1080) | |||||
| 865 (865–1080) | ||||||
| Vytvrzený a starý | ||||||
| Žíhaný | 885 (930–1130) | |||||
| 885 (885–1130) | ||||||
| 1030 (1080–1230) | ||||||
| 1030 (1080–1280) | ||||||
Poznámka. Údaje v závorkách platí pro pruhy vyšší kvality.
Tabulka 17.6
Mechanické vlastnosti desek ze slitiny titanu (GOST 23755-79)
| Slitina slitiny | stav | Tloušťka desky, | Maximální pevnost v MPa | Prodloužení d,% | Relativní zúžení y,% | Rázová pevnost KCU, J / cm 2 |
| Bez | ||||||
| Žíhaný | ||||||
| Žíhaný | ||||||
| Temperovaný a starý | ||||||
| Žíhaný | ||||||
| Bez tepelného zpracování | ||||||
Kování, zápustkové kování a lisování plechů, válcování, lisování se provádí v horkém stavu podle režimů uvedených v tabulce. 17.7. Konečné válcování, lisování, tažení a další operace se provádějí ve studeném stavu.
Tyto slitiny a výrobky z nich vyrobené jsou podrobeny pouze žíhání podle režimů uvedených v tabulce. 17.8. Uvolnit vnitřní napětí vyplývající z mechanické zpracování, lisování plechů, svařování atd., používá se neúplné žíhání.
Tyto slitiny jsou dobře svařovány tavným svařováním (argonový oblouk, ponorný oblouk, elektrostruskové) a kontaktním (bodovým, válečkovým) svařováním. Při tavném svařování je pevnost a tažnost svařovaného spoje prakticky stejná jako u základního kovu.
Odolnost těchto slitin proti korozi je vysoká v mnoha prostředích (mořská voda, chloridy, zásady, organické kyseliny atd.), S výjimkou roztoků HF, H 2 SO 4, HCl a některých dalších.
Aplikace. Tyto slitiny jsou široce používány jako konstrukční materiály pro výrobu téměř všech druhů polotovarů, dílů a konstrukcí, včetně svařovaných. Jejich nejúčinnější použití je v leteckém a kosmickém inženýrství, v chemickém inženýrství, v kryogenním inženýrství (tabulka 17.9.), Stejně jako v jednotkách a strukturách pracujících při teplotách do 300-350 ° С.
Tato skupina zahrnuje slitiny s pevností v tahu s in \u003d 750–1000 MPa, a to: a - slitiny jakostí VT5 a VT5-1; pseudo-slitiny jakostí OT4, VT20; (a + b) slitiny tříd PT3V a VT6, VT6S, VT14 v žíhaném stavu.
Slitiny VT5, VT5-1, OT4, VT20, PT3V, VT6S, které obsahují malé množství b-fáze (2–7% b-fáze v rovnovážném stavu), nepodléhají kalení a jsou používány v žíhaném stavu. Slitina VT6S se někdy používá v tepelně tvrzeném stavu. Slitiny VT6 a VT14 se používají jak v žíhaném, tak v tepelně vytvrzeném stavu. V druhém případě se jejich pevnost zvýší na více než 1000 MPa a bude se o nich uvažovat v části věnované vysoce pevným slitinám.
Uvažované slitiny si spolu se zvýšenou pevností zachovávají uspokojivou tažnost ve studeném stavu a dobrou tažnost v horkém stavu, což umožňuje získat z nich všechny druhy polotovarů: plechy, pásy, profily, výkovky, výlisky , trubky atd. Výjimkou je slitina VT5, z níž se kvůli nízké technologické plasticitě nevyrábí plechy a desky. Režimy práce za tepla tlakem jsou uvedeny v tabulce. 17.7.
Tato kategorie slitin představuje hlavní část výroby polotovarů používaných ve strojírenství. Mechanické vlastnosti hlavních polotovarů jsou uvedeny v tabulce. 17.4–17.6.
Všechny slitiny střední pevnosti se dobře svařují se všemi typy svařování použitými pro titan. Pevnost a tažnost tavného svařovaného spoje se blíží pevnosti a tažnosti základního kovu (u slitin VT20 a VT6S je tento poměr 0,9–0,95). Po svařování se doporučuje nedokonalé žíhání, aby se uvolnilo vnitřní napětí při svařování (tabulka 17.8).
Obrobitelnost těchto slitin je dobrá. Korozní odolnost ve většině korozivních prostředí je podobná jako u technického titanu VT1-0.
Tabulka 17.7
Žhavé pracovní režimy slitin titanu
| Slitina slitiny | Režim kování ingotu | Režim předběžného kování | Stiskněte režim děrování | Režim děrování kladiva | Režim |
|||||||||
| teplota | tloušťka, | teplota | teplota | teplota | teplota |
|||||||||
| konec | konec | konec | konec |
|||||||||||
| Všechno | ||||||||||||||
| 40–70 | ||||||||||||||
| 40–70 | ||||||||||||||
| 40–50** | ||||||||||||||
| 40–50** | ||||||||||||||
| 850 | 40–50** | |||||||||||||
| Všechno | ||||||||||||||
* Stupeň deformace pro jedno zahřátí,%.
** Deformace v oblasti (a + b).
*** Deformace v oblasti b.
Tabulka 17.8
Žíhací režimy slitin titanu
| Slitina slitiny | Teplota žíhání, ° С. | Poznámka |
|
| Povlečení na postel | Tyče, výkovky, výlisky, |
||
| 445-585 ° C * |
|||
| 445-585 ° C * |
|||
| 480-520 ° C * |
|||
| 520-560 ° C * |
|||
| 545-585 ° C * |
|||
| Izotermické žíhání: ohřev na 870–920 ° С, udržování, chlazení na 600–650 ° С, chlazení pecí nebo přenos do jiné pece, udržování po dobu 2 hodin, chlazení na vzduchu |
|||
| Dvojité žíhání, udržování na 550–600 ° С po dobu 2–5 h. U energetických částí je žíhání na 850 ° С povoleno chlazení vzduchem |
|||
| 550-650 ° C * |
|||
| Žíhání je povoleno podle následujících režimů: 1) zahřívání na 850 ° C, udržování, chlazení pecí až na 750 ° C, udržování po dobu 3,5 hodiny, chlazení na vzduchu; 2) zahřátí na 800 ° C, udržování po dobu 30 minut, chlazení pomocí trouby na 500 ° C, poté na vzduchu |
|||
| Dvojité žíhání, udržování na 570–600 ° С - 1 h. Je povoleno izotermické žíhání: ohřev na 920–950 ° С, udržování, chlazení pomocí pece nebo přenos do jiné pece s teplotou 570–600 ° С, udržování po dobu 1 hodiny, chlazení na vzduchu |
|||
| Dvojité žíhání, udržování na 530–580 ° С - 2–12 h. Je povoleno izotermické žíhání: ohřev na 950–980 ° С, udržování, chlazení pecí nebo přenos do jiné pece s teplotou 530–580 ° С, udržování po dobu 2–12 hodin, chlazení na vzduchu |
|||
| 550-650 ° C * |
|||
| Je povoleno izotermické žíhání: ohřev na 790–810 ° С, udržování, chlazení pecí nebo přesun do jiné pece na 640–660 ° С, udržování po dobu 30 minut, chlazení na vzduchu |
|||
| Žíhání plechových dílů při 650–750 ° C je povoleno, (600-650 ° C) * |
|||
| (v závislosti na sekci a typu polotovaru) | Chlazení v troubě rychlostí 2–4 ° C / min až 450 ° C, poté na vzduchu. Dvojité žíhání, udržování při 500–650 ° C po dobu 1–4 h. Dvojité žíhání je povoleno u dílů pracujících při teplotách do 300 ° C a trvání do 2000 h |
||
| (545-585 ° С *) |
|||
* Teploty neúplného žíhání.
Tabulka 17.9
Mechanické vlastnosti slitin titanu při nízkých teplotách
| s v (MPa) při teplotě, ° С. | d (%) při teplotě, ° С. | КСU, J / cm 2 při teplotě, ° С |
||||||
Aplikace. Tyto slitiny se doporučují používat pro výrobu výrobků lisováním plechů (OT4, VT20), pro svařované díly a sestavy, pro lisované svařované díly (VT5, VT5-1, VT6S, VT20) atd. Slitina VT6S je široce používána používané k výrobě nádob a vysokotlakých nádob. Díly a sestavy ze slitin OT4, VT5 mohou pracovat po dlouhou dobu při teplotách do 400 ° C a na krátkou dobu - do 750 ° C; ze slitin VT5-1, VT20 - po dlouhou dobu při teplotách do 450–500 ° С a krátkodobě - \u200b\u200bdo 800–850 ° С. Slitiny VT5-1, OT4, VT6S se také doporučují pro použití v chlazení a kryogenní technologie (tabulka 17.9).
Tato skupina zahrnuje slitiny s pevností v tahu s\u003e 1000 MPa, konkrétně slitiny (a + b) tříd VT6, VT14, VT3-1, VT22. Vysoké pevnosti v těchto slitinách je dosaženo kalením tepelným zpracováním (kalení + stárnutí). Výjimkou je vysokolegovaná slitina VT22, která má i v žíhaném stavu s\u003e 1000 MPa.
Tyto slitiny si spolu s vysokou pevností zachovávají dobrou (VT6) a uspokojivou (VT14, VT3-1, VT22) technologickou plasticitu v horkém stavu, což umožňuje získat z nich různé polotovary: plechy (kromě VT3- 1), tyče, desky, výkovky, lisování, profily atd. Režimy tlakové práce za tepla jsou uvedeny v tabulce. 17.7. Slitiny VT6 a VT14 v žíhaném stavu (s v »850 MPa) lze lisovat za studena s malými deformacemi. Mechanické vlastnosti hlavních polotovarů v žíhaném a vytvrzeném stavu jsou uvedeny v tabulce. 17.4–17.6.
Přes heterofázovou strukturu mají uvažované slitiny uspokojivou svařitelnost se všemi typy svařování použitými pro titan. Pro zajištění požadované úrovně pevnosti a tažnosti je úplné žíhání povinné a pro slitinu VT14 (s tloušťkou svařovaných dílů 10–18 mm) se doporučuje provést kalení s následným stárnutím. V tomto případě není pevnost svařovaného spoje (tavné svařování) menší než 0,9 pevnosti základního kovu. Tažnost svařovaného spoje je blízká tažnosti základního kovu.
Obrobitelnost je uspokojivá. Řezání slitin lze provádět jak v žíhaném, tak v tepelně vytvrzeném stavu.
Tyto slitiny mají vysokou odolnost proti korozi v žíhaném a tepelně tvrzeném stavu ve vlhké atmosféře, mořské vodě, v mnoha dalších korozních prostředích, jako je technický titan.
Tepelné zpracování . Slitiny VT3-1, VT6, VT6S, VT14, VT22 jsou kalené a stárnou (viz výše). Doporučené režimy ohřevu pro vytvrzování a stárnutí pro monolitické výrobky, polotovary a svařované díly jsou uvedeny v tabulce. 17.10.
Chlazení během kalení se provádí ve vodě a po stárnutí - na vzduchu. Plná kalitelnost je zajištěna u dílů vyrobených ze slitin VT6, VT6S s maximální průřez do 40–45 mm a ze slitin VT3-1, VT14, VT22 - do 60 mm.
Aby byla zajištěna uspokojivá kombinace pevnosti a tažnosti slitin se strukturou (a + b) po kalení a stárnutí, je nutné, aby jejich struktura před vytvrzovacím tepelným zpracováním byla stejnoměrná nebo „tkaní koše“. Příklady počátečních mikrostruktur poskytujících uspokojivé vlastnosti jsou uvedeny na obr. 17,4 (typy 1–7).
Tabulka 17.10
Režimy kalení tepelným zpracováním slitin titanu
| Slitina slitiny | Teplota polymorfní transformace T pp, ° С. | Teplota | Teplota | Doba trvání |
Počáteční jehlicová struktura slitiny s přítomností hranic primárního zrna b-fáze (typy 8–9) při přehřátí po kalení a stárnutí nebo žíhání vede k šrotu - snížení pevnosti a plasticity. Proto je nutné vyhnout se zahřívání (a + b) slitin na teploty nad teplotou polymorfní transformace, protože přehřátou strukturu nelze opravit tepelným zpracováním.
Topení během tepelného zpracování se doporučuje provádět v elektrických pecích s automatickou regulací teploty a záznamem. Aby se zabránilo tvorbě vodního kamene, musí být hotové díly a plechy zahřívány v pecích s ochrannou atmosférou nebo pomocí ochranných povlaků.
Při zahřívání tenkých plechových dílů pro vytvrzování, aby se vyrovnala teplota a snížilo se jejich deformace, se na pec umístí ocelová deska o tloušťce 30–40 mm. Pro kalení dílů složité konfigurace a tenkostěnných dílů se používají upevňovací zařízení, aby se zabránilo deformaci a vodítkům.
Po vysokoteplotním zpracování (kalení nebo žíhání) v peci bez ochranné atmosféry musí být polotovary, které neprošly dalším zpracováním, podrobeny hydro-pískování nebo korundovému písku a rovněž musí být vyleptány plechové výrobky.
Aplikace. Vysokopevnostní slitiny titanu se používají k výrobě kritických dílů a sestav: svařované konstrukce (VT6, VT14), turbíny (VT3-1), lisované svařované sestavy (VT14), vysoce namáhané součásti a lisované konstrukce (VT22). Tyto slitiny mohou dlouhodobě pracovat při teplotách až 400 ° C a krátkodobě až 750 ° C.
Rysem vysoce pevných titanových slitin jako konstrukčního materiálu je jejich zvýšená citlivost na koncentrátory napětí. Při navrhování dílů z těchto slitin je proto nutné vzít v úvahu řadu požadavků (zvýšená kvalita povrchu, zvětšení poloměru přechodu z jedné sekce do druhé atd.), Podobné těm, které existují při použití vysokých - pevnostní oceli.
- prvek 4. skupiny 4. období. Přechodný kov, který vykazuje základní i kyselé vlastnosti, je v přírodě docela rozšířený - 10. místo. Nejzajímavější pro národní hospodářství je kombinace vysoké tvrdosti kovů a lehkosti, což z něj činí nepostradatelný prvek pro konstrukci letadel. Tento článek vám řekne o značení, legování a dalších vlastnostech titanového kovu, poskytne obecný popis a zajímavosti o něm.
Podle vzhled kov se nejvíce podobá oceli, ale jeho mechanické vlastnosti jsou vyšší. Titan je zároveň pozoruhodný svou nízkou hmotností - molekulovou hmotností 22. Fyzikální vlastnosti prvku byly studovány docela dobře, ale silně závisí na čistotě kovu, což vede k významným odchylkám.
Kromě toho záleží na jeho specifických chemických vlastnostech. Titan je odolný vůči zásadám, kyselině dusičné a současně prudce interaguje se suchými halogeny a při vyšších teplotách - s kyslíkem a dusíkem. Horší je, že začíná absorbovat vodík i při pokojové teplotě, pokud existuje aktivní povrch. A v tavenině absorbuje kyslík a vodík tak intenzivně, že tavení musí probíhat ve vakuu.
Další důležitá vlastnost, která určuje fyzikální vlastnosti - existenci 2 fází stavu.
- Nízká teplota - α-Ti má šestihrannou uzavřenou mřížku, hustota látky je 4,55 g / cm3. cm (při 20 ° C).
- Vysoká teplota - β-Ti se vyznačuje kubickou mřížkou zaměřenou na tělo, fázová hustota je menší - 4, 32 g / cm3. viz (při 900 ° C).
Teplota fázového přechodu je 883 ° C.
Za normálních podmínek je kov pokryt ochranným oxidovým filmem. V jeho nepřítomnosti představuje titan velké nebezpečí. Titanový prach tedy může explodovat, teplota takového záblesku je 400 ° C. Titanové hobliny jsou materiálem nebezpečným pro oheň a jsou skladovány ve zvláštním prostředí.
Video níže hovoří o struktuře a vlastnostech titanu:
Vlastnosti a vlastnosti titanu
Dnes je titan nejodolnější ze všech stávajících technických materiálů, a proto je i přes složitost získávání a vysoké bezpečnostní požadavky široce používán. Fyzikální vlastnosti prvku jsou docela neobvyklé, ale vysoce závislé na čistotě. Čistý titan a slitiny se tedy aktivně používají při stavbě raket a letadel, zatímco technické jsou nevhodné, protože ztrácí pevnost při vysokých teplotách kvůli nečistotám.
Hustota kovu
Hustota látky se mění s teplotou a fází.
- Při teplotách od 0 do bodu tání klesá z 4,51 na 4,26 g / cu. cm a během fázového přechodu se zvýší o 0,15% a poté se opět sníží.
- Hustota tekutého kovu je 4,12 g / cu. cm, a pak klesá s rostoucí teplotou.
Bod tání a bod varu
Fázový přechod rozděluje všechny vlastnosti kovu na vlastnosti, které mohou vykazovat α- a β-fáze. Hustota až 883 ° C tedy odkazuje na vlastnosti α-fáze a body tání a varu - na parametry β-fáze.
- Teplota tání titanu (ve stupních) je 1668 +/- 5 ° C;
- Bod varu dosahuje 3227 ° C.
Spalování titanu je popsáno v tomto videu:
Mechanické vlastnosti
Titan je asi dvakrát silnější než železo a šestkrát silnější než hliník, což z něj činí tak cenný konstrukční materiál. Indikátory se vztahují k vlastnostem α-fáze.
- Pevnost v tahu látky v tahu je 300-450 MPa. Indikátor lze zvýšit na 2 000 MPa přidáním některých prvků a použitím speciálního zpracování - kalení a stárnutí.
Je zajímavé, že titan si zachovává svoji vysokou měrnou pevnost i při nejnižších teplotách. Navíc s poklesem teploty se zvyšuje pevnost v ohybu: při +20 ° C je indikátor 700 MPa a při -196 - 1100 MPa.
- Elasticita kovu je relativně nízká, což je významnou nevýhodou látky. Modul pružnosti za normálních podmínek je 110,25 GPa. Titan se navíc vyznačuje anizotropií: pružnost v různých směrech dosahuje různých hodnot.
- Tvrdost látky na stupnici HB je 103. Kromě toho je indikátor průměrný. V závislosti na čistotě kovu a povaze nečistot může být tvrdost vyšší.
- Konvenční mez kluzu je 250–380 MPa. Čím vyšší je tento indikátor, tím lépe výrobky vyrobené z látky odolávají zatížení a tím více odolávají opotřebení. Titanový index převyšuje index hliníku 18krát.
Ve srovnání s jinými kovy se stejnou mřížkou má kov velmi slušnou tažnost a tažnost.
Tepelná kapacita
Kov se vyznačuje nízkou tepelnou vodivostí, proto se v příslušných oblastech nepoužívá například výroba termoelektrod.
- Jeho tepelná vodivost je 16,76 l, W / (m × deg). To je 4krát méně než u železa a 12krát méně než u železa.
- Na druhou stranu je koeficient tepelné roztažnosti titanu při normální teplotě zanedbatelný a zvyšuje se s rostoucí teplotou.
- Tepelná kapacita kovu je 0,523 kJ / (kg · K).
Elektrické vlastnosti
Jak se nejčastěji stává, nízká tepelná vodivost zajišťuje také nízkou elektrickou vodivost.
- Specifický elektrický odpor kovu je za normálních podmínek velmi vysoký - 42,1 · 10-6 ohm · cm. Pokud předpokládáme, že vodivost stříbra je 100%, pak bude vodivost titanu 3,8%.
- Titan je paramagnetický, to znamená, že jej nelze magnetizovat v poli, jako je železo, ale také ho vytlačit z pole, protože tomu tak nebude. Tato vlastnost lineárně klesá s klesající teplotou, ale po dosažení minima se o něco zvyšuje. Specifická magnetická susceptibilita je 3,2 10 -6 G -1. Je třeba poznamenat, že náchylnost, stejně jako pružnost, tvoří anizotropii a mění se v závislosti na směru.
Při teplotě 3,8 K se titan stává supravodičem.
Odolnost proti korozi
Za normálních podmínek má titan velmi vysoké antikorozní vlastnosti. Na vzduchu je pokryta vrstvou oxidu titaničitého o tloušťce 5–15 µm, která poskytuje vynikající chemickou inertnost. Kov nekoroduje na vzduchu, mořském vzduchu, mořské vodě, vlhkém chloru, chlórové vodě a mnoha dalších technologických řešeních a činidlech, což činí tento materiál nepostradatelným v chemickém, papírenském a ropném průmyslu.
Se zvyšující se teplotou nebo silným broušením kovu se obraz dramaticky mění. Kov reaguje s téměř všemi plyny, které tvoří atmosféru, a v kapalném stavu je také absorbuje.
Bezpečnostní
Titan je jedním z nejvíce biologicky inertních kovů. V medicíně se používá k výrobě protéz, protože je odolný proti korozi, lehký a odolný.
Oxid titaničitý není tak bezpečný, i když se používá mnohem častěji - například v kosmetickém a potravinářském průmyslu. Podle některých zpráv - UCLA, výzkum profesora patologie Roberta Schistleho, nanočástice oxidu titaničitého ovlivňují genetický aparát a mohou přispívat k rozvoji rakoviny. A skrz pokrývající pokožku látka neproniká, proto použití opalovacích krémů obsahujících oxid nepředstavuje nebezpečí, ale látka, která se dostane do těla - s potravinářskými barvivy, biologickými přísadami, může být nebezpečná.
Titan je jedinečně silný, tvrdý a lehký kov s velmi zajímavými chemickými a fyzikálními vlastnostmi. Tato kombinace je tak cenná, že ani potíže s tavením a rafinací titanu nezastaví výrobce.
Jak rozlišit titan od oceli, toto video řekne:
Titan - kov víly. Alespoň je prvek pojmenován po královně těchto mýtických tvorů. Titania, stejně jako všichni její příbuzní, se vyznačovala vzdušností.
Víly mohou létat nejen s křídly, ale také s nízkou hmotností. Titan je také lehký. Prvek má nejnižší hustotu mezi kovy. Zde končí podobnost s vílami a začíná čistá věda.
Chemické a fyzikální vlastnosti titan
Titan - prvekstříbřitě bílá, s výrazným leskem. V odrazech kovu můžete vidět růžovou, modrou a červenou. Třpyt ve všech barvách duhy je charakteristickým rysem 22. prvku.
Jeho záření je vždy jasné, protože odolný vůči titanu korozi. Materiál je před ním chráněn oxidovým filmem. Tvoří se na povrchu za standardních teplot.
Výsledkem je, že koroze na kov není hrozná ani ve vzduchu, ani ve vodě, ani ve většině agresivních prostředí. Chemici tedy přezdívali směs koncentrovaných a kyselin.
22. prvek se taví při 1660 stupních Celsia. Ukázalo se titan - neželezný kovžáruvzdorná skupina. Materiál začne hořet, než změkne.
Při 1200 stupních se objeví bílý plamen. Látka se vaří při 3 260 stupních Celsia. Tavením prvku je viskózní. Abychom zabránili ulpívání, musíme použít speciální činidla.
Pokud je kapalná hmota kovu viskózní a lepkavá, pak je ve stavu prášku titan výbušný. K spuštění „bomby“ stačí zahřátí na 400 stupňů Celsia. Při přijímání tepelné energie ji prvek špatně přenáší.
Titan se také nepoužívá jako elektrický vodič. Materiál je však ceněn pro svou pevnost. V kombinaci s nízkou hustotou a nízkou hmotností se hodí v mnoha průmyslových odvětvích.
Chemicky je titan docela aktivní. Tak či onak, kov interaguje s většinou prvků. Výjimky: - inertní plyny, sodík, draslík, vápník atd.
Takové malé množství látek lhostejných k titanu komplikuje proces získávání čistého prvku. Není snadné vyrobit a slitiny titanu a kovů... Průmyslníci se to však naučili dělat. Praktické výhody směsí založených na 22. látce jsou příliš vysoké.
Titanová aplikace
Sestavování letadel a raket je místo, kde je na prvním místě titan. Kov ke koupije nutné zvýšit tepelnou odolnost a tepelnou odolnost trupu. Tepelná odolnost - odolnost vůči vysokým teplotám.
Jsou například nevyhnutelné během zrychlení rakety v atmosféře. Tepelná odolnost je zachování většiny mechanických vlastností slitiny za „ohnivých“ okolností. To znamená, že u titanu se výkonové charakteristiky dílů nemění v závislosti na podmínkách prostředí.
Užitečná je také odolnost 22. kovu proti korozi. Tato vlastnost již není důležitá pouze při výrobě strojů. Prvek jde do baněk a dalšího nádobí pro chemické laboratoře, stává se surovinou pro šperky.
Suroviny nejsou levné. Ve všech průmyslových odvětvích jsou však náklady spláceny životností titanových výrobků, jejich schopností zachovat si svůj původní vzhled.
Takže řada jídel od petrohradské společnosti „Neva“ „Kovový titanPC "umožňuje používat kovové lžíce na smažení. Byli by zničili teflon, poškrábali ho. Titanový povlak se nestará o útoky oceli, hliníku.
To mimochodem platí i pro šperky. Prsten vyrobený ze zlata nebo se snadno poškrábe. Titanové modely zůstávají elegantní po celá desetiletí. Proto byl 22. prvek považován za surovinu pro snubní prsteny.
Pánev "Titan Metal"lehký jako teflonové nádobí. 22. prvek je jen o něco těžší než hliník. To inspirovalo nejen zástupce lehkého průmyslu, ale také automobilový průmysl. Není žádným tajemstvím, že auta mají spoustu hliníkových dílů.
Jsou potřebné ke snížení množství dopravy. Ale titan je silnější. Pokud jde o reprezentativní automobily, automobilový průmysl téměř úplně přešel na používání 22 kovů.
Díly vyrobené z titanu a slitin titanu snižují hmotnost spalovacího motoru o 30%. Tělo se také zesvětlí, cena však stoupá. Hliník je však levnější.
Firma "Neva Metal Titan", recenzekterý je zpravidla ponechán se znaménkem plus, vyrábí pokrmy. Automobilové značky používají pro své vozy titan. dát prvku tvar prstenů, náušnic a náramků. V této sérii převodů není dostatek lékařských společností.
22. kov je surovinou pro protézy a chirurgické nástroje. Výrobky nemají téměř žádné póry, takže se snadno sterilizují. Titan je navíc lehký a vydrží obrovské zatížení. Co jiného je potřeba, pokud je místo vazů na kolenech umístěna například cizí část?
Absenci pórů v materiálu oceňují úspěšní restaurátoři. Čistota skalpelů chirurga je důležitá. Důležitá je ale také čistota pracovních ploch kuchařů. Aby bylo jídlo v bezpečí, je na titanových stolech krájeno a vařeno.
Nepoškrábají se a snadno se čistí. Podniky střední třídy mají tendenci používat ocelové nádobí, ale mají horší kvalitu. Proto je v restauracích s hvězdami Michelin vybavením titan.
Těžba titanu
Prvek je v top 20 nejběžnějších na Zemi, přesně uprostřed hodnocení. Na hmotnost kůry planety je obsah titanu 0,57%. Existuje 0,001 miligramu na litr mořské vody 24. kovu. Břidlice a jíly obsahují 4,5 kilogramu na tunu.
V kyselých horninách, tj. Bohatých na oxid křemičitý, představuje titan 2,3 kilogramu z každých tisíc. V hlavních ložiscích vytvořených z magmatu je 22. kov asi 9 kilogramů na tunu. Nejméně ze všeho titanu se skrývá v ultrazákladních horninách s 30% obsahem oxidu křemičitého - 300 gramů na 1000 kilogramů surovin.
Navzdory hojnosti v přírodě se v něm čistý titan nenachází. Materiálem pro získání 100% kovu byl jeho jodit. Termický rozklad látky provedli Arkel a De Boer. Jsou to nizozemští chemici. Experiment byl úspěšný v roce 1925. V 50. letech byla zahájena masová výroba.
Současníci zpravidla extrahují titan z jeho oxidu. Je to minerál zvaný rutil. Má nejmenší množství nečistot třetích stran. Vypadají jako titanit a.
Během zpracování ilmenitových rud zůstává struska. Je to on, kdo slouží jako materiál pro získání 22. elementu. U východu je porézní. Musíme provést sekundární přetavování ve vakuových pecích s přídavkem.
Při práci s oxidem titaničitým se do něj přidává hořčík a chlor. Směs se zahřívá ve vakuových pecích. Teplota se zvyšuje, dokud se všechny přebytečné prvky neodpaří. Ve spodní části kontejnerů zůstává čistý titan... Tato metoda se nazývá hořčík-termální.
Byla také zpracována metoda hydrid-vápník. Je založen na elektrolýze. Vysoký proud umožňuje rozdělení hydridu kovu na titan a vodík. Joditová metoda extrakce prvku, vypracovaná v roce 1925, se nadále používá. V 21. století je to však časově nejnáročnější a nejdražší, a proto se na něj začíná zapomínat.
Cena titanu
Na cena kovového titanustanovena na kilogram. Na začátku roku 2016 je to asi 18 $. Světový trh pro 22. prvek dosáhl za poslední rok 7 000 000 tun. Největšími dodavateli jsou Rusko a Čína.
To je způsobeno prokázanými a využitelnými rezervami. Ve druhé polovině roku 2015 začala poptávka po titanu a plechech klesat.
Kov se také prodává ve formě drátu, různých částí, například trubek. Jsou mnohem levnější než směnné kurzy. Musíte však vzít v úvahu, že ingoty jsou čistý titana na základě toho použité slitiny.