metaliczny tytan. ogólna charakterystyka

1metal.com Giełda metalurgiczna 1metal.com krótka informacja o tytanie i jego stopach ukraińskich firm na platformie handlu metalami 1metal.com 4,6 gwiazdki na podstawie 95

Tytan rozpowszechnione w skorupa Ziemska, gdzie zawiera około 6%, a pod względem rozpowszechnienia zajmuje czwarte miejsce po aluminium, żelazie i magnezie. Jednak przemysłowa metoda jej wydobycia została opracowana dopiero w latach 40-tych XX wieku. Dzięki postępowi w dziedzinie budowy samolotów i rakiet intensywnie rozwijała się produkcja tytanu i jego stopów. Wynika to z połączenia tak cennych właściwości tytanu jak niska gęstość, wysoka wytrzymałość właściwa (s w /r × g), odporność na korozję, możliwości produkcyjne w obróbce ciśnieniowej i spawalność, odporność na zimno, niemagnetyczność i szereg innych cennych właściwości fizycznych i mechanicznych wymienionych poniżej.

Charakterystyka fizyczna właściwości mechaniczne tytan (VT1-00)

Tytan ma dwie modyfikacje polimorficzne: a-tytan z sześciokątną, ciasno upakowaną siatką z kropkami a= 0,296 nm, z= 0,472 nm i wysokotemperaturową modyfikację b-tytanu z sześcienną siatką skupioną wokół ciała z okresem a\u003d 0,332 nm w 900 ° C. Temperatura polimorficznej „transformacji b” wynosi 882 ° C.

Właściwości mechaniczne tytanu w znacznym stopniu zależą od zawartości zanieczyszczeń w metalu. Występują zanieczyszczenia śródmiąższowe - tlen, azot, węgiel, wodór i zanieczyszczenia substytucyjne, do których należą żelazo i krzem. Chociaż zanieczyszczenia zwiększają wytrzymałość, to jednocześnie znacznie zmniejszają ciągliwość, a zanieczyszczenia śródmiąższowe, zwłaszcza gazy, mają najsilniejszy negatywny wpływ. Po wprowadzeniu zaledwie 0,003% H, 0,02% N lub 0,7% O tytan całkowicie traci zdolność do odkształceń plastycznych i staje się kruchy.

Szczególnie szkodliwy jest wodór, który powoduje kruchość wodorowa stopy tytanu. Wodór wnika do metalu podczas topienia i późniejszej obróbki, w szczególności podczas trawienia półproduktów. Wodór jest słabo rozpuszczalny w a-tytanie i tworzy płytkowe cząstki wodorku, które zmniejszają udarność i są szczególnie negatywne w testach pękania opóźnionego.

Przemysłowa metoda produkcji tytanu polega na wzbogacaniu i chlorowaniu rudy tytanu, a następnie jej odzyskiwaniu z czterochlorku tytanu metalicznym magnezem (metoda termiczna magnezowa). Uzyskane tą metodą gąbka tytanowa(GOST 17746–79), w zależności od składu chemicznego i właściwości mechanicznych, produkowane są następujące gatunki:
TG-90, TG-100, TG-110, TG-120, TG-130, TG-150, TG-T V (patrz tabela 17.1). Liczby oznaczają twardość Brinella HB, T B - twarda.

W celu uzyskania tytanu monolitycznego gąbka jest mielona na proszek, prasowana i spiekana lub przetapiana w piecach łukowych w próżni lub atmosferze gazu obojętnego.

Charakteryzuje się właściwości mechaniczne tytanu dobra kombinacja wytrzymałość i plastyczność. Na przykład komercyjnie czysty tytanowy gatunek VT1-0 ma: s in = 375–540 MPa, s 0,2 = 295–410 MPa, d ³ 20%, a te właściwości nie są gorsze od wielu stali węglowych i Cr-Ni odpornych na korozję.

Wysoką ciągliwość tytanu w porównaniu z innymi metalami o sieci hcp (Zn, Mg, Cd) wyjaśnia duża ilość systemy przesuwne i bliźniacze ze względu na niski stosunek z/a= 1,587. Najwyraźniej jest to przyczyną wysokiej odporności tytanu i jego stopów na zimno (szczegóły w Rozdziale 13).

Gdy temperatura wzrasta do 250°C, wytrzymałość tytanu spada prawie 2 razy. Jednak żaroodporne stopy Ti nie mają sobie równych pod względem wytrzymałości właściwej w zakresie temperatur 300–600 °C; w temperaturach powyżej 600°C stopy tytanu są gorsze od stopów na bazie żelaza i niklu.

Tytan ma niski moduł normalnej elastyczności ( mi= 110,25 GPa) - prawie 2 razy mniej niż żelaza i niklu, co utrudnia wytwarzanie sztywnych konstrukcji.

Tytan jest jednym z metali reaktywnych, ale ma wysoką odporność na korozję, ponieważ na jego powierzchni tworzy się stabilna pasywna warstwa TiO 2, która jest mocno związana z metalem podstawowym i wyklucza jego bezpośredni kontakt ze środowiskiem korozyjnym. Grubość tej warstwy osiąga zwykle 5–6 nm.

Dzięki powłoce tlenkowej tytan i jego stopy nie korodują w atmosferze, w wodzie słodkiej i morskiej, są odporne na korozję kawitacyjną i naprężeniową, a także na działanie kwasów organicznych.

Produkcja wyrobów z tytanu i jego stopów ma szereg cech technologicznych. Ze względu na dużą aktywność chemiczną stopionego tytanu jego topienie, odlewanie i spawanie łukowe odbywa się w próżni lub w atmosferze gazów obojętnych.

Podczas nagrzewania technologicznego i eksploatacyjnego, zwłaszcza powyżej 550–600 °C, konieczne jest podjęcie działań mających na celu ochronę tytanu przed utlenianiem i nasyceniem gazem (warstwa alfa) (patrz rozdz. 3).

Tytan jest dobrze przetwarzany pod ciśnieniem w stanie gorącym i zadowalająco na zimno. Jest łatwy do walcowania, kucia, stemplowania. Tytan i jego stopy są dobrze spawane metodą spawania oporowego i łukiem argonowym, zapewniając wysoką wytrzymałość i ciągliwość złącza spawanego. Wadą tytanu jest słaba skrawalność z powodu sklejania, niska przewodność cieplna i słabe właściwości przeciwcierne.

Głównym celem stopowania stopów tytanu jest zwiększenie wytrzymałości, odporności na ciepło i odporności na korozję. Stopy tytanu z aluminium, chromem, molibdenem, wanadem, manganem, cyną i innymi pierwiastkami znalazły szerokie zastosowanie. Pierwiastki stopowe mają duży wpływ na przemiany polimorficzne tytanu.

Tabela 17.1

Znaczki, skład chemiczny(%) i twardość tytanu gąbczastego (GOST 17746–79)

Tabela 17.2

Gatunki i skład chemiczny (%) przerobionych plastycznie stopów tytanu (GOST 19807-91)

Notatka. Suma pozostałych zanieczyszczeń we wszystkich stopach wynosi 0,30%, w stopie VT1-00 0,10%.

Na kształtowanie się struktury, a co za tym idzie właściwości stopów tytanu decydujący wpływ mają przemiany fazowe związane z polimorfizmem tytanu. Na ryc. 17.1 przedstawia diagramy stanów „pierwiastka stopowego tytanu”, odzwierciedlające podział pierwiastków stopowych według charakteru ich wpływu na przemiany polimorficzne tytanu na cztery grupy.

a - Stabilizatory(Al, O, N), które podwyższają temperaturę przemiany polimorficznej a «b i poszerzają zakres roztworów stałych na bazie a-tytanu (rys. 17.1, a). Biorąc pod uwagę wpływ azotu i tlenu na kruchość, tylko aluminium ma praktyczne znaczenie dla stopowania tytanu. Jest głównym pierwiastkiem stopowym we wszystkich przemysłowych stopach tytanu, zmniejsza ich gęstość i skłonność do kruchości wodorowej, a także zwiększa wytrzymałość i moduł sprężystości. Stopy o stabilnej strukturze a nie są utwardzane przez obróbkę cieplną.

Izomorficzne b-stabilizatory (Mo, V, Ni, Ta itp.), które obniżają temperaturę „b-transformacji i poszerzają zakres roztworów stałych na bazie b-tytanu (ryc. 17.1, b).

B-stabilizatory tworzące eutektoidy (Cr, Mn, Cu itp.) mogą tworzyć z tytanem związki międzymetaliczne typu TiX. W tym przypadku, po schłodzeniu, faza b ulega przemianie eutektoidalnej b ® a + TiX (ryc. 17.1, w). Większość
Stabilizatory b zwiększają wytrzymałość, żaroodporność i stabilność termiczną stopów tytanu, zmniejszając nieco ich ciągliwość (rys. 17.2.). Ponadto stopy o strukturze (a + b) i pseudo-b mogą być utwardzane przez obróbkę cieplną (hartowanie + starzenie).

Pierwiastki obojętne (Zr, Sn) nie wpływają istotnie na temperaturę przemian polimorficznych i nie zmieniają składu fazowego stopów tytanu (rys. 17.1, G).

Polimorficzna transformacja b ® a może zachodzić na dwa sposoby. Przy powolnym chłodzeniu i wysokiej ruchliwości atomów zachodzi zgodnie ze zwykłym mechanizmem dyfuzji z utworzeniem wielościennej struktury stałego roztworu. Z szybkim chłodzeniem - przez bezdyfuzyjny mechanizm martenzytyczny z utworzeniem iglastej struktury martenzytycznej, oznaczonej lub o wyższym stopniu stopowania - ¢ ¢ . Struktura krystaliczna a , a ¢ , a ¢ jest praktycznie tego samego typu (HCP), jednak sieć a ¢ i a ¢ jest bardziej zniekształcona, a stopień zniekształcenia wzrasta wraz ze wzrostem koncentracji pierwiastków stopowych. Istnieją dowody [1], że sieć fazy a ¢ ¢ jest bardziej rombowa niż heksagonalna. Podczas starzenia fazy i ¢ są rozdzielone, faza b lub faza międzymetaliczna.

Ryż. 17.1. Diagramy stanów układów „Pierwiastek ze stopu Ti” (schematy):
a) „stabilizatory Ti-a”;
b) „Ti-izomorficzne stabilizatory β”;
w) „B-stabilizatory tworzące eutektoidy”;
G) „Elementy neutralne dla Ti”

Ryż. 17.2. Wpływ pierwiastków stopowych na właściwości mechaniczne tytanu

W przeciwieństwie do martenzytu stali węglowych, który jest roztworem międzywęzłowym i charakteryzuje się dużą wytrzymałością i kruchością, martenzyt tytanowy jest roztworem substytucyjnym, a hartowanie stopów tytanu do martenzytu a¢ prowadzi do lekkiego utwardzenia i nie towarzyszy mu gwałtowny spadek plastyczności .

Przemiany fazowe zachodzące podczas powolnego i szybkiego chłodzenia stopów tytanu o różnej zawartości b-stabilizatorów oraz powstałe struktury przedstawiono na uogólnionym schemacie (rys. 17.3). Dotyczy izomorficznych stabilizatorów b (ryc. 17.1, b) oraz, z pewnym przybliżeniem, dla tworzących eutektoidy b-stabilizatorów (ryc. 17.1, w), ponieważ rozkład eutektoidalny w tych stopach jest bardzo powolny i można go pominąć.

Ryż. 17.3. Schemat zmian składu fazowego stopów „Ti-b-stabilizator” w zależności od prędkości
chłodzenie i twardnienie z obszaru b

Przy powolnym chłodzeniu w stopach tytanu w zależności od stężenia b-stabilizatorów można uzyskać struktury odpowiednio: a, a + b lub b.

Podczas hartowania w wyniku przemian martenzytycznych w zakresie temperatur M n - M k (pokazano linią przerywaną na rys. 17.3) należy wyróżnić cztery grupy stopów.

Pierwsza grupa obejmuje stopy o stężeniu pierwiastków stabilizujących b do C1, tj. stopy, które po hartowaniu z obszaru b mają wyłącznie strukturę ¢ (a ¢ ¢). Po hartowaniu te stopy z temperatur (a + b)-obszar w zakresie od przemiany polimorficznej do T 1 , ich struktura jest mieszaniną faz a ¢ (a ¢ ¢), a i b, a po hartowaniu z temperatur poniżej T cr mają strukturę (a + b).

Druga grupa to stopy o koncentracji pierwiastków stopowych od C 1 do C cr, w których po wygaszeniu z obszaru b przemiana martenzytyczna nie zachodzi do końca i mają strukturę a ¢ (a ¢ ¢ ) oraz b. Stopy z tej grupy po hartowaniu z temperatur od przemiany polimorficznej do T kr mają strukturę a ¢ (a ¢ ¢), a i b oraz z temperaturami poniżej T cr - struktura (a + b).

Hartowanie stopów trzeciej grupy ze stężeniem pierwiastków stabilizujących b od C cr do C 2 od temperatur z obszaru b lub od temperatur z przemiany polimorficznej do T 2 towarzyszy przemiana części fazy b w fazę w, a stopy tego typu po hartowaniu mają strukturę (b+w). Stopy trzeciej grupy po utwardzeniu z temperatur poniżej T 2 mają strukturę (b + a).

Stopy czwartej grupy po hartowaniu z temperatur powyżej przemiany polimorficznej mają wyłącznie strukturę b, a z temperatur poniżej przemiany polimorficznej - (b + a).

Należy zauważyć, że przemiany b ® b + w mogą zachodzić zarówno podczas hartowania stopów o stężeniu (С cr –С 2), jak i podczas starzenia stopów o stężeniu większym niż С 2, które mają metastabilną fazę b . W każdym razie obecność fazy w jest niepożądana, ponieważ powoduje ona silną kruchość stopów tytanu. Zalecane reżimy obróbki cieplnej wykluczają jego obecność w stopach przemysłowych lub pojawienie się w warunkach eksploatacyjnych.

W przypadku stopów tytanu stosuje się następujące rodzaje obróbki cieplnej: wyżarzanie, hartowanie i starzenie oraz obróbkę chemiczno-termiczną (azotowanie, silikonowanie, utlenianie itp.).

Wyżarzanie przeprowadzane jest dla wszystkich stopów tytanu w celu dokończenia formowania struktury, wyrównania niejednorodności strukturalnej i stężeniowej oraz właściwości mechanicznych. Temperatura wyżarzania powinna być wyższa niż temperatura rekrystalizacji, ale niższa niż temperatura przejścia w stan b ( T pp), aby zapobiec wzrostowi ziarna. Stosować wyżarzanie konwencjonalne, podwójne lub izotermiczne(w celu stabilizacji struktury i właściwości), niekompletny(aby złagodzić naprężenia wewnętrzne).

Hartowanie i starzenie (hartowanie) dotyczy stopów tytanu o strukturze (a + b). Zasada utwardzania obróbki cieplnej polega na uzyskaniu metastabilnych faz b, a ¢, a ¢ ¢ podczas hartowania i ich późniejszego rozkładu z uwolnieniem rozproszonych cząstek faz a i b podczas sztuczne starzenie. W tym przypadku działanie wzmacniające zależy od rodzaju, ilości i składu faz metastabilnych, a także rozdrobnienia cząstek faz a i b powstałych po starzeniu.

Obróbkę chemiczno-termiczną przeprowadza się w celu zwiększenia twardości i odporności na zużycie, odporności na „zacieranie się” podczas pracy w warunkach tarcia, wytrzymałości zmęczeniowej, a także poprawy odporności na korozję, żaroodporności i odporności cieplnej. Praktyczne użycie mają azotowanie, silikonowanie i niektóre rodzaje metalizacji dyfuzyjnej.

Stopy tytanu, w porównaniu z tytanem technicznym, charakteryzują się wyższą wytrzymałością, także w wysokich temperaturach, przy zachowaniu odpowiednio wysokiej ciągliwości i odporności na korozję.

Marki i skład chemiczny krajowych
stopy (GOST 19807–91) przedstawiono w tabeli. 17.2.

Zgodnie z technologią produkcji, stopy tytanu dzielą się na kute i odlewane; w zależności od poziomu właściwości mechanicznych - dla stopów niska wytrzymałość i wysoka ciągliwość, środek siła, wysoka wytrzymałość; zgodnie z warunkami użytkowania - wł. odporny na zimno, żaroodporny, odporny na korozję . Ze względu na zdolność do utwardzania poprzez obróbkę cieplną dzieli się je na utwardzony oraz nieutwardzony, zgodnie ze strukturą w stanie wyżarzonym - na stopy a -, pseudo-a -, (a + b) -, pseudo-b - i b (tabela 17.3).

Poszczególne grupy stopów tytanu różnią się wartością współczynnika stabilizacji warunkowej Kb, który pokazuje stosunek zawartości pierwiastka stopowego stabilizującego b do jego zawartości w stopie o składzie krytycznym z cr. Gdy stop zawiera kilka pierwiastków stabilizujących b, ich Kb podsumował.

< 700 MPa, a mianowicie: a - stopy w gatunkach VT1-00, VT1-0 (tytan techniczny) oraz stopy OT4-0, OT4-1 (układ Ti-Al-Mn), AT3 (układ Ti-Al z niewielkimi dodatkami Cr , Fe, Si, B), związane z pseudo-a-stopami z niewielką ilością fazy b. Charakterystyki wytrzymałościowe tych stopów są wyższe niż czystego tytanu ze względu na zanieczyszczenia w stopach VT1-00 i VT1-0 oraz niewielki dodatek stopowy ze stabilizatorami a i b w stopach OT4-0, OT4-1, AT3.

Stopy te wyróżniają się wysoką ciągliwością zarówno w stanie gorącym, jak i zimnym, co pozwala na uzyskanie wszelkiego rodzaju półproduktów: folii, taśm, blach, blach, odkuwek, wytłoczek, profili, rur itp. Właściwości mechaniczne półfabrykaty z tych stopów podane są w tab. 17,4-17,6.

Tabela 17.3

Klasyfikacja stopów tytanu według struktury

* Stopy eksperymentalne.

Tabela 17.4

Właściwości mechaniczne blach ze stopów tytanu (GOST 22178–76)

Notatka. Liczby w nawiasach dotyczą arkuszy o wysokim wykończeniu powierzchni.

Tabela 17.5

Własności mechaniczne prętów wykonanych ze stopów tytanu (GOST 26492–85)

Notatka. Dane w nawiasach dotyczą słupków o wyższej jakości.

Tabela 17.6

Właściwości mechaniczne płyt ze stopu tytanu (GOST 23755–79)

Kucie, tłoczenie wolumetryczne i blacharskie, walcowanie, prasowanie odbywa się na gorąco zgodnie z trybami wskazanymi w tabeli. 17.7. Walcowanie końcowe, tłoczenie blach, ciągnienie i inne operacje wykonywane są na zimno.

Stopy te i produkty z nich poddaje się tylko wyżarzaniu według trybów wskazanych w tabeli. 17.8. Aby złagodzić stres wewnętrzny wynikający z: obróbka skrawaniem, tłoczenie blach, spawanie itp., stosuje się wyżarzanie niepełne.

Stopy te są dobrze spawane metodą stapiania (łuk argonowy, łuk kryty, elektrożużel) i kontaktową (punkt, wałek). W spawaniu, wytrzymałość i plastyczność złącza spawanego są prawie takie same jak w przypadku metalu nieszlachetnego.

Odporność na korozję tych stopów jest wysoka w wielu mediach (woda morska, chlorki, zasady, kwasy organiczne itp.), z wyjątkiem roztworów HF, H 2 SO 4 , HCl i niektórych innych.

Podanie. Stopy te znajdują szerokie zastosowanie jako materiały konstrukcyjne do produkcji prawie wszystkich rodzajów półproduktów, części i konstrukcji, w tym spawanych. Ich najskuteczniejsze zastosowanie znajduje się w inżynierii lotniczej, inżynierii chemicznej, inżynierii kriogenicznej (tabela 17.9.), a także w jednostkach i konstrukcjach pracujących w temperaturach do 300-350 ° C.

Do tej grupy należą stopy o wytrzymałości na rozciąganie s in = 750–1000 MPa, a mianowicie: a - stopy gatunków VT5 i VT5-1; pseudo-stopy gatunków OT4, VT20; (a + b)-stopy gatunków PT3V, a także VT6, VT6S, VT14 w stanie wyżarzonym.

Stopy VT5, VT5-1, OT4, VT20, PT3V, VT6S, zawierające niewielką ilość fazy b (2–7% fazy b w stanie równowagi), nie są poddawane obróbce cieplnej utwardzającej i są stosowane w stanie wyżarzonym. Stop VT6S jest czasami używany w stanie utwardzonym termicznie. Stopy VT6 i VT14 są stosowane zarówno w stanie wyżarzonym, jak i utwardzonym termicznie. W tym drugim przypadku ich wytrzymałość przekracza 1000 MPa i będą one brane pod uwagę w części dotyczącej stopów o wysokiej wytrzymałości.

Analizowane stopy wraz ze zwiększoną wytrzymałością zachowują zadowalającą ciągliwość w stanie zimnym oraz dobrą ciągliwość w stanie gorącym, co pozwala na uzyskanie z nich wszelkiego rodzaju półfabrykatów: blach, taśm, profili, odkuwek, wytłoczek , rury itp. Wyjątkiem jest stop VT5, z którego blachy i płyty nie są produkowane ze względu na niską plastyczność technologiczną. Sposoby obróbki ciśnieniowej na gorąco podano w tabeli. 17.7.

Ta kategoria stopów stanowi większość produkcji półproduktów stosowanych w inżynierii mechanicznej. Charakterystyki mechaniczne głównych półproduktów podano w tabeli. 17,4-17,6.

Wszystkie stopy o średniej wytrzymałości są dobrze spawane wszystkimi rodzajami spawania stosowanymi do tytanu. Wytrzymałość i ciągliwość złącza spawanego wykonanego metodą zgrzewania jest zbliżona do wytrzymałości i ciągliwości metalu rodzimego (w przypadku stopów VT20 i VT6S stosunek ten wynosi 0,9–0,95). Po spawaniu zaleca się niepełne wyżarzanie w celu złagodzenia wewnętrznych naprężeń spawalniczych (tabela 17.8).

Obrabialność tych stopów jest dobra. Odporność na korozję w większości agresywne środowiska podobny do tytanu technicznego VT1-0.

Tabela 17.7

Sposoby formowania na gorąco stopów tytanu

* Stopień odkształcenia dla jednego ogrzewania, %.

** Odkształcenie w obszarze (a + b).

*** Deformacja w obszarze b.

Tabela 17.8

Tryby wyżarzania stopów tytanu

* Temperatury niepełnego wyżarzania.

Tabela 17.9

Właściwości mechaniczne stopów tytanu w niskich temperaturach

Podanie. Stopy te są zalecane do produkcji wyrobów metodą tłoczenia blach (OT4, VT20), części spawanych i zespołów, części spawanych metodą tłoczenia (VT5, VT5-1, VT6S, VT20) itp. Stop VT6S jest szeroko stosowany do produkcja zbiorników i zbiorników ciśnieniowych. Części i zespoły wykonane ze stopów OT4, VT5 mogą pracować przez długi czas w temperaturach do 400 ° C i przez krótki czas - do 750 ° C; ze stopów VT5-1, VT20 - przez długi czas w temperaturach do 450–500 ° C i przez krótki czas - do 800–850 ° C. Stopy VT5-1, OT4, VT6S są również zalecane do stosowania w chłodnictwie oraz technologia kriogeniczna (tabela 17.9).

Do tej grupy należą stopy o wytrzymałości na rozciąganie s > 1000 MPa, czyli (a + b)-stopy gatunków VT6, VT14, VT3-1, VT22. Wysoką wytrzymałość w tych stopach uzyskuje się poprzez hartującą obróbkę cieplną (hartowanie + starzenie). Wyjątkiem jest wysokostopowy stop VT22, który nawet w stanie wyżarzonym ma s B > 1000 MPa.

Stopy te wraz z wysoką wytrzymałością zachowują dobrą (VT6) i zadowalającą (VT14, VT3-1, VT22) ciągliwość technologiczną w stanie gorącym, co umożliwia uzyskanie z nich różnych półfabrykatów: blach (oprócz VT3- 1), pręty, blachy, odkuwki, wytłoczki, profile itp. Tryby formowania na gorąco podano w tabeli. 17.7. Stopy VT6 i VT14 w stanie wyżarzonym (s w » 850 MPa) mogą być poddawane kuciu blach na zimno z niewielkimi odkształceniami. Charakterystyki mechaniczne głównych półfabrykatów w stanie wyżarzonym i utwardzonym podano w tabeli. 17,4-17,6.

Pomimo heterofazowej struktury, rozważane stopy mają zadowalającą spawalność przy wszystkich rodzajach spawania stosowanych do tytanu. Aby zapewnić wymagany poziom wytrzymałości i ciągliwości, całkowite wyżarzanie jest obowiązkowe, a dla stopu VT14 (o grubości spawanych części 10–18 mm) zaleca się hartowanie, a następnie starzenie. W tym przypadku wytrzymałość złącza spawanego (zgrzewanie) wynosi co najmniej 0,9 wytrzymałości metalu nieszlachetnego. Ciągliwość złącza spawanego jest zbliżona do ciągliwości metalu nieszlachetnego.

Obrabialność jest zadowalająca. Obróbka stopów może być prowadzona zarówno w stanie wyżarzonym, jak iw stanie utwardzonym termicznie.

Stopy te mają wysoką odporność na korozję w stanie wyżarzonym i utwardzonym termicznie w wilgotnej atmosferze, wodzie morskiej oraz w wielu innych agresywnych środowiskach, takich jak tytan handlowy.

Obróbka cieplna . Stopy VT3-1, VT6, VT6S, VT14, VT22 podlegają hartowaniu i starzeniu (patrz wyżej). Zalecane tryby ogrzewania do hartowania i starzenia dla wyrobów monolitycznych, półproduktów i części spawanych podano w tabeli. 17.10.

Chłodzenie podczas hartowania odbywa się w wodzie, a po starzeniu - w powietrzu. Pełna hartowność jest zapewniona dla części wykonanych ze stopów VT6, VT6S o maksymalnym przekroju do 40–45 mm oraz ze stopów VT3-1, VT14, VT22 - do 60 mm.

Aby zapewnić zadowalające połączenie wytrzymałości i ciągliwości stopów o strukturze (a + b) po hartowaniu i starzeniu, konieczne jest, aby ich struktura była równoosiowa lub „splot koszowy” przed hartowaniem. Przykłady początkowych mikrostruktur zapewniających zadowalające właściwości pokazano na ryc. 17.4 (typy 1–7).

Tabela 17.10

Sposoby wzmacniania obróbki cieplnej stopów tytanu

Początkowa iglasta struktura stopu z obecnością pierwotnych granic ziaren fazy b (typy 8–9) podczas przegrzewania po hartowaniu i starzeniu lub wyżarzaniu prowadzi do małżeństwa - spadku wytrzymałości i ciągliwości. Dlatego konieczne jest unikanie nagrzewania stopów (a + b) do temperatur powyżej temperatury przemiany polimorficznej, ponieważ nie jest możliwe skorygowanie przegrzanej struktury przez obróbkę cieplną.

Ogrzewanie podczas obróbki cieplnej zaleca się przeprowadzać w piekarniki elektryczne z automatyczną kontrolą temperatury i zapisem. Aby zapobiec tworzeniu się kamienia, podgrzewanie gotowych części i blach musi odbywać się w piecach z atmosferą ochronną lub przy użyciu powłoki ochronne.

Podczas wygrzewania elementów z cienkiej blachy do hartowania, w celu wyrównania temperatury i zmniejszenia ich wypaczenia, na dnie pieca umieszcza się blachę stalową o grubości 30-40 mm. Do utwardzania części o złożonej konfiguracji i części cienkościennych stosuje się urządzenia blokujące, aby zapobiec wypaczeniu i smyczy.

Po obróbce w wysokiej temperaturze (hartowaniu lub wyżarzaniu) w piecu bez atmosfery ochronnej półprodukty, które nie są poddawane dalszej obróbce, muszą zostać poddane hydropiaskowaniu lub szlifowaniu korundowemu, a wyroby z blachy muszą być również wytrawione.

Podanie. Stopy tytanu o wysokiej wytrzymałości są używane do produkcji krytycznych części i zespołów: konstrukcji spawanych (VT6, VT14), turbin (VT3-1), zespołów spawanych metodą stemplowania (VT14), części wysoko obciążonych i konstrukcji tłoczonych (VT22). Stopy te mogą pracować długo w temperaturach do 400°C i krótkotrwale do 750°C.

Cechą wysokowytrzymałych stopów tytanu jako materiału konstrukcyjnego jest ich nadwrażliwość do koncentratorów napięcia. Dlatego przy projektowaniu części z tych stopów konieczne jest uwzględnienie szeregu wymagań (poprawa jakości powierzchni, zwiększenie promieni przejścia z jednej sekcji do drugiej itp.), podobnych do tych, które istnieją przy obróbce stali o wysokiej wytrzymałości. używany.

Tytan- jeden z tajemniczych, mało zbadanych makroelementów w nauce i życiu człowieka. Chociaż nie na próżno nazywa się go „kosmicznym” żywiołem, bo. jest aktywnie wykorzystywana w zaawansowanych gałęziach nauki, technologii, medycynie i na wiele innych sposobów - to element przyszłości.

Ten metal ma kolor srebrnoszary (patrz zdjęcie), nierozpuszczalny w wodzie. Ma małą gęstość chemiczną, dzięki czemu charakteryzuje się lekkością. Jednocześnie jest bardzo wytrzymały i łatwy w obróbce ze względu na swoją topliwość i ciągliwość. Element jest chemicznie obojętny ze względu na obecność folii ochronnej na powierzchni. Tytan nie jest palny, ale jego pył jest wybuchowy.

Odkrycie tego pierwiastek chemiczny należący do wielkiego miłośnika minerałów, Anglika Williama MacGregora. Ale tytan nadal zawdzięcza swoją nazwę chemikowi Martinowi Heinrichowi Klaprothowi, który odkrył go niezależnie od McGregora.

Założenia dotyczące powodów, dla których ten metal został nazwany „tytanem”, są romantyczne. Według jednej wersji nazwa kojarzy się ze starożytnymi greckimi bogami Tytanami, których rodzicami byli bóg Uran i bogini Gaia, ale według drugiej pochodzi od imienia królowej wróżek - Tytanii.

Tak czy inaczej, ten makroskładnik jest dziewiątym najczęściej występującym w naturze. Wchodzi w skład tkanek przedstawicieli flory i fauny. Jest go dużo w wodzie morskiej (do 7%), ale w glebie zawiera tylko 0,57%. Najbogatsze w rezerwy tytanu są Chiny, a zaraz za nimi Rosja.

Akcja Tytana

Działanie makroelementu na organizm wynika z jego fizycznego właściwości chemiczne. Jego cząsteczki są bardzo małe, mogą wnikać w strukturę komórki i wpływać na jej pracę. Uważa się, że ze względu na swoją obojętność makroskładnik nie wchodzi w interakcje chemiczne z substancjami drażniącymi, a zatem nie jest toksyczny. Jednak poprzez fizyczne działanie wchodzi w kontakt z komórkami tkanek, narządów, krwi, limfy, co prowadzi do ich uszkodzenie mechaniczne. Zatem element może poprzez swoje działanie doprowadzić do uszkodzenia jedno- i dwuniciowego DNA, uszkodzenia chromosomów, co może prowadzić do ryzyka rozwoju raka i nieprawidłowego kodu genetycznego.

Okazało się, że cząsteczki makroskładników odżywczych nie są w stanie przejść przez skórę. Dlatego dostają się do wnętrza osoby tylko z pożywieniem, wodą i powietrzem.

Tytan jest lepiej wchłaniany przez przewód pokarmowy (1-3%), ale tylko około 1% jest wchłaniany przez drogi oddechowe, ale jego zawartość w organizmie jest skoncentrowana podobnie jak w płucach (30%). Z czym to się wiąże? Po przeanalizowaniu wszystkich powyższych liczb możemy dojść do kilku wniosków. Po pierwsze, tytan jest na ogół słabo wchłaniany przez organizm. Po drugie, przez przewód pokarmowy tytan jest wydalany z kałem (0,52 mg) i moczem (0,33 mg), ale w płucach taki mechanizm jest słaby lub całkowicie nieobecny, ponieważ wraz z wiekiem u osoby stężenie tytanu w tym narządzie wzrasta prawie 100 razy. Jaki jest powód tak wysokiego stężenia przy tak słabym wchłanianiu? Najprawdopodobniej wynika to z ciągłego ataku na nasz organizm kurzu, w którym zawsze znajduje się składnik tytanowy. Dodatkowo w tym przypadku należy wziąć pod uwagę naszą ekologię oraz dostępność obiektów przemysłowych w pobliżu osiedli.

W porównaniu z płucami, w innych narządach, takich jak śledziona, nadnercza, tarczyca, zawartość makroskładnika pozostaje niezmieniona przez całe życie. Obecność tego pierwiastka obserwuje się również w limfie, łożysku, mózgu, samicy mleko matki, kości, paznokcie, włosy, soczewki oka, tkanki nabłonkowe.

Będąc w kościach, tytan bierze udział w ich zespoleniu po złamaniach. Pozytywny wpływ obserwuje się również w procesach regeneracyjnych zachodzących w uszkodzonych ruchomych stawach kostnych w zapaleniu stawów i artrozie. Ten metal jest silnym przeciwutleniaczem. Osłabiając działanie wolnych rodników na skórę i komórki krwi, chroni cały organizm przed przedwczesnym starzeniem się i zużyciem.

Koncentrując się w częściach mózgu odpowiedzialnych za wzrok i słuch, pozytywnie wpływa na ich funkcjonowanie. Obecność metalu w nadnerczach i tarczycy implikuje jego udział w produkcji hormonów biorących udział w metabolizmie. Bierze również udział w produkcji hemoglobiny, produkcji czerwonych krwinek. Obniżając zawartość cholesterolu i mocznika we krwi, monitoruje jej prawidłowy skład.

Negatywny wpływ tytanu na organizm wynika z faktu, że jest metalem ciężkim. W ciele nie dzieli się i nie rozkłada, ale osadza się w narządach i tkankach osoby, zatruwając ją i zakłócając procesy życiowe. Nie koroduje i jest odporny na ługi i kwasy, więc sok żołądkowy nie jest w stanie na niego oddziaływać.

Związki tytanu mają zdolność blokowania krótkofalowego promieniowania ultrafioletowego i nie są absorbowane przez skórę, dzięki czemu mogą być stosowane do ochrony skóry przed promieniowaniem ultrafioletowym.

Udowodniono, że palenie wielokrotnie zwiększa wchłanianie metalu do płuc z powietrza. Czy to nie jest powód do rezygnacji? zły nawyk!

Stawka dzienna - jakie jest zapotrzebowanie na pierwiastek chemiczny?

Dzienna norma makroskładnika wynika z faktu, że organizm ludzki zawiera około 20 mg tytanu, z czego 2,4 mg znajduje się w płucach. Każdego dnia organizm przyswaja 0,85 mg substancji z pożywieniem, 0,002 mg z wodą i 0,0007 mg z powietrzem. Stawka dzienna dla tytanu jest bardzo warunkowa, ponieważ konsekwencje jego wpływu na narządy nie zostały w pełni zbadane. W przybliżeniu jest to około 300-600 mcg dziennie. Brak danych klinicznych na temat konsekwencji przekroczenia tej normy - wszystko jest na etapie badań pilotażowych.

brak tytanu

Nie zidentyfikowano warunków, w których zaobserwowano by brak metalu, więc naukowcy doszli do wniosku, że nie istnieją one w przyrodzie. Ale jego niedobór obserwuje się w większości poważnych chorób, co może pogorszyć stan pacjenta. Wadę tę można usunąć preparatami zawierającymi tytan.

Wpływ nadmiaru tytanu na organizm

Nie wykryto nadmiaru makroelementu jednorazowego spożycia tytanu do organizmu. Jeśli, załóżmy, że ktoś połknął tytanową szpilkę, to najwyraźniej nie ma potrzeby mówić o zatruciu. Najprawdopodobniej ze względu na swoją bezwładność element nie wejdzie w kontakt, ale zostanie usunięty w naturalny sposób.

Wielkim niebezpieczeństwem jest systematyczny wzrost stężenia makroelementu w układzie oddechowym. Prowadzi to do uszkodzenia układu oddechowego i limfatycznego. Istnieje również bezpośredni związek między stopniem krzemicy a zawartością pierwiastka w układzie oddechowym. Im wyższa jego zawartość, tym cięższa choroba.

Nadmiar metal ciężki obserwowane u osób pracujących w przedsiębiorstwach chemicznych i metalurgicznych. Najniebezpieczniejszy jest chlorek tytanu - po 3 latach pracy zaczyna się manifestacja ciężkich chorób przewlekłych.

Takie choroby leczy się specjalnymi lekami i witaminami.

Jakie są źródła?

Pierwiastek dostaje się do organizmu człowieka głównie z pożywieniem i wodą. Przede wszystkim w roślinach strączkowych (groch, fasola, soczewica, fasola) i zbożach (żyto, jęczmień, gryka, owies). Jego obecność w mleczarstwie i Dania mięsne a także w jajkach. Rośliny zawierają więcej tego pierwiastka niż zwierzęta. Jego zawartość jest szczególnie wysoka w algach - krzaczastych kladoforach.

Wszystkie produkty spożywcze zawierające barwnik spożywczy E171 zawierają ten dwutlenek metalu. Wykorzystywany jest do produkcji sosów i przypraw. Kwestionuje się szkodliwość tego dodatku, ponieważ tlenek tytanu jest praktycznie nierozpuszczalny w wodzie i soku żołądkowym.

Wskazania do stosowania

Istnieją wskazania do stosowania tego pierwiastka, mimo że ten kosmiczny pierwiastek jest wciąż mało zbadany, jest aktywnie wykorzystywany we wszystkich dziedzinach medycyny. Ze względu na swoją wytrzymałość, odporność na korozję i obojętność biologiczną jest szeroko stosowany w dziedzinie protetyki do produkcji implantów. Znajduje zastosowanie w stomatologii, neurochirurgii, ortopedii. Ze względu na swoją trwałość wykonuje się z niego narzędzia chirurgiczne.

Dwutlenek tej substancji stosowany jest w leczeniu chorób skóry takich jak zapalenie warg, opryszczka, trądzik, stany zapalne błony śluzowej jamy ustnej. Usuwają naczyniak krwionośny twarzy.

Nikielek metalu bierze udział w eliminacji miejscowo zaawansowanego raka krtani. Służy do wymiany endoprotezy krtani i tchawicy. Jest również stosowany w leczeniu zakażonych ran w połączeniu z roztworami antybiotyków.

Glicerosolwat aquacomplex z makroskładnikami odżywczymi wspomaga gojenie ran wrzodziejących.

Przed naukowcami z całego świata otwiera się wiele możliwości badania pierwiastka przyszłości, ponieważ jego właściwości fizykochemiczne są wysokie i mogą przynieść ludzkości nieograniczone korzyści.

Tytan w postaci tlenku (IV) został odkryty przez angielskiego mineraloga amatora W. Gregora w 1791 r. w magnetycznych piaskach żelaznych miasta Menakan (Anglia); w 1795 r. niemiecki chemik M.G. Klaproth ustalił, że rutyl mineralny jest naturalnym tlenkiem tego samego metalu, który nazwał „tytanem” [w mitologia grecka tytani są dziećmi Urana (Nieba) i Gai (Ziemi)]. Przez długi czas nie było możliwe wyizolowanie tytanu w czystej postaci; dopiero w 1910 amerykański naukowiec M. A. Hunter uzyskał metaliczny tytan przez ogrzewanie jego chlorku sodem w zamkniętej stalowej bombie; otrzymany przez niego metal był plastyczny tylko w podwyższonych temperaturach i kruchy w temperaturze pokojowej ze względu na wysoką zawartość zanieczyszczeń. Możliwość zbadania właściwości czystego tytanu pojawiła się dopiero w 1925 roku, kiedy holenderscy naukowcy A. Van Arkel i I. de Boer uzyskali metal o wysokiej czystości w niskich temperaturach poprzez termiczną dysocjację jodku tytanu.

Dystrybucja tytanu w przyrodzie. Tytan jest jednym z powszechnych pierwiastków, jego średnia zawartość w skorupie ziemskiej (clarke) wynosi 0,57% masy (wśród metali strukturalnych zajmuje 4 miejsce pod względem rozpowszechnienia, za żelazem, aluminium i magnezem). Przede wszystkim Tytan znajduje się w skałach podstawowych tzw. „skorupy bazaltowej” (0,9%), mniej w skałach „skorupy granitowej” (0,23%) a jeszcze mniej w skałach ultrabazowych (0,03%), itd. , K skały, wzbogacone o Tytan, obejmują pegmatyty skał zasadowych, skał alkalicznych, sjenitów i pokrewnych pegmatytów i inne. Istnieje 67 znanych minerałów Tytan, głównie pochodzenia magmowego; najważniejsze to rutyl i ilmenit.

Tytan jest w większości rozproszony w biosferze. W wodzie morskiej zawiera 10 -7%; Tytan to słaby migrant.

Właściwości fizyczne tytanu. Tytan występuje w postaci dwóch modyfikacji alotropowych: poniżej temperatury 882,5 °C forma α z heksagonalną gęsto upakowaną siatką jest stabilna (a = 2,951 Å, c = 4,679 Å), a powyżej tej temperatury β -forma z sześcienną siatką skupioną wokół ciała a = 3,269 Å. Zanieczyszczenia i domieszki mogą znacząco zmienić temperaturę przemiany α/β.

Gęstość postaci a w 20°C wynosi 4,505 g/cm3, aw 870°C 4,35 g/cm3; formy β w 900°C 4,32 g/cm3; promień atomowy Ti 1,46 Å, promienie jonowe Ti + 0,94 A, Ti 2+ 0,78 Å, Ti 3+ 0,69 Å, Ti 4+ 0,64 Å; Temperatura topnienia 1668°C, Tbp 3227°C; przewodność cieplna w zakresie 20-25°C 22,065 W/(m·K); współczynnik temperaturowy rozszerzalności liniowej przy 20°С 8,5·10 -6 , w zakresie 20-700°С 9,7·10 -6 ; pojemność cieplna 0,523 kJ/(kg K); oporność elektryczna 42,1 10 -6 om cm przy 20 °C; współczynnik temperaturowy oporu elektrycznego 0,0035 przy 20 °C; ma nadprzewodnictwo poniżej 0,38 K. Tytan jest paramagnetyczny, właściwa podatność magnetyczna wynosi 3,2·10 -6 w 20 °C. Wytrzymałość na rozciąganie 256 MN / m 2 (25,6 kgf / mm 2), wydłużenie względne 72%, twardość Brinella poniżej 1000 MN / m 2 (100 kgf / mm 2). Moduł sprężystości normalnej wynosi 108 000 MN / m 2 (10 800 kgf / mm 2). Metal o wysokiej czystości kuty w normalnej temperaturze.

Tytan techniczny stosowany w przemyśle zawiera zanieczyszczenia tlenu, azotu, żelaza, krzemu i węgla, które zwiększają jego wytrzymałość, zmniejszają ciągliwość i wpływają na temperaturę przemiany polimorficznej, która zachodzi w zakresie 865-920 °C. Do tytan technologii gatunki VT1-00 i VT1-0 gęstość wynosi około 4,32 g/cm3, wytrzymałość na rozciąganie 300-550 MN/m2 (30-55 kgf/mm2), wydłużenie względne nie mniejsze niż 25%, twardość Brinella 1150-1650 Mn / m2 (115-165 kgf / mm2). Konfiguracja zewnętrznej powłoki elektronowej atomu Ti to 3d 2 4s 2 .

Właściwości chemiczne tytanu. Czysty tytan jest aktywnym chemicznie pierwiastkiem przejściowym, w związkach posiada stopień utlenienia +4, rzadziej +3 i +2. W zwykłych temperaturach i do 500-550 ° C jest odporny na korozję, co tłumaczy się obecnością cienkiej, ale mocnej warstwy tlenku na jej powierzchni.

Wyraźnie oddziałuje z tlenem atmosferycznym w temperaturach powyżej 600 ° C tworząc TiO 2. Cienkie wióry tytanowe o niewystarczającym smarowaniu mogą zapalić się podczas obróbki. Przy wystarczającym stężeniu tlenu w środowisku i uszkodzeniu powłoki tlenkowej przez uderzenie lub tarcie, możliwe jest zapalenie się metalu w temperaturze pokojowej i w stosunkowo dużych kawałkach.

Film tlenkowy nie chroni tytanu w stanie ciekłym przed dalszym oddziaływaniem z tlenem (w przeciwieństwie np. do aluminium), dlatego jego topienie i spawanie musi odbywać się w próżni, w atmosferze gazu obojętnego lub w zanurzeniu. Tytan ma zdolność pochłaniania gazów atmosferycznych i wodoru, tworząc kruche stopy nienadające się do praktycznego zastosowania; w obecności aktywowanej powierzchni absorpcja wodoru następuje już w temperaturze pokojowej z małą szybkością, która znacznie wzrasta przy 400 °C i powyżej. Rozpuszczalność wodoru w tytanie jest odwracalna i gaz ten można prawie całkowicie usunąć przez wyżarzanie próżniowe. Tytan reaguje z azotem w temperaturach powyżej 700 °C i otrzymuje się azotki typu TiN; w postaci drobnego proszku lub drutu tytan może palić się w atmosferze azotu. Szybkość dyfuzji azotu i tlenu w Tytanie jest znacznie mniejsza niż w przypadku wodoru. Warstwa uzyskana w wyniku oddziaływania z tymi gazami charakteryzuje się zwiększoną twardością i kruchością i musi być usuwana z powierzchni wyrobów tytanowych poprzez trawienie lub obróbkę skrawaniem. Tytan reaguje energicznie z suchymi halogenami i jest stabilny w stosunku do mokrych halogenów, ponieważ wilgoć odgrywa rolę inhibitora.

Metal jest stabilny w kwasie azotowym we wszystkich stężeniach (z wyjątkiem czerwonego dymiącego kwasu, który powoduje pękanie korozyjne tytanu, a reakcja czasami przebiega z wybuchem), w słabych roztworach kwasu siarkowego (do 5% wagowych) . Kwasy chlorowodorowy, fluorowodorowy, stężony siarkowy, a także gorące kwasy organiczne: szczawiowy, mrówkowy i trójchlorooctowy reagują z tytanem.

Tytan jest odporny na korozję w powietrzu atmosferycznym, wodzie morskiej i atmosferze morskiej, w chlorze mokrym, wodzie chlorowej, gorących i zimnych roztworach chlorkowych, w różnych rozwiązaniach technologicznych i odczynnikach stosowanych w przemyśle chemicznym, naftowym, papierniczym i innych, a także w hydrometalurgia. Tytan tworzy związki metalopodobne z C, B, Se, Si, które charakteryzują się ogniotrwałością i dużą twardością. Węglik TiC (topnienia 3140 °C) otrzymuje się przez ogrzewanie mieszaniny TiO2 z sadzą w temperaturze 1900-2000 °C w atmosferze wodoru; azotek TiN (t pl 2950 °C) - przez ogrzewanie proszku tytanowego w azocie w temperaturze powyżej 700 °C. Znane są krzemki TiSi 2 , TiSi oraz borki TiB, Ti 2 B 5 , TiB 2 . W temperaturze 400-600 °C tytan absorbuje wodór tworząc roztwory stałe i wodorki (TiH, TiH 2). Gdy TiO 2 jest skondensowany z zasadami, solami kwasu tytanowego meta- i ortotytanianów (na przykład Na 2 TiO 3 i Na 4 TiO 4), a także politytanami (na przykład Na 2 Ti 2 O 5 i Na 2 Ti 3 O 7) powstają. W skład tytanianów wchodzą najważniejsze minerały tytanu, np. ilmenit FeTiO 3 , perowskit CaTiO 3 . Wszystkie tytaniany są słabo rozpuszczalne w wodzie. Tlenek tytanu (IV), kwasy tytanowe (osady) i tytaniany rozpuszcza się w kwasie siarkowym, tworząc roztwory zawierające siarczan tytanylu TiOSO4. Po rozcieńczeniu i podgrzaniu roztworów H 2 TiO 3 wytrąca się w wyniku hydrolizy, z której otrzymuje się tlenek tytanu (IV). Gdy nadtlenek wodoru dodaje się do kwaśnych roztworów zawierających związki Ti(IV), tworzą się kwasy nadtlenkowe (nadtletanowe) o składzie H4TiO5 i H4TiO8 i ich odpowiednie sole; związki te są zabarwione na żółto lub pomarańczowo-czerwono (w zależności od stężenia Tytanu), co służy do analitycznego oznaczania Tytanu.

Zdobycie Tytana. Najpopularniejszą metodą otrzymywania metalicznego tytanu jest metoda magnezowo-termiczna, czyli redukcja czterochlorku tytanu metalicznym magnezem (rzadziej sodem):

TiCl 4 + 2Mg \u003d Ti + 2MgCl 2.

W obu przypadkach surowcem wyjściowym są rudy tlenku tytanu – rutyl, ilmenit i inne. W przypadku rud typu ilmenitu tytan w postaci żużla oddzielany jest od żelaza przez wytapianie w piecach elektrycznych. Żużel (podobnie jak rutyl) poddaje się chlorowaniu w obecności węgla do czterochlorku tytanu, który po oczyszczeniu trafia do reaktora redukcji z atmosferą obojętną.

Tytan otrzymuje się w tym procesie w postaci gąbczastej, a po zmieleniu przetapia się w próżniowych piecach łukowych na wlewki z wprowadzeniem dodatków stopowych, jeśli stop jest wymagany. Magnezowa metoda termiczna pozwala na stworzenie dużej produkcja przemysłowa Tytan o zamkniętym cyklu technologicznym, gdyż powstający podczas redukcji produkt uboczny - chlorek magnezu jest kierowany do elektrolizy w celu uzyskania magnezu i chloru.

W wielu przypadkach do wytwarzania wyrobów z tytanu i jego stopów korzystne jest stosowanie metod metalurgii proszków. Aby otrzymać szczególnie drobne proszki (na przykład dla elektroniki radiowej), można zastosować redukcję tlenku tytanu (IV) wodorkiem wapnia.

Zastosowanie tytanu. Główne zalety Titanium nad innymi metalami konstrukcyjnymi: połączenie lekkości, wytrzymałości i odporności na korozję. Stopy tytanu w absolutnej, a jeszcze bardziej w wytrzymałości właściwej (tj. wytrzymałości związanej z gęstością) przewyższają większość stopów opartych na innych metalach (np. żelazie lub niklu) w temperaturach od -250 do 550 ° C i są porównywalne pod względem korozyjności do stopów metali szlachetnych. Tytan zaczął być jednak stosowany jako samodzielny materiał konstrukcyjny dopiero w latach 50. XX wieku ze względu na duże trudności techniczne jego wydobycia z rud i obróbki (dlatego tytan był umownie klasyfikowany jako metal rzadki). Główną część Titanium przeznacza się na potrzeby technologii lotniczej i rakietowej oraz budowy statków morskich. Stopy tytanu z żelazem, zwane „ferrotitanium” (20-50% tytanu), w hutnictwie stali wysokiej jakości i stopów specjalnych służą jako dodatek stopowy i odtleniacz.

Tytan techniczny wykorzystywany jest do produkcji zbiorników, reaktorów chemicznych, rurociągów, armatury, pomp i innych wyrobów pracujących w środowiskach agresywnych np. w inżynierii chemicznej. Sprzęt tytanowy znajduje zastosowanie w hydrometalurgii metali nieżelaznych. Służy do pokrywania wyrobów stalowych. Zastosowanie tytanu w wielu przypadkach daje świetny efekt techniczny i ekonomiczny, nie tylko ze względu na wydłużenie żywotności urządzeń, ale również możliwość intensyfikacji procesów (jak np. w hydrometalurgii niklu). Bezpieczeństwo biologiczne tytanu sprawia, że ​​jest on doskonałym materiałem do produkcji wyposażenia dla Przemysł spożywczy oraz w chirurgii rekonstrukcyjnej. W warunkach głębokiego zimna wytrzymałość tytanu wzrasta przy zachowaniu dobrej ciągliwości, co umożliwia wykorzystanie go jako materiału konstrukcyjnego w technologii kriogenicznej. Tytan dobrze nadaje się do polerowania, kolorowego anodowania i innych metod wykańczania powierzchni, dlatego jest wykorzystywany do produkcji różnych wyrobów artystycznych, w tym monumentalnej rzeźby. Przykładem jest pomnik w Moskwie, wzniesiony na cześć wystrzelenia pierwszego sztucznego satelity Ziemi. Spośród związków tytanu znaczenie praktyczne mają tlenki, halogenki, a także krzemki stosowane w technologii wysokotemperaturowej; borki i ich stopy stosowane jako moderatory w elektrowniach jądrowych ze względu na ich nietopliwość i duży przekrój wychwytywania neutronów. Węglik tytanu, który ma wysoką twardość, jest częścią twardych stopów narzędziowych stosowanych do produkcji narzędzi skrawających oraz jako materiał ścierny.

Tlenek tytanu (IV) i tytanian baru służą jako podstawa ceramiki tytanowej, a tytanian baru jest najważniejszym ferroelektrykiem.

Tytan w ciele. Tytan jest stale obecny w tkankach roślin i zwierząt. W roślinach lądowych jego stężenie wynosi około 10 -4%, w roślinach morskich - od 1,2 10 -3 do 8 10 -2%, w tkankach zwierząt lądowych - poniżej 2 10 -4%, morskich - od 2 10 - 4 do 2 10 -2%. Gromadzi się u kręgowców głównie w formacjach zrogowaciałych, śledzionie, nadnerczach, tarczycy, łożysku; słabo wchłaniany z przewodu pokarmowego. U ludzi dzienne spożycie tytanu z jedzeniem i wodą wynosi 0,85 mg; wydalane z moczem i kałem (odpowiednio 0,33 i 0,52 mg).

Tytan jest elementem grupy IV podgrupy wtórnej układu okresowego, numer seryjny 22, masa atomowa 47,9. Znak chemiczny - Ti. Tytan został odkryty w 1795 roku i nazwany na cześć bohatera greckiego epickiego Tytana. Wchodzi w skład ponad 70 minerałów i jest jednym z powszechnych pierwiastków – jego zawartość w skorupie ziemskiej wynosi około 0,6%. To srebrzystobiały metal. Jego temperatura topnienia wynosi 1665°C. Współczynnik rozszerzalności liniowej tytanu w zakresie 20 - 100°C wynosi 8,3×10 -6 deg -1 , a przewodność cieplna l = 15,4 W/(m×K). Występuje w dwóch polimorficznych modyfikacjach: do 882 °С w postaci a-modyfikacji, która ma heksagonalną gęsto upakowaną sieć krystaliczną o parametrach a= 2,95 Å i z= 4,86 ​​Å; a powyżej tej temperatury transformacja b z siatką sześcienną wyśrodkowaną na ciele jest stabilna ( a= 3,31 Å).

Metal łączy w sobie dużą wytrzymałość z niską gęstością r = 4,5 g/cm 3 i wysoką odpornością na korozję. Dzięki temu w wielu przypadkach ma znaczną przewagę nad tak podstawowymi materiałami konstrukcyjnymi jak stal i aluminium. Jednak ze względu na niską przewodność cieplną trudno jest zastosować go do konstrukcji i części eksploatowanych w warunkach dużych różnic temperatur oraz służących do zmęczenia cieplnego. Metal wykazuje pełzanie zarówno w temperaturze podwyższonej, jak i pokojowej. Wady tytanu jako materiału konstrukcyjnego obejmują stosunkowo niski moduł normalnej sprężystości.

Metal o wysokiej czystości ma dobre właściwości plastyczne. Pod wpływem zanieczyszczeń jego plastyczność zmienia się dramatycznie. Tlen dobrze rozpuszcza się w tytanie i znacznie zmniejsza tę właściwość już w zakresie niskich stężeń. Plastyczne właściwości metalu również zmniejszają się po dodaniu azotu. Przy zawartości azotu powyżej 0,2% następuje kruche pękanie tytanu. Jednocześnie tlen i azot zwiększają tymczasową odporność i wytrzymałość metalu. Pod tym względem są to użyteczne zanieczyszczenia.

Wodór jest szkodliwym zanieczyszczeniem. Znacznie zmniejsza udarność tytanu nawet przy bardzo niskich stężeniach, ze względu na tworzenie się wodorków. Wodór nie ma zauważalnego wpływu na właściwości wytrzymałościowe metalu w szerokim zakresie stężeń.

Czysty tytan nie należy do materiałów żaroodpornych, ponieważ jego wytrzymałość gwałtownie spada wraz ze wzrostem temperatury.

Ważną cechą metalu jest jego zdolność do tworzenia roztworów stałych z gazami atmosferycznymi i wodorem. Gdy tytan jest ogrzewany w powietrzu, na jego powierzchni, oprócz zwykłej zgorzeliny, tworzy się warstwa składająca się ze stałego roztworu na bazie a-Ti (alfited), stabilizowanego tlenem, której grubość zależy od temperatury i czas ogrzewania. Ma wyższą temperaturę przemiany niż główna warstwa metaliczna, a jej powstawanie na powierzchni części lub półproduktów może powodować kruche pękanie.

Tytan charakteryzuje się znaczną odpornością na korozję w powietrzu, naturalnej zimnej, gorącej wodzie słodkiej i morskiej, roztworach zasad, solach kwasów i związków nieorganicznych i organicznych, nawet po przegotowaniu. Jest odporny na działanie rozcieńczonych kwasów siarkowego, solnego (do 5%), azotowego wszystkich stężeń (oprócz dymów), kwasów octowego i mlekowego, chlorków i wody królewskiej. Wysoką odporność na korozję tytanu tłumaczy się tworzeniem na jego powierzchni gęstej, jednorodnej warstwy ochronnej, której skład zależy od środowisko i warunki jego powstania. W większości przypadków jest to dwutlenek - TiO 2. W pewnych warunkach metal oddziałujący z kwasem solnym może być pokryty ochronną warstwą wodorku - TiH 2 . Tytan jest odporny na korozję kawitacyjną i naprężeniową.

Początek przemysłowego zastosowania tytanu jako materiału konstrukcyjnego sięga lat czterdziestych ubiegłego wieku. W tym charakterze tytan znajduje największe zastosowanie w lotnictwie, technologii rakietowej, budowie statków, budowie przyrządów i inżynierii mechanicznej. Zachowuje wysokie właściwości wytrzymałościowe w podwyższonych temperaturach i dlatego jest z powodzeniem stosowany do produkcji części poddawanych nagrzewaniu w wysokiej temperaturze.

Obecnie tytan jest szeroko stosowany w metalurgii, m.in. jako pierwiastek stopowy w stalach nierdzewnych i żaroodpornych. Dodatki tytanu do stopów aluminium, niklu i miedzi zwiększają ich wytrzymałość. On jest część integralna stopy twarde do narzędzi skrawających. Do powlekania elektrod spawalniczych stosuje się dwutlenek tytanu. Tetrachlorek tytanu jest używany w wojsku do tworzenia zasłon dymnych.

W elektrotechnice i radiotechnice jako pochłaniacz gazów stosuje się sproszkowany tytan - po podgrzaniu do 500 ° C energicznie pochłania gazy, a tym samym zapewnia wysoką próżnię w zamkniętej objętości. W związku z tym jest używany do produkcji elektronicznych części lamp.

W niektórych przypadkach tytan jest niezbędnym materiałem w przemysł chemiczny oraz w przemyśle stoczniowym. Z niego wykonane są części przeznaczone do pompowania cieczy agresywnych, wymienniki ciepła pracujące w środowiskach korozyjnych, zawieszenia stosowane do anodowania różnych części. Tytan jest obojętny w elektrolitach i innych płynach galwanicznych i dlatego nadaje się do produkcji różnych części kąpieli galwanicznych. Jest szeroko stosowany w produkcji urządzeń hydrometalurgicznych dla zakładów niklowo-kobaltowych, ponieważ ma wysoką odporność na korozję i erozję w kontakcie z szlamem niklu i kobaltu w wysokich temperaturach i ciśnieniach.

Tytan jest najbardziej stabilny w środowiskach utleniających. W środowiskach redukujących koroduje dość szybko z powodu zniszczenia ochronnej warstwy tlenku.

Stopy tytanu z różnymi pierwiastkami są bardziej obiecującymi materiałami niż komercyjnie czysty metal.

Głównymi składnikami stopowymi przemysłowych stopów tytanu są wanad, molibden, chrom, mangan, miedź, aluminium i cyna. W praktyce tytan tworzy stopy ze wszystkimi metalami z wyjątkiem pierwiastków ziem alkalicznych, a także z krzemem, borem, wodorem, azotem i tlenem.

Obecność przekształceń polimorficznych tytanu, dobra rozpuszczalność w nim wielu pierwiastków, tworzenie się związków chemicznych o zmiennej rozpuszczalności pozwalają na uzyskanie szerokiej gamy stopów tytanu o różnych właściwościach.

Mają trzy główne zalety w porównaniu z innymi stopami: niski ciężar właściwy, dobre właściwości chemiczne i doskonałą odporność na korozję. Połączenie lekkości z wysoką wytrzymałością czyni je szczególnie obiecującymi materiałami jako zamienniki stali specjalnych dla przemysłu lotniczego oraz znaczną odpornością na korozję dla przemysłu stoczniowego i chemicznego.

W wielu przypadkach zastosowanie stopów tytanu jest ekonomicznie opłacalne, pomimo wysokich kosztów tytanu. Na przykład zastosowanie pomp odlewanych z tytanu o najwyższej odporności na korozję w jednym z przedsiębiorstw w Rosji umożliwiło zmniejszenie koszty operacyjne na pompę 200 razy. Takich przykładów jest wiele.

W zależności od charakteru wpływu pierwiastków stopowych na przemiany polimorficzne tytanu podczas stapiania, wszystkie stopy dzielą się na trzy grupy:

1) z fazą a (aluminium);

2) z fazą b (chrom, mangan, żelazo, miedź, nikiel, beryl, wolfram, kobalt, wanad, molibden, niob i tantal);

3) z fazami a + b (cyna, german cyrkonowy).

Stopy tytanu z aluminium mają niższą gęstość i większą wytrzymałość właściwą niż czysty lub komercyjnie czysty tytan. Pod względem wytrzymałości przewyższają wiele stali nierdzewnych i żaroodpornych w zakresie 400 - 500 °C. Stopy te mają wyższą odporność na ciepło i lepszą odporność na pełzanie niż wiele innych stopów na bazie tytanu. Mają również podwyższony moduł normalnej elastyczności. Stopy nie korodują i lekko utleniają się w wysokich temperaturach. Charakteryzują się dobrą spawalnością, a nawet przy znacznej zawartości aluminium materiał spoiny i strefy przyspawowej nie staje się kruchy. Dodatek aluminium zmniejsza ciągliwość tytanu. Efekt ten jest najbardziej intensywny, gdy zawartość aluminium przekracza 7,5%. Dodatek cyny do stopów zwiększa ich właściwości wytrzymałościowe. Przy stężeniu w nich do 5% Sn nie obserwuje się zauważalnego pogorszenia właściwości plastycznych. Ponadto wprowadzenie cyny do stopów zwiększa ich odporność na utlenianie i pełzanie. Stopy zawierające 4-5% Al i 2-3% Sn zachowują znaczną wytrzymałość mechaniczną do 500°C.

Cyrkon ma niewielki wpływ na właściwości mechaniczne stopów, ale jego obecność przyczynia się do wzrostu odporności na pełzanie i wzrostu wytrzymałości długotrwałej. Cyrkon jest cennym składnikiem stopów tytanu.

Stopy tego typu są wystarczająco plastyczne: są walcowane, tłoczone i kute na gorąco, spawane łukiem argonowym i stykowym, są zadowalająco obrabiane przez cięcie, mają dobrą odporność na korozję w stężonym kwasie azotowym, w atmosferze, roztwory chlorku sodu przy cyklicznych obciążeniach i woda morska. Przeznaczone są do produkcji części pracujących w temperaturach od 350 do 500°C dla obciążeń długotrwałych oraz do 900°C dla obciążeń krótkotrwałych. Stopy dostarczane są w postaci blach, prętów, taśm, płyt, odkuwek, wytłoczek, kształtowników wyciskanych, rur i drutów.

W temperaturze pokojowej zachowują sieć krystaliczną właściwą dla modyfikacji a-tytanem. W większości przypadków stopy te są używane w stanie wyżarzonym.

Stopy tytanu o stabilnej termodynamicznie fazie b obejmują układy zawierające aluminium (3,0 - 4,0%), molibden (7,0 - 8,0%) i chrom (10,0 - 15,0%). Traci to jednak jedną z głównych zalet stopów tytanu – stosunkowo niską gęstość. Jest to główny powód, dla którego stopy te nie są szeroko stosowane. Po utwardzeniu od 760 - 780 °C i starzeniu w 450 - 480 °C posiadają tymczasową wytrzymałość 130 - 150 kg/mm2 , odpowiada to stali o s in = 255 kg / mm 2 . Jednak ta wytrzymałość nie jest zachowana po podgrzaniu, co jest główną wadą tych stopów. Dostarczane są w postaci blach, prętów i odkuwek.

Najlepsza kombinacja Właściwości uzyskuje się w stopach składających się z mieszaniny faz a i b. Aluminium jest w nich niezbędnym składnikiem. Zawartość aluminium nie tylko rozszerza zakres temperatur, w których utrzymuje się stabilność fazy a, ale także zwiększa stabilność termiczną składnika b. Oprócz , metal ten zmniejsza gęstość stopu i tym samym kompensuje wzrost tego parametru związany z wprowadzeniem ciężkich pierwiastków stopowych. Mają dobrą wytrzymałość i ciągliwość. Wykonuje się z nich blachy, pręty, odkuwki i wytłoczki.Części z takich stopów można łączyć metodą spawania punktowego, doczołowego i łukowego argonem w atmosferze ochronnej. Mogą być zadowalająco obrabiane, mają wysoką odporność na korozję w wilgotnej atmosferze i wodzie morskiej oraz mają dobrą stabilność termiczną.

Czasami oprócz aluminium i molibdenu do stopów dodaje się niewielką ilość krzemu. Przyczynia się to do tego, że stopy w stanie gorącym dobrze nadają się do walcowania, tłoczenia i kucia, a także zwiększają odporność na pełzanie.

Węglik tytanu TiC i stopy na jego bazie są szeroko stosowane. Węglik tytanu ma wysoką twardość i bardzo wysoką temperaturę topnienia, co determinuje jego główne obszary zastosowań. Od dawna jest używany jako składnik twardych stopów do narzędzi skrawających i matryc. Typowymi stopami twardymi zawierającymi tytan do narzędzi skrawających są stopy T5K10, T5K7, T14K8, T15K6, TZ0K4 (pierwsza liczba odpowiada zawartości węglika tytanu, a druga zawartości metalu cementującego kobalt w %). Węglik tytanu jest również używany jako materiał ścierny zarówno w postaci proszkowej, jak i cementowej. Jego temperatura topnienia wynosi ponad 3000°C. Ma wysoką przewodność elektryczną, aw niskich temperaturach - nadprzewodnictwo. Pełzanie tego związku jest niskie do 1800°C. Jest kruchy w temperaturze pokojowej. Węglik tytanu jest stabilny w kwasach zimnych i gorących - chlorowodorowym, siarkowym, fosforowym, szczawiowym, na zimno - w kwasie nadchlorowym, a także w ich mieszaninach.

Szeroko stosowane są materiały żaroodporne na bazie węglika tytanu z dodatkiem molibdenu, tantalu, niobu, niklu, kobaltu i innych pierwiastków. Umożliwia to uzyskanie materiałów łączących wysoką wytrzymałość, odporność na pełzanie i utlenianie w wysokich temperaturach węglika tytanu z ciągliwością i odpornością na szok termiczny metali. Tę samą zasadę stosuje się do otrzymywania materiałów żaroodpornych na bazie innych węglików, a także borków, krzemków, które łączy się pod Nazwa zwyczajowa materiały ceramiczno-metalowe.

Stopy na bazie węglika tytanu zachowują wystarczająco wysoką odporność termiczną do 1000 - 1100 °C. Mają wysoką odporność na zużycie i korozję. Udarność stopów jest niska i jest to główna przeszkoda w ich szerokiej dystrybucji.

Jako materiały ogniotrwałe stosuje się węglik tytanu oraz stopy na jego bazie z węglikami innych metali. Tygle wykonane z węglika tytanu i jego stopu z węglikiem chromu nie są zwilżane i praktycznie przez długi czas nie wchodzą w interakcję ze stopioną cyną, bizmutem, ołowiem, kadmem i cynkiem. Węglik tytanu nie jest zwilżany roztopioną miedzią w temperaturze 1100 - 1300°C i srebrem w temperaturze 980°C w próżni, aluminium w temperaturze 700°C w atmosferze argonu. Stopy na bazie węglika tytanu z węglikiem wolframu lub tantalem z dodatkiem do 15% Co w temperaturze 900 - 1000 ° C przez długi czas prawie nie są podatne na działanie roztopionego sodu i bizmutu.

Tytan - metal wróżki. Przynajmniej element nosi imię królowej tych mitycznych stworzeń. Titania, podobnie jak wszyscy jej krewni, wyróżniała się lekkością.

Wróżki potrafią latać nie tylko ze skrzydłami, ale także z niewielką wagą. Tytan jest również lekki. Gęstość pierwiastka jest najmniejsza wśród metali. Tu kończy się podobieństwo do wróżek i zaczyna się czysta nauka.

Właściwości chemiczne i fizyczne tytanu

Tytan to pierwiastek kolor srebrzystobiały, z wyraźnym połyskiem. W podświetleniach metalu widać różowy, niebieski i czerwony. Charakterystyczną cechą 22. elementu jest mienienie się wszystkimi kolorami tęczy.

Jego blask jest zawsze jasny, ponieważ odporny na tytan na korozję. Materiał jest przed nim zabezpieczony warstwą tlenku. Powstaje na powierzchni w standardowej temperaturze.

Dzięki temu korozja metali nie jest straszna ani w powietrzu, ani w wodzie, ani na przykład w najbardziej agresywnych środowiskach. Tak chemicy nazwali mieszaninę koncentratu i kwasów.

22. pierwiastek topi się w 1660 stopniach Celsjusza. Okazuje się, tytan - metal nieżelazny grupa ogniotrwała. Materiał zaczyna się palić, zanim zmięknie.

Przy 1200 stopniach pojawia się biały płomień. Substancja wrze w 3260 stopniach Celsjusza. Topienie elementu sprawia, że ​​staje się lepki. Musisz użyć specjalnych odczynników, które zapobiegają przywieraniu.

Jeśli ciekła masa metalu jest lepka i lepka, to tytan w stanie sproszkowanym jest wybuchowy. Aby „bomba” zadziałała wystarczy nagrzanie do 400 stopni Celsjusza. Nabierający energia cieplna, element słabo to przekazuje.

Tytan nie jest również używany jako przewodnik elektryczny. Ale materiał jest ceniony za swoją wytrzymałość. W połączeniu z niską gęstością i wagą jest przydatny w wielu gałęziach przemysłu.

Pod względem chemicznym tytan jest dość aktywny. Tak czy inaczej metal wchodzi w interakcje z większością elementów. Wyjątki: - gazy obojętne, , sód, potas, , wapń i .

Tak niewielka ilość substancji obojętnych na tytan komplikuje proces otrzymywania czystego pierwiastka. Niełatwe do wyprodukowania i stopy metali z tytanu. Jednak przemysłowcy nauczyli się tego robić. Praktyczne zastosowanie mieszanin opartych na 22. substancji jest zbyt duże.

Zastosowanie tytanu

Montaż samolotów i rakiet – tam się przydaje przede wszystkim tytan. Kup metal niezbędne do zwiększenia odporności na ciepło i odporności na ciepło kadłuba. Odporność na ciepło - odporność na wysokie temperatury.

Są one na przykład nieuniknione podczas przyspieszania rakiety w atmosferze. Odporność na ciepło to zachowanie większości właściwości mechanicznych stopu w „ognistych” warunkach. Oznacza to, że w przypadku tytanu charakterystyka działania części nie zmienia się w zależności od warunków środowiskowych.

Przydaje się również odporność 22. metalu na korozję. Ta właściwość jest ważna nie tylko przy produkcji maszyn. Pierwiastek trafia do kolb i innych przyborów do laboratoriów chemicznych, staje się surowcem do wyrobu biżuterii.

Surowce nie są tanie. Jednak we wszystkich branżach koszty są opłacane przez żywotność produktów tytanowych, ich zdolność do zachowania pierwotnego wyglądu.

A więc seria naczyń firmy z Petersburga „Neva” „Metalowy tytan PK” pozwala na używanie podczas smażenia metalowych łyżek. Zniszczyliby teflon, podrapali go. Powłoka tytanowa jest odporna na ataki stali i aluminium.

Nawiasem mówiąc, dotyczy to również biżuterii. Pierścionek wykonany ze złota jest łatwy do zarysowania. Modele Titanium pozostają gładkie przez dziesięciolecia. Dlatego 22. pierwiastek zaczęto uważać za surowiec na obrączki ślubne.

Patelnia "Tytan Metal" lekkie, jak naczynia z teflonem. 22. element jest tylko nieznacznie cięższy od aluminium. To zainspirowało nie tylko przedstawicieli lekki przemysł ale także specjaliści od motoryzacji. Nie jest tajemnicą, że samochody mają wiele części aluminiowych.

Są potrzebne do zmniejszenia masy transportu. Ale tytan jest silniejszy. Jeśli chodzi o samochody reprezentatywne, przemysł motoryzacyjny prawie całkowicie przestawił się na stosowanie 22. metalu.

Części wykonane z tytanu i jego stopów zmniejszają masę silnika wewnętrzne spalanie o 30%. Sprawa też jest lżejsza, jednak cena rośnie. Aluminium jest wciąż tańsze.

Solidny „Neva Metal Titan”, recenzje o którym pozostaje, z reguły ze znakiem plus, produkuje naczynia. Marki motoryzacyjne używają tytanu w samochodach. nadaj elementowi kształt pierścionków, kolczyków i bransoletek. W tej serii transferów brakuje firm medycznych.

22. metal jest surowcem do produkcji protez i narzędzi chirurgicznych. Produkty prawie nie mają porów, dzięki czemu można je łatwo wysterylizować. Ponadto tytan, będąc lekkim, może wytrzymać ogromne obciążenia. Co jeszcze jest potrzebne, jeśli np. zamiast więzadeł kolanowych założono obcą część?

Brak porów w materiale jest doceniany przez odnoszących sukcesy restauratorów. Ważna jest czystość skalpeli chirurga. Ale ważna jest również czystość powierzchni roboczych kucharzy. Aby żywność była bezpieczna, jest krojona i parzona na tytanowych stołach.

Nie rysują się i są łatwe do czyszczenia. Zakłady średniego szczebla z reguły używają stalowych przyborów, ale są one gorszej jakości. Dlatego w restauracjach z gwiazdkami Michelin wyposażenie to tytan.

Wydobycie tytanu

Ten pierwiastek jest jednym z 20 najczęściej występujących na Ziemi, znajdując się dokładnie w środku rankingu. Według masy skorupy planety zawartość tytanu wynosi 0,57%. Na litr wody morskiej przypada 0,001 miligrama dwudziestego czwartego metalu. Łupki i iły pierwiastka zawierają 4,5 kilograma na tonę.

W skałach kwaśnych, czyli bogatych w krzemionkę, tytan stanowi 2,3 kilograma na tysiąc. W głównych złożach utworzonych z magmy, 22. metal waży około 9 kilogramów na tonę. Najmniej tytanu ukryte jest w skałach ultrabazowych z 30% zawartością krzemionki – 300 gramów na 1000 kilogramów surowców.

Pomimo rozpowszechnienia w przyrodzie, nie znajduje się w nim czystego tytanu. Materiałem do uzyskania 100% metalu był jego jodek. Rozkład termiczny substancji przeprowadzili Arkel i De Boer. To są holenderscy chemicy. Eksperyment zakończył się sukcesem w 1925 roku. W latach pięćdziesiątych rozpoczęto masową produkcję.

Współcześni z reguły wydobywają tytan z jego dwutlenku. Jest to minerał zwany rutylem. Ma najmniejszą ilość zanieczyszczeń obcych. Wyglądają jak tytanit i.

Podczas przetwarzania rud ilmenitu pozostaje żużel. To on służy jako materiał do uzyskania 22. elementu. Przy wyjściu jest porowaty. Musimy przeprowadzić powtórne przetopienie w piecach próżniowych z dodatkiem.

Podczas pracy z dwutlenkiem tytanu dodaje się do niego magnez i chlor. Mieszanina jest podgrzewana w piecach próżniowych. Temperatura jest podnoszona, aż cały nadmiar pierwiastków wyparuje. Pozostaje na dnie pojemników czysty tytan. Metoda nazywa się termiczną magnezem.

Opracowano również metodę wodorkowo-wapniową. Opiera się na elektrolizie. Wysoki prąd umożliwia rozdzielenie wodorku metalu na tytan i wodór. Opracowana w 1925 roku metoda jodowania pierwiastka jest nadal stosowana. Jednak w XXI wieku jest to najbardziej czasochłonne i kosztowne, więc zaczyna o nim zapominać.

Cena tytanu

Na cena tytanu metalu zestaw na kilogram. Na początku 2016 roku jest to około 18 dolarów. Światowy rynek 22. pierwiastka osiągnął w ciągu ostatniego roku 7 000 000 ton. Największymi dostawcami są Rosja i Chiny.

Wynika to z eksplorowanych w nich i nadających się do zagospodarowania rezerwatów. W drugiej połowie 2015 roku popyt na tytan i blachy zaczął spadać.

Metal sprzedawany jest również w postaci drutu, różnych części, na przykład rur. Są znacznie tańsze niż ceny akcji. Ale musisz zastanowić się, co jest w złocie czysty tytan, a oparte na nim stopy są stosowane w produktach.