На головну

Відновлювальна плавка ільменітових концентратів. | Магнієтермічеський отримання титану з тетрахлориду титану | Переробка титанової губки в товарну продукцію | Запорізький алюмінієвий комбінат (м.Запоріжжя) | Запорізький титано - магнієвий комбінат »(м.Запоріжжя). | Продукція: тітансодержащіх шлак, титанова губка, ферротитан, титанове лиття. Магній проводиться для внутрішнього споживання. | Виробництво пігментного діоксиду титану | Виробництво кольорових металів | Зниження виробництва продукції | Технологічні схеми процесу МЕП |

Фізико-хімічні властивості і області застосування

  1. I. Область застосування
  2. I. Область застосування
  3. I. Загальні відомості щодо організації навчання громадян початковим знанням в області оборони і їх підготовки з основ військової служби, військово-патріотичного виховання
  4. II. Заходи демографічної політики Росії в області поліпшення житлових умов
  5. IV. блок застосування
  6. IV. блок застосування
  7. IV. блок застосування

За зовнішнім виглядом титан схожий на сталь. Він плавиться при +1668 оЗ і кипить при 3300 оС.

Титан існує в двох кристалічних модіфікаціях- ? і ?. Температура поліморфного перетворення титану залежить від кількості домішок в ньому; для чистого металу вона дорівнює 882,5о С. Низькотемпературна модифікація (?- титан) має гексагональну решітку з щільною упаковкою атомів. Параметри кристалічної решітки: ао = 2,95111 Ао ± 6.10 -5; з0 = 4,68433 ± 10.10 -5; с / а = 1,5873. Параметри решітки ?- титану, особливо значення с, Збільшуються при поглинанні малих кількостей кисню або азоту, супроводжуваному освітою твердих розчинів кисню та азоту в титані. Високотемпературна модифікація (? - титан) має об'ємно-центровану кубічну решітку. її параметр а при 900 ± 5о З дорівнює 3,3065 ± 0,0001 Ао. При ? > ? - перетворенні зміна обсягу становить 5,5%. Поліморфізм титану, хороша розчинність в ньому багатьох елементів, утворення хімічних сполук зі змінною розчинністю дозволяють отримати на основі титану велика кількість сплавів з різноманітною структурою і властивостями

Щільність чистого ? - титану при 25оЗ дорівнює 4,507 г / см3, ? - титан при 900о З 4,32 г / см3, Рідкого (технічного) при температурі кристалізації 4,11 г / см3.

Коефіцієнт теплопровідності титану знижується в міру зростання температури від 3,7.10 -2 кал / (см.сек.град -1 ) При 50о З до 3,1.10-2 кал / (см.сек.град-1) При 700 оС.

Його механічна міцність приблизно вдвічі більше, ніж чистого заліза, і майже в шість разів вище, ніж у алюмінію. У чистому вигляді титан пластичний і легко піддається механічній обробці. На повітрі при звичайній температурі титан стійкий. При нагріванні вище 550 ОЗ він енергійно окислюється і поглинає кисень і інші гази.

Титан здатний розчиняти майже всі елементи періодичної системи. Однак найбільш важливе практичне значення в якості легуючих добавок до титану мають алюміній, хром, молібден, ванадій, марганець, олово, мідь, ніобій, тантал, залізо, вольфрам, кремній. Вони утворюють з титаном тверді розчини заміщення.

Основні неметалеві домішки - кисень, азот, вуглець, водень відносяться до твердих розчинів впровадження. Розчиняючись в титані, вони спотворюють кристалічну решітку, підвищують жорсткість міжатомних зв'язків і зменшують здатність кристаллитов до пластичної деформації. Тому під впливом зазначених домішок твердість і міцність титану зростають, а пластичність знижується. Для додаткового підвищення міцності титану іноді в ньому підвищують вміст кисню, зокрема вводячи в шихту для виплавки злитків розраховану кількість двоокису титану. Цей же ефект досягається введенням в шихту для виплавки злитків деякої кількості відходів, збагачених киснем.

Титан володіє цінним поєднанням високих механічних властивостей і порівняно невелику щільність (4,5 г / см3). Сплави титану відрізняються термостійкістю і особливо високою питомою міцністю (відношення міцності до щільності) при температурах до 600 ° С, що перевершує основні марки стали і інші метали конструкційного призначення.

Ця перевага титану значно збільшується у його сплавів, питома міцність яких може бути підвищена в 1,5 ... 2 рази і зберігається при підвищеній температурі, тоді як багато інших конструкційні матеріали в значній мірі разупрочняется.

За пластичності титан не поступається іншим металам. Чистий титан може бути підданий всім видам холодної та гарячої механічної обробки, аж до отримання фольги товщиною 0,1 ... 0,01 мм. Ставлення межі текучості до межі міцності становить для титану близько 0,8 - 0,9 проти 0,65 для вуглецевих і 0,5 для нержавіючих сталей, що обмежує ступінь деформації титану в охолодженому стані. При нагріванні титану до 500 - 6000З і особливо поблизу температури рекристалізації вказане відношення значно знижується, в результаті чого він може деформуватися при менших напругах і з великими ступенями обтиску.

Титан і багато його сплави добре зварюються. Однак присутність в металі в помітній кількості кисню, азоту, вуглецю і особливо водню погіршує зварюваність титан і сприяє утворенню в зварних швах холодних тріщин.

Механічні властивості титану залежать від його чистоти. Впровадження кисню та азоту в титан збільшує твердість, міцність, межа плинності і знижує пластичність металу. Водень є однією з найбільш шкідливих домішок, так як різко знижує пластичність металу і особливо ударну в'язкість.

Позитивною якістю титану є широке його поширення в природі. За змістом в земній корі серед металів основного конструкційного призначення він поступається тільки алюмінію і заліза.

Іншим важливим достоїнством титану є його виключно висока хімічна стійкість по відношенню до дуже багатьох агресивних середовищ неорганічного і органічного походження, морській воді, фізіологічним розчинів і харчових кислот. Причому в багатьох агресивних середовищах корозійна стійкість титану порівнянна з корозійну стійкість найбільш стійких матеріалів, в тому числі платини.

З іншого боку, нелегований титан має недоліки, що обмежують застосування його в чистому вигляді: невисока міцність і досить швидке разупрочнение металу з ростом температури, а також схильність металу до повзучості, зниження втомної міцності і корозійної стійкості в деяких агресивних середовищах. Необхідно відзначити також, що рівень змінних напруг в титанових лопатках нижче, ніж в сталевих. Широке використання титану в двигунах стримується також особливістю титану, пов'язане з пожежонебезпекою, що ставить обмеження за максимальними робочим температур.

Межа плинності титану в п'ять разів вище, ніж у алюмінію, і майже в три рази - ніж у заліза. Не дивно, що коли перед авіаконструкторами постало питання, яким металу довірити подолання звукового бар'єру, вибір припав на титан.

Висока корозійна стійкість, низька щільність і теплопровідність, висока міцність обумовлює його широке застосування в аерокосмічній, хімічній та суднобудівній галузях промисловості.

Завдяки своїй відносній інертності, титан не робить шкідливої ??дії на навколишнє середовище. Він є реціркуліруемих на 100% і відповідає всім вимогам до будівництва. Серед всіх архітектурних металів титану властивий найбільший термін служби.

Промислове застосування - це обладнання для хімічних і енергетичних процесів, нафтовий і газовий секторів. Військова промисловість, крім літаків, - озброєння і броньовані машини. Споживчі товари -це автомобільна промисловість, архітектура, виробництво спортивного інвентарю, медичне обладнання та ювелірні вироби.

Успішне застосування титанового прокату пов'язано з виробництвом паперу, в ливарному виробництві, у виготовленні обладнання для нафтової промисловості.

Знайшли йому застосування в нафтогазовій галузі - там титан почали використовувати для виготовлення опор морських нафтовидобувних платформ (титанові вдвічі гнучкіше сталевих).

Сегмент ринку споживчих товарів в даний час є найбільш швидко зростаючим в титановому ринку. У той час як десять років тому він становив лише 1 - 2% титанового ринку, сьогодні він виріс до 8 -10%. В цілому споживання титану у виробництві споживчих товарів росло приблизно в два рази швидше, ніж весь титановий ринок.

Споживання титану і його сплавів в ювелірній справі стає все більш помітним (обручки, намиста).

Титан широко використовується в медицині як хірургічного інструменту, внутрішніх і зовнішніх протезів, включаючи такі критичні, як серцевий клапан. Переваги - міцність, опір корозії, і головне те, що у деяких людей виникає алергія на нікель (обов'язковий елемент нержавіючих сталей). Навпаки, до титану не знайдено алергія. Клітини можуть регенеруватися на титані, а кістки можуть продовжувати рости після імплантації цього металу. Однак встановлено, що використовувати титановий сплав з добавками ванадію обмежено, оскільки сплав Ti - 6Al - 4V є токсичним. В даний час він замінений нетоксичним сплавом Ti - 6Al - 7Nb. Цей сплав майже вдвічі міцніше чистого титану, а його еластичність досягає рівня, характерного для сплаву золота.

У США з'явилися установки, що дозволяють оперувати в магніторезонансному поле. Традиційні інструменти зі сталі спотворюють картину діагностики, так і оперувати ними в магнітному полі складно. А титан не володіє магнітними властивостями, на відміну від тієї ж пластмаси, більш міцний.

Вельми перспективним матеріалом є титан в морській справі для буріння глибоководних свердловин, так як титан зберігає працездатність в таких умовах до 50 років.

Застосування титану в мистецтві відноситься до 1967 року, коли в Москві був поставлений перший титановий монумент. Матеріал є привабливим за колір, зовнішній вигляд, міцність і опір корозії.

Крім авіакосмічного застосування «Гамма» - сплав може знайти застосування в інших галузях енергетичного машинобудування (стаціонарні турбіни енергогенераторів, енергетичні установки), транспортному машинобудуванні (поршневі і дизельні двигуни), газо- і нафтопереробні установки хімічної промисловості, атомному машинобудуванні, де вимоги до жароміцних матеріалами менш жорсткі.

Розбавлена ??сірчана кислота, а також азотна кислота будь-якої концентрації і слабкі розчини лугів реагують з титаном дуже повільно. Він дуже стійкий проти корозії в морській воді. Титан розчиняється в соляній кислоті, концентрованої сірчаної і плавикової кислотах.

Застосування титану як конструкційний матеріал обумовлено сприятливим поєднанням його високу механічну міцність, корозійної стійкості, жароміцності, малої щільності. Значно покращує механічні та корозійні властивості титану легування його марганцем, хромом, алюмінієм, молібденом, кремнієм і бором.

Технічна двоокис титану знаходить дуже широке застосування в якості пігменту при виготовленні титанових білил і емалей.

 



Частина 3. Металургія кольорових металів | Сировинні джерела титану
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати