Titán és titánötvözetek és tulajdonságai

Titanium. Kémiai elem a szimbólum Ti (lat. Titanium, nyitott 1795-ben, és nevezték el a görög hős, az epikus Titan). Van egy sorszáma 22, atomsúlya 47, 90, sűrűsége 4, 5 g / cm3 olvadáspontja 1668 ° C, forráspontja 3300 ° C-on

Titán létezik két módosítással: legfeljebb 882 ° C-on egy módosítást # 945; hatszöges, szoros csomagolt kristályrácsban, míg a fenti 882 ° C-on stabil módosítása # 946; egy tércentrált köbös rács.

Titán egyesíti a magas szilárdságú, kis sűrűségű és nagy korrózióállóság. Ennek köszönhetően, sok esetben, hogy jelentős előnnyel rendelkezik a fő szerkezeti anyagok, mint az acél és alumínium. Számos titán ötvözet szilárdságát kétszer az acél lényegesen alacsonyabb sűrűségű és jobb korrózióállóságot. Azonban, mivel az alacsony hővezetési megnehezíti használni szerkezetek és komponensek működő magas hőmérsékleti szélsőségek, és a termikus fáradtság. A hátrányok titán, mint az anyag az építési is tartalmaznia kell viszonylag alacsony rugalmassági modulus.

A mechanikai tulajdonságok erősen függnek tisztaságát a fém és az előző mechanikai és hőkezelés. Nagy tisztaságú titán jó műanyag tulajdonságai.

A jellemző tulajdonsága titán - a képesség, hogy felszívja az aktív gázok - az oxigén, nitrogén és hidrogén. Ezek a gázok oldódnak bizonyos határokon belül a titán. Már kis mennyiségű oxigén és a nitrogén csökkenti a műanyag tulajdonságai titán. Jelentéktelen keverékben hidrogén (0, 01-0, 005%) jelentősen növeli a törékenység titán.

Levegőben normál hőálló titán. Amikor melegítjük 400-550 ° C-on van borítva egy fém-oxid-nitrid fólia, amely oldhatatlanul támogatott a fém, és megvédi azt a további oxidációtól. Magasabb hőmérsékleten növeli az oxidáció sebességét, és oldódási oxigén titán.

Titán reagál nitrogénnel feletti hőmérsékleten 600 ° C hőmérsékleten, így egy nitrid fólia (TiN) és szilárd oldatot nitrogén titán. Titán-nitrid egy nagy keménység és olvadáspontja 2950 ° C-on

Titán elnyeli hidrogén szilárd oldatokat képeznek és hibridek (TIH és TIH 2). Ellentétben az oxigén és a nitrogén, szinte az összes abszorbeált hidrogén lehet távolítani titán melegítve vákuumban, 1000-1200 ° C-on

Szén és szén-tartalmú gázok (CO, CH 4) reagál a titán magas hőmérsékleten (1000 ° C fölött), hogy egy kemény, és tűzálló titán-karbid TiC (olvadáspont 3140 ° C). A keveréket szén jelentősen befolyásolja a mechanikai tulajdonságokat titán.

Fluor-, klór-, bróm- és jódatom kölcsönhatásba titán viszonylag alacsony hőmérsékleten (100-200 ° C). Ebben a formában az illékony halogenidek titán.

A mechanikai tulajdonságok titán sokkal nagyobb mértékben, mint a többi fém, a terheléstől függően alkalmazási sebesség. Ezért titán-mechanikai vizsgálatokat kell végezni egy szigorúan szabályozott, és a rögzített feltételek, mint vizsgálatokban más építési anyagok.

Shock titán viszkozitás jelentősen megnövekszik a temperálás során tartományban 200-300 ° C, jelentős változások más tulajdonságai nem figyelhető meg. A legnagyobb növekedés a képlékenység titán elért hirtelen lehűtés után hőmérséklet felett a polimorf átalakulási hőmérséklet, és az azt követő temperálás.

Tiszta titán nem egy hőálló anyagok, mert szilárdsága rohamosan növekvő hőmérséklettel csökken.

Fontos jellemzője a titán, hogy képes szilárd oldatokat képeznek a légköri gázokkal és hidrogén. Melegítés hatására a titán a felületén egy levegő mellett a szokásos skálán, egy réteg, amely egy szilárd oldat alapuló # 945; - Ti (alfitirovanny réteg), stabilizált oxigénnel, amelynek vastagsága függ a hőmérséklettől és a hőkezelés időtartama. Ez a réteg egy nagyobb átmeneti hőmérséklet, mint az alapfém réteg és annak kialakulását a felületen részek vagy félkész termékek okozhat rideg törést.

Titán és titán-alapú ötvözetek jellemzi nagy korrózióállóság atmoszférában levegő természetes hideg és meleg édesvíz, tengervíz (egy lemez készült titán 10 évig a tengerben víz nem jelenik meg, és a rozsda nyomnyi), valamint lúgos oldatok, szervetlen sók, szerves savak és vegyületek még forráspontú. A korrózióállóság, mint a titán-króm-nikkel nemesacél. Ő nem rozsdásodik a tengervízben, mivel érintkezik rozsdamentes acél és réz-nikkel ötvözet. Nagy korrózióállóság miatt kialakulását titán felületén homogén sűrű film, amely megvédi a fémet a további kölcsönhatása a környezettel. Például, híg kénsavban (5%) szobahőmérsékleten titán állványok. A korrózió sebessége a növekvő koncentrációban a sav növekszik, elérve a maximális 40%, majd lecsökken egy minimális 60%, elér egy második csúcs 80%, majd ismét lesüllyed.

Híg sósavban (5-10%) szobahőmérsékleten elegendő titán állványok. A növekvő savkoncentráció és a hőmérséklet, a korrózió sebessége titán gyorsan növekszik. titán sósavban korrózió is jelentősen csökken hozzáadásával kis mennyiségű oxidánsok (HNO 3. KMnO 4 K 2 CrO 4 rézsók, vas). Titán igen jól oldódik hidrogén-fluorid. A lúgos oldatokkal (koncentráció: 20%), a hideg és a fűtés a titán-állványok.

Mivel a szerkezeti anyag titán legnagyobb alkalmazás a repülés, rakéta technika, az építőiparban a tengeri hajók, elektromos és gépészeti. Titán és titánötvözetek megtartják nagy szilárdsági tulajdonságai magas hőmérsékleteken, és ezért eredményesen használható gyártási alkatrészek kitéve magas hőmérsékletű fűtés. Így, ötvözeteinek kívül előállított a repülőgép (a motor gondola, csűrő, a kormány viszont), és még sok más alkatrészei, - a motor a csavarok. Például, ha az egyik a motorok helyére acél csavarok titán, a súlya a motor csökken közel 100 kg.

A titán-oxid előállítására alkalmazott titán-dioxid pigmentek. Az ilyen puha tőkehal festhető többször nagyobb felületű, mint az azonos mennyiségű ólom, vagy cink-oxid. Ezen túlmenően, a titán-dioxid nem mérgező. Titán széles körben használják a kohászat, beleértve ötvözıelem rozsdamentes és hőálló acélok. Adalékanyagok titán alumínium ötvözetek, a nikkel és a réz növelni erejüket. Ez is része a karbid vágószerszámok számára, és sikeresen alkalmazzák sebészeti műszerek titánból ötvözetek. Titán-dioxidot alkalmazunk, hogy mossa a hegesztő elektródák. Titán (IV-tetraklorid) használják a katonai létrehozni füst képernyők és békeidőben a gázosítás növények tavasszal fagyok.

Elektromos és rádiós porított titán használják scavenger gáz - melegítés közben 500 ° C erőteljesen titán elnyeli gázok és ezáltal ez egy olyan zárt térben, magas vákuumban.

Titán bizonyos esetekben nélkülözhetetlen anyag a vegyiparban és a hajóépítés. Belőle termelnek szánt alkatrészeket szivattyúzás korrozív folyadékok, hőcserélők működő korrozív környezetben, medál használt készülékek különböző részein eloxálás. Titán inert abban az elektrolitok és más használt fluidumok galvanizáló, és így alkalmas a gyártás különböző alkatrészek galvanizáló fürdők. Széles körben használják a készülékek gyártására hidrometallurgiai nikkel-kobalt növények, mert van egy nagy ellenállás a korrózió ellen és az erózió érintkezik a nikkel és kobalt szuszpenziót magas hőmérsékleten és nyomáson.

Titán a leginkább ellenáll a oxidáló környezetben. A redukáló környezetben titán korrodál viszonylag gyorsan miatt a pusztulását a védő oxidréteg.

Műszaki titán és ötvözetei érzékenyek valamennyi ismert előállítási eljárásait. Ők lehet göngyölt hideg és meleg körülmények között, lepecsételt, krimpelhető, hogy megadja magát a mélyhúzó, kitágul. Titán és titánötvözetek készítünk rudak, rudak, szalagok, profilok különböző hengerelt varrat nélküli csövek, huzal és fólia.

deformáció ellenállás a titán magasabb, mint a szerkezeti acél vagy réz és alumínium ötvözetek. Titán és titánötvözetek feldolgozása a nyomás körülbelül megegyezik az ausztenites rozsdamentes acél minősége. Leggyakrabban titán vetjük alá kovácsolás át 800-1000 ° C-on Ahhoz, hogy megvédje a titánt a gázok kibocsátása, hő és nyomás kezelést úgy hajtjuk végre, a lehető legrövidebb idő alatt. Annak a ténynek köszönhetően, hogy a hőmérsékleten> 500 ° C, a hidrogén bediffundál a titán és ötvözetei egy nagyon nagy sebességű, a melegítést végezzük oxidáló atmoszférában.

Titán és titánötvözetek alacsonyabb megmunkálhatósága hasonló ausztenites rozsdamentes acél. Minden típusú vágás a legjobb eredményeket érjük el, hogy alacsony fordulatszámon nagy fogásmélység és ha vágószerszámok készült nagy sebességű acél vagy keményfém. Mivel a nagy reakcióképessége a titán a magas hőmérsékletű hegesztési végezzük atmoszférában inert gáz (hélium, argon). Így védve reakció a légkör és a gáz nem csak a megolvadt hegesztési varrat, de erősen fűtött alkatrészt hegesztett termékek.

Néhány technikai nehézségek merülnek fel a termelés a titán ötvözet öntvények.