Основные характеристики:
Титан (Ti) (Titanium) — химический элемент с порядковым номером 22, легкий серебристо-белый металл, атомный вес 47,88. Плотность 4,51 г/см3, tпл.=1668+(-)5°С, tкип.=3260°С. Для технического титана марок ВТ1-00 и ВТ1-0 плотность другая, приблизительно 4,32 г/см3. Титан и титановые сплавы сочетают в себе легкость, прочность, высокую коррозийную стойкость, низкий коэффициент теплового расширения.
История открытия:
Открытие TiO2 сделали практически одновременно и независимо друг от друга англичанин У. Грегор и немецкий химик М. Г. Клапрот. У. Грегор, исследуя состав магнитного железистого песка (Крид, Корнуолл, Англия, 1791), выделил новую «землю» (оксид) неизвестного металла, которую назвал менакеновой. В 1795 г. немецкий химик Клапрот открыл в минерале рутиле новый элемент и назвал его титаном. Спустя два года Клапрот установил, что рутил и менакеновая земля — оксиды одного и того же элемента, за которым и осталось название «титан», предложенное Клапротом. Через 10 лет открытие титана состоялось в третий раз. Французский учёный Л. Воклен обнаружил титан в анатазе и доказал, что рутил и анатаз — идентичные оксиды титана.
Первый образец металлического титана получил в 1825 году Й. Я. Берцелиус. Из-за высокой химической активности титана и сложности его очистки чистый образец Ti получили голландцы А. ван Аркел и И. де Бур в 1925 году термическим разложением паров иодида титана TiI4.
Месторождение:
Месторождения титана находятся на территории ЮАР, России, Украины, Китая, Японии, Австралии, Индии, Цейлона, Бразилии, Южной Кореи, Казахстана[5]. В странах СНГ ведущее место по разведанным запасам титановых руд занимает РФ (58.5%) и (занимала)Украина (40.2%)
Промышленные титановые сплавы:
Титановые сплавы по сравнению с техническим титаном имеют большую прочность, в том числе при высоких температурах, сохраняя при этом достаточно высокую пластичность и коррозионную стойкость.
В таблице приведены основные промышленные титановые сплавы. За основу классификации принято соотношение а- и ?-фаз в структуре сплава и особенности структурных превращений, происходящих при их термической обработке.
Классификация титановых сплавов (ГОСТ 19807—74)Отдельные группы титановых сплавов различаются по величине условного коэффициента стабилизации К$, который показывает отношение содержания ?-стабилизирующего легирующего элемента к его содержанию в сплаве критического состава. При содержании в сплаве нескольких ?-стабилизирующих элементов ИХ jfiTp суммируются.
На рисунке показан характер структур титановых сплавов в отожженном и закаленном состоянии.
Структура титановых сплавов в отожженном и закаленном состоянии:1 — переходный класс; 2 — мартенситный классСплавы с а-структурой характеризуются невысокой прочностью при комнатной температуре и не упрочняются при термообработке. Их недостатком является низкая технологическая пластичность, а достоинством — хорошая свариваемость и высокие механические свойства при криогенных температурах.Псевдо-а-сплавы, сохраняя достоинства а-сплавов, благодаря присутствию небольших количеств (3-фазы (до 5 %) имеют более высокую технологическую пластичность и хорошо обрабатываются давлением.
Двухфазные (а + Р)-сплавы характеризуются наилучшим сочетанием механических и технологических свойств. По структуре после закалки различают мартенситный и переходный классы (а + Р)-сплавов. Сплавы мартенситного класса менее легированы и в равновесном состоянии содержат не более 25 % P-фазы. Увеличение количества P-фазы в сплавах переходного класса до 50 % обеспечивает им самую высокую прочность этой группы сплавов как в отожженном, так и в закаленном состояниях.
Псевдо-Р-сплавы после закалки имеют структуру метастабиль-ной P-фазы. В этом состоянии они имеют хорошую пластичность и сравнительно низкую прочность, благодаря чему хорошо обрабатываются давлением. После старения их прочность возрастает в 1,5 раза и составляет 1300-1800 МПа.
Однофазные Р-сплавы отличаются высокой коррозионной стойкостью. Сплав 4201 может заменить тантал, сплавы на никелевой основе типа хастеллой, а также благородные металлы — платину, золото. Однако сплавы со стабильной P-структурой сравнительно редко применяют из-за необходимости их легирования большим количеством изоморфных элементов (V, Мо, Nb), имеющих высокую стоимость, и из-за высокой плотности, понижающей удельную прочность изделий.
Механические свойства некоторых российских и зарубежных деформируемых титановых сплавов приведены в таблицах ниже.
Механические свойства российских титановых сплавов (ГОСТ 19807-74)Сплавы титана имеют хорошие литейные свойства — высокую жидкотекучесть, плотность отливок и малую склонность к образованию горячих трещин. Из-за склонности к поглощению газов их плавку и разливку ведут в вакууме или в среде нейтральных газов. Состав титановых сплавов для фасонного литья обычно соответствует составу деформируемых сплавов (BT5JI, BT14JI). Механические свойства литейных титановых сплавов ниже, чем у деформируемых.Титановые сплавы склонны к повышенному налипанию на инструмент, что в сочетании с их низкой теплопроводостью затрудняет процесс механической обработки. При обработке резанием целесообразно применение инструмента с твердосплавными пластинами.
Основные характеристики зарубежных сплавов на основе титанаПри проведении сварки титановых сплавов во избежание появления дефектов в швах, основными из которых являются поры и холодные трещины, необходимо тщательное удаление поверхностной оксидной пленки основного и присадочного материала. Из-за химической активности титана обязательна защита инертными газами сварочнойванны и остывающих участков от соприкосновения с воздушной атмосферой.
На странице использованы материалы с сайтов:
ru.wikipedia.org, expertmeet.org