Статия за преглед на Titanium

Титанът (Ti) е химичен елемент номер 22 в 4-та група на съвременната периодична система от елементи. Простото вещество титан се топи при температури над 1660 °C. Този метал, подобно на цинка, при различни условия може да проявява две форми на структурата на кристалната решетка: форма a и форма b (при температури над 883 ° C). a-Ti има хексагонална плътно опакована форма на решетка, b-Ti има кубична опаковка, центрирана в тялото.

Титанът е открит през 18-ти век, но започва да се произвежда в индустриален мащаб едва през 20-ти век поради трудността на извличането му от полиметална руда и високата консумация на енергия за производството на титан. Земната кора съдържа около 0,57% титан от общата маса, 0,001 mg/l 3 в морската вода. Той е десетият най-често срещан елемент в земната кора. Днес можете да закупите титан в нашия магазин.

В хода на изучаването на свойствата на този метал бяха открити неговите полезни свойства. Титанът има висока якост, пластичност, устойчивост на корозия (с оглед на образуването на оксиден филм) и устойчивост на киселини и основи (с изключение на флуороводородна киселина, концентрирана сярна киселина и фосфорна киселина). Има добра пластичност и издръжливост. В същото време неговата плътност е ниска в сравнение с други метални сплави: 4,54 g/cm 3 .

При температура от 250 °C титановите сплави силно губят здравина. Но топлоустойчивите сплави се представят добре в диапазона 300-600 °C. С повишаване на температурата те са по-ниски по якост от Fe и Ni сплави. По отношение на пластичността, Ti показва по-добри качества от металите с подобна структура на кристална решетка (цинк, магнезий, кадмий). По този начин той е лек, здрав, ковък, пластичен, пластичен, устойчив на корозия метал, който се съдържа в земната кора в достатъчни количества.количества, за да не са прекалено скъпи.

Класификация на титан и титанови сплави

Титанът се предлага в широка гама от заготовки. Грубият титан се произвежда под формата на гъба. Ti сплавите се легират с калай, алуминий, манган, хром, ванадий, молибден и други метали, за да се подобри здравината, устойчивостта на топлина, устойчивостта на корозия и други качества. С оглед на това класификацията на титановите сплави е много голяма. Следователно те се различават:

Според метода на производство сплавите се класифицират на:

По механични свойства:

висока пластичност и ниска якост,
средна якост,
висока якост.

Според степента на обработка на титанови сплави:

винаги закален,
преминали процедурата на закаляване и стареене (сплави с a + b кристална структура),
преминали химико-термична обработка.

След като се запознахме с основната класификация на Ti сплави и заготовки, можем да пристъпим към подробно описание на техните свойства.

Свойства на технически титан и промишлени сплави

Има значителни разлики в маркировката на титан от други сплави. Ето защо, преди да продължите с изучаването на таблици, е необходимо да се справите с това.

В България на практика титановите сплави винаги се обозначават с Т.

Преди буквата Т се поставя буквеното обозначение на производителя (B - VIAM, O - експериментална разработка на завода в Свердловск и VIAM, P - "Прометей" Санкт Петербург и други).

Сплавите могат да бъдат маркирани с цифрови обозначения, показващи чистотата на сплавта. Например титанът с най-висока чистота, произведен от VIAM, може да бъде маркиран с VT1-00. В други случаичислата може да не ви кажат нищо конкретно.

Понякога допълнителните букви могат да показват някои специални качества на метала (I - специална сплав, V - ванадиева сплав, L - лята сплав, GT - порест титан).

Даваме най-популярните буквени и цветни маркировки на сплави с последващо декодиране.

След това предоставяме таблици за свойствата на титанови сплави, с изключение на промишлените заготовки.

Получаване на титан

Илменитовият концентрат се стопява, за да се получи титан в шлаката. От шлаката се получава заряд Ti. Титановият тетрахлорид се получава от титан, с едновременна редукция на TiO2 и хлориране. Титановият тетрахлорид се подлага на дестилационно пречистване. Това трябва да включва и процедурата за получаване на магнезий чрез електролиза от магнезиев хлорид. След това титанът се редуцира от титанов тетрахлорид. (Най-обещаващото възстановяване с магнезий). Редукцията се извършва в херметичен апарат или в аргонова среда чрез преминаване на газ титанов тетрахлорид през стопен магнезий. Титанът се подлага на процедура за вакуумна сепарация. Гъбестите титанови блокове се рециклират, след което гъбите се изпращат за претопяване. Претопяването се извършва в електродъгова пещ с постоянен волфрамов електролит или в електрическа пещ с високочестотно нагряване.

Получените заготовки отиват в производството и се формоват в:

титанова индустрия

В света има около един милиард тона доказани запаси от титан. Въпреки че титанът е открит през 18-ти век, той е изолиран в чистата си форма през 19-ти век, производството на титан набира индустриална скорост едва през 20-ти век. титаниндустрията и основните запаси от титанови руди са съсредоточени в Китай, България, САЩ, Япония, Казахстан и Украйна. Ако скоростта на потребление на титанови ресурси остане същата, запасите от титан ще стигнат за около още 150 години. За по-голяма яснота сме направили обобщение на титанова индустрия за 1996-2001 г.

Титановата индустрия в България набира скорост, ВСМПО-Ависма е един от водещите производители в тази индустрия. Опитът на това предприятие е много интересен и е ясно описан в статията на списание Forbes - "Titanic production: как работи най-големият производител на титан в света." Тази статия казва, че VSMPO има две фабрики близо до Уралските планини. TG - титанова гъба се произвежда в Березняки на Пермската територия, а заготовките под формата на слитъци и други полуготови продукти се произвеждат във Верхняя Следа.

В завода, където частите се изработват от титан, работят около 100 души на три смени. Продуктите се произвеждат с помощта на съвременни технологии, с помощта на скъпи металорежещи машини и автоматични машини, цената на всяка е около 5 милиона долара. Машините са доставени от САЩ, със съгласието на самия президент – Барак Обама. Продуктите на фабриките са търсени по целия свят. Този завод произвежда части за болиди от Формула 1, продукти на Boeing, Airbus и др.

Приложение

Отчасти вече говорихме за използването на титан и неговите сплави. Използва се за производство на части за авиационната индустрия, в машиностроенето, космическата индустрия, подводници и потребителски стоки. Въпреки това, статистическите проучвания на Titanium Corporation от 2005 г. дават следната оценка за потреблението на този материал.

Само 7% от титана се използва в машиностроенето.
13% отиват за производство на хартия.
20% използванив производството на пластмаса.
И 60% в производството на бои.

Но нека да преминем към препоръките. Ti сплавите с ниска якост и висока пластичност са предназначени за ефективна употреба в авиационната и космическата промишленост, химическата промишленост и производството на термично и криогенно оборудване. От него се произвеждат почти всички видове заготовки и се използват за производство на заварени конструктивни елементи.

Ti със средна якост се препоръчва за използване в производството на хладилно оборудване, в корабостроенето, производството на различни контейнери, части, работещи дълго време при температура от 400 ° C, 750-800 ° C - за кратко време, в зависимост от вида на сплавта, тези препоръки могат да се различават.

Ti сплави с висока якост се препоръчват за използване при производството на критични части и конструктивни елементи, работещи под натоварване, турбини, заварени конструктивни елементи, щамповани продукти и части, предназначени да работят при температури от 400 ° C, 750 ° C - за кратко време.