Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Титан был открыт в конце восемнадцатого столетия Грегором и Клапротом. Чистый металлический титан впервые был получен Хантером в 1910 г., т, е более чем через 100 лет после открытия элемента Большой разрыв во времени между открытием элемента и получением чистого титана объясняется главным образом тем, что этот металл обладает рядом свойств, затрудняющих его восстановление из окисных и других соединений. Трудности восстановления объясняются в первую очередь большой активностью титана по отношению к кислороду, азоту и водороду при повышенных температурах, а также амфотерными свойствами титана, которые приводят к взаимодействию его с рядом элементов с образованием титанатов
Растворимость кислорода в α-титане достигает 12,5% (вес.). Кислород поглощается титаном необратимо и не может быть удален при нагреве в вакууме.
При температуре выше 800 титан энергично взаимодействует с азотом с образованием твердых растворов и нитрида. Азот также поглощается необратимо
Металлический титан способен растворить более 1% (вес.) водорода. При увеличении содержания водорода образуются гидриды титана. Водород может быть удален из титана при нагреве до температуры 1000° в вакууме.
Титан активно взаимодействует также с углеродом и углеродсодержащими газами с образованием карбидов. Чистый титан обладает высокими пластическими свойствами, которые резко ухудшаются при загрязнении металла указанными газами, а также другими примесями.
Титан и его сплавы, не содержащие значительных количеств примесей, обладают прочностью, близкой к прочности большинства марок высоколегированных сталей. Удельный вес титана 4,5 г/см3, что составляет 56% удельного веса стали, а по коррозионной стойкости он не уступает платине. По распространенности в земной коре титан занимает среди элементов десятое место.
Ниже приведены основные физические свойства титана.
До 882° титан имеет гексагональную структуру, известную под на званием α-модификация Выше этой температуры вплоть до плавления он имеет объемноцентрированную кубическую решетку — β-модификация. Известны изотопы титана с атомными весами от 46 до 50. Атомный вес титана с учетом содержания изотопов и их массовых чисел равен примерно 47,88. Более точную цифру пока указать нельзя, так как в последнее время найдены также изотопы Ti43, Ti45, Ti51 и др., массовые числа которых еще не определены Ниже приведено содержание изотопов в титане, %:
Имеются указания на наличие еще пяти изотопов титана с различными периодами полураспада и излучениями, однако их массовые числа пока не определены.
Титан — элемент четвертой группы периодической системы Д. И, Менделеева — относится к переходным металлам, для которых характерно размещение электронов на внешних оболочках до окончательного замещения внутренних оболочек Как и другие переходные металлы, титан обладает переменной валентностью Известны четырех-, трех- и двухвалентные соединения титана.
Сочетание ценных физико-механических свойств, высокой коррозионной стойкости и большое распространение титана в природе привлекли к нему в последние годы большое внимание, особенно в связи с потребностями в жаропрочных и легких сплавах.
Механические свойства нелегированного титана, выпускаемого американскими фирмами, характеризуются данными, приведенными в табл. 1.
Для сравнения в табл. 2 сопоставлены свойства ряда металлов со свойствами титана и некоторых марок титановых, алюминиевых и магниевых сплавов.
Требования, предъявляемые Американскими стандартами к химическому составу и твердости титановой губки, приведены в табл. 3
Титановые сплавы, в отличие от алюминиевых, сохраняют достаточную прочность при значительно более высоких температурах, вплоть до 400—500°. Последнее обстоятельство имеет важнейшее значение для развития реактивной авиации. При скорости полета 2—2,5 тыс. км в час температура некоторых элементов самолета настолько повышается, что прочность их снижается, поэтому изготавливать их из алюминиевых сплавов недопустимо.
Коррозионная стойкость титана по отношению к морской воде и ряду кислот делает его весьма перспективным для применения в строительстве морских судов, а также для изготовления химической аппаратуры. Эти свойства титана обусловили за последние годы бурный рост его промышленного производства, В табл. 4 приведены данные о производстве титановой губки и проката в ряде капиталистических стран за период с 1948 по 1956 гг.
Как видно из приведенных данных, производство титана в США, Англии и Японии возросло с 2,5 г в 1948 г примерно до 20 тыс. т в 1956 г. Co второй половины 1957 г. производство титана в США резко сократилось. Это объясняется кризисными явлениями в промышленности США, прекращением правительственных субсидий для титановой промышленности, а также ограниченным применением титана в связи с его высокой стоимостью.
Высокие качества титана позволяют многим специалистам утверждать, что в ближайшие годы мировое производство титана превысит 200 тыс. т в год.
До сего времени технология титана претерпевает изменения и совершенствования, в связи с чем многие ее элементы еще не установились.
