Небесный металл. Как работает единственный в России титановый завод

Химические сплавы

ТС используется для выпуска поковки, заготовки, пластины и листы из TiAl. Также доступны сложные отливки, потому что он применяется для некоторых высокотемпературных компонентов практически чистой формы. TiAl представляет интерес для таких применений, как лопасти реактивного двигателя, колеса компрессора для турбонагнетателей, автомобильных клапанов и другие жаростойких компонентов. Для высокотемпературного применения, требующего небольшого веса, это хорошая альтернатива суперсплавам до 850 C.

[править]Титан — антикоррозионный металл

[править]Поведение титана и его сплавов в различных агрессивных средах

Реакции титана со многими элементами происходят только при высоких температурах. При обычных температурах химическая активность титана чрезвычайно мала и он практически не вступает в реакции. Связано это с тем, что на свежей поверхности чистого титана, как только она образуется, очень быстро появляется инертная, такая, что хорошо срастается с металлом тончайшая (в несколько ангстрем (1А = 10−10 м) пленка диоксида титана, что предохраняет его от дальнейшего окисления. Если даже эту пленку снять, то в любой среде, содержащей кислород или другие сильные окислители (например, в азотной или хромовой кислоте), эта пленка появляется вновь, и металл, как говорится, ею «пассивируется», то есть защищает сам себя от дальнейшего разрушения.

[править]Влияние легирующих элементов в титане на коррозионную стойкость

Все присутствующие в титане легирующие элементы по коррозионной стойкости можно разделить на четыре группы. К первой группе относятся элементы, которые легко пассивируются, повышают коррозионную стойкость титана за счет торможения анодного процесса (в разной степени и в зависимости от природы среды). К этой группе относятся: Мо, ТаNb, Zr, V (расположены в порядке убывания благоприятного воздействия на коррозионную стойкость).

Ко второй группе металлов, оказывающих похож влияние на коррозионную стойкость титана, относятся Cr, Ni, Mn, Fe . Эти элементы, некоторые из которых сами являются коррозионно (Cr, Ni), хотя и не сильно, но снижают коррозионную стойкость титана, особенно в кислотах-неокислителях по мере повышения легирования титана.

К третьей группе легирующих элементов, имеющих общие черты влияния на коррозионную стойкость титана, относятся Al, Sn, С. Установлено, что добавки алюминия снижают коррозионную стойкость титана в активном и пассивном состояниях. В нейтральных средах алюминий (до 5 % Al) хотя и оказывает негативное влияние, но оно невелико. Понижение коррозионной стойкости при легировании алюминием связано с облегчением анодного и катодного процессов вследствие изменения химической природы пассивных пленок.

К четвертой группе легирующих элементов, которые однотипно влияют на коррозионную стойкость титана, относятся металлы с низким сопротивлением катодной процесса. По возрастанию эффективности воздействия на титан эти элементы располагаются в следующий ряд: CuW, МоNi, Re, Ru, Pd, Pt.

Доказано, что введение в титановые сплавы таких элементов, как молибден, ниобий, цирконий, тантал, не лимитируется по количеству. Они повышают коррозионную стойкость, способствуют увеличению прочности.

[править]Особенности взаимодействия титана с воздухом

Воздух, представляющий собой смесь различных газов, является сложной газовой фазой, действие которой на титан может быть весьма многообразным. При этом взаимодействие титана с кислородом воздуха отличается от взаимодействия титана с чистым кислородом, поскольку на это взаимодействие оказывает влияние азот и другие составные части воздуха. В то же время следует иметь в виду, что при всей сложности газовой фазы (воздух) действие ее на титан следует рассматривать прежде всего как реакцию взаимодействия с ним активной и достаточно значительной по количеству составляющей — кислорода.

Физические свойства

Титан — легкий серебристо-белый металл. Существует в двух кристаллических модификациях: α-Ti с гексагональной плотноупакованной решёткой (a=2,951 Å; с=4,679 Å[10]; z=2; пространственная группаC6mmc), β-Ti с кубической объёмноцентрированной упаковкой (a=3,269 Å; z=2; пространственная группа Im3m), температура перехода α↔β 883 °C, ΔH перехода 3,8 кДж/моль. Точка плавления 1660±20 °C, точка кипения 3260 °C, плотность α-Ti и β-Ti соответственно равна 4,505 (20 °C) и 4,32 (900 °C) г/см³[2], атомная плотность 5,71·1022 ат/см³. Пластичен, сваривается в инертной атмосфере. Удельное сопротивление 0,42 мкОм·м при 20 °C

Имеет высокую вязкость, при механической обработке склонен к налипанию на режущий инструмент, и поэтому требуется нанесение специальных покрытий на инструмент, различных смазок.

При обычной температуре покрывается защитной пассивирующей плёнкой оксида TiO2, благодаря этому коррозионностоек в большинстве сред (кроме щелочной).

Титановая пыль имеет свойство взрываться. Температура вспышки — 400 °C. Титановая стружка пожароопасна.

Титановый механизм

6cf6f9f931867c85b21e7bafa89414a7.jpg Статья по темеВ интересах революции… промышленной. Что показал юбилейный ИННОПРОМ-2019 На часах 10:30 утра. По дороге из Екатеринбурга в Верхнюю Салду мы чуть-чуть задерживаемся и… рассинхронизируемся с заводом – не успеваем на загрузку губки и титановой стружки. Её уже спрессовали в большой электрод и по правилам электрометаллургии переплавили в «свечу» высотой больше трёх метров. Искрящийся и переливающийся всеми цветами радуги слиток мы успели увидеть до того, как его откуют, отштампуют, прокатают, обточат и рассверлят на станках.

Обработка заготовок похожа на пекарню, по которой нас водит начальник цеха Андрей Лазутин. Он рассказывает, что на титановой «кухне» биллеты на прессе вытягивают, раскатывают, нарезают и ягко снимают с них фаску. На наших глазах один из прутков режут на куски, нагревают и везут на очередной пресс, где под давлением создаются шайбы – «бублики». А то, что буквально выдирается из куска, на цеховом жаргоне так и называется – «выдра». Шайбу раскатывают на кольцераскатном стане, где важен диаметр. Чем он больше, тем выше потенциал производителя, его возможности. В данном случае раскатывают кольцо диаметром более 3 метров. А вообще, тут делают 1,5-метровые кольца для турбин известных марок самолётов. Заказы на детали подвески поступали и от команд «Формулы-1».

Особенности титаново-керамического покрытия

Этот вид покрытия является достаточном новым, но уже успел зарекомендовать себя с наилучшей стороны. Обладает следующими особенностями:В 

  • оноВ не наносится, а вплавляется в посуду: такой способ гораздо более эффективный и долговечный;В 
  • также возможноВ плазменное напыление;В 
  • есть варианты сковороды, изготовленнойВ полностью из титана или алюминия, но покрытого титаном. Обе они выполняют антипригарную функцию на высшем уровне, хотя и имеют различия;В 
  • стенки и дноВ имеют плотную структуру;В 
  • допускается мытье в посудомоечной машине с помощью различных моющих средств, предусмотренных инструкцией.В 

В По своим потребительским особенностям посуда с титаново-керамическим покрытием близка к чугунной, но по ряду критериев существенно ее превосходит. Сочетание свойств титана и керамики увеличивает возможности, так как керамика отдельно легко бьется.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий