Տիտանի մետաղ. Տիտանի հատկությունները. Տիտանի օգտագործումը. Տիտանի դասերը և քիմիական կազմը

Երկրի վրա հայտնաբերված ամենատարածված տարրերից մեկը տիտանն է: Կատարված ուսումնասիրությունների արդյունքներով՝ այն տարածվածությամբ զբաղեցնում է 4-րդ տեղը՝ առաջատար դիրքերը զիջելով ալյումինին, երկաթին և մագնեզիումին։ Չնայած նման լայն տարածմանը, տիտանը սկսեց օգտագործվել արդյունաբերության մեջ միայն 20-րդ դարում: Տիտանի համաձուլվածքները մեծապես ազդել են հրթիռաշինության և ավիացիայի զարգացման վրա, ինչը կապված է ցածր խտության և բարձր կոնկրետ ուժի համակցության, ինչպես նաև կոռոզիոն դիմադրության հետ: Եկեք ավելի մանրամասն քննարկենք այս նյութի բոլոր հատկանիշները:

Տիտանի և նրա համաձուլվածքների ընդհանուր բնութագրերը

Հենց տիտանի համաձուլվածքների հիմնական մեխանիկական հատկություններն են որոշում դրանց լայն տարածումը։ Եթե ​​ուշադրություն չդարձնեք քիմիական կազմին, ապա բոլոր տիտանի համաձուլվածքները կարող են բնութագրվել հետևյալ կերպ.

1. Բարձր կոռոզիոն դիմադրություն: Մետաղների մեծ մասի թերությունն այն է, որ բարձր խոնավության ազդեցության դեպքում մակերեսի վրա ձևավորվում է կոռոզիա, որը ոչ միայն վատթարանում է նյութի տեսքը, այլև նվազեցնում է դրա հիմնական կատարումը: Տիտանը ավելի քիչ է ենթարկվում խոնավության, քան երկաթը:
2. Սառը դիմադրություն. Շատ ցածր ջերմաստիճանը հանգեցնում է նրան, որ տիտանի համաձուլվածքների մեխանիկական հատկությունները զգալիորեն նվազում են: Հաճախ հնարավոր է հանդիպել այնպիսի իրավիճակի, երբ ցածր ջերմաստիճանի պայմաններում աշխատանքը առաջացնում է փխրունության զգալի աճ: Տիտանը բավականին հաճախ օգտագործվում է տիեզերանավերի արտադրության մեջ։
3. Տիտանի և տիտանի համաձուլվածքները ունեն համեմատաբար ցածր խտություն, ինչը զգալիորեն նվազեցնում է քաշը: Թեթև մետաղները լայնորեն օգտագործվում են արդյունաբերության տարբեր ոլորտներում, օրինակ՝ ինքնաթիռաշինության, երկնաքերերի կառուցման և այլնի մեջ։
4. Բարձր կոնկրետ ամրությունը և ցածր խտությունը բնութագրիչներ են, որոնք հազվադեպ են համակցվում: Այնուամենայնիվ, հենց այս համակցության շնորհիվ է, որ այսօր առավել լայնորեն օգտագործվում են տիտանի համաձուլվածքները:
5. Ճնշման մշակման ընթացքում արտադրական լինելը որոշում է, որ խառնուրդը հաճախ օգտագործվում է որպես դատարկ մամլման կամ այլ մշակման ժամանակ:
6. Մագնիսական դաշտի ազդեցությանը արձագանքելու բացակայությունը կկոչվի նաև քննարկվող համաձուլվածքների լայն կիրառման պատճառ։ Հաճախ կարելի է հանդիպել մի իրավիճակի, երբ իրականացվում է կառույցների արտադրություն, որոնց շահագործման ընթացքում առաջանում է մագնիսական դաշտ։ Տիտանի օգտագործումը վերացնում է միացման հնարավորությունը։

Տիտանի համաձուլվածքների այս հիմնական առավելությունները որոշել են դրանց լայն կիրառումը։ Այնուամենայնիվ, ինչպես նշվեց ավելի վաղ, շատ բան կախված է կոնկրետ քիմիական կազմից: Օրինակ կարելի է անվանել այն փաստը, որ կարծրությունը փոխվում է՝ կախված նրանից, թե ինչ տեսակի նյութեր են օգտագործվում համաձուլման համար։

Կարևոր է, որ հալման կետը կարող է հասնել 1700 աստիճան Ցելսիուսի: Դրա շնորհիվ զգալիորեն մեծանում է բաղադրության դիմադրությունը ջերմության նկատմամբ, սակայն մշակման գործընթացը նույնպես բարդ է։

Տիտանի համաձուլվածքների տեսակները

Տիտանի համաձուլվածքների դասակարգումը հիմնված է բավականին մեծ թվով բնութագրերի վրա: Բոլոր համաձուլվածքները կարելի է բաժանել մի քանի հիմնական խմբերի.

1. Բարձր ամրության և կառուցվածքային - ամուր տիտանի համաձուլվածքներ, որոնք նույնպես ունեն բավականին բարձր ճկունություն: Դրա շնորհիվ դրանք կարող են օգտագործվել փոփոխական բեռների ենթակա մասերի արտադրության մեջ:
2. Ջերմակայուն ցածր խտության համաձուլվածքները օգտագործվում են որպես ջերմակայուն նիկելի համաձուլվածքների ավելի էժան այլընտրանք՝ հաշվի առնելով ջերմաստիճանի որոշակի միջակայքը։ Նման տիտանի համաձուլվածքի ուժը կարող է տարբեր լինել բավականին լայն շրջանակում՝ կախված կոնկրետ քիմիական կազմից:
3. Քիմիական միացության վրա հիմնված տիտանի համաձուլվածքները ներկայացնում են բարձր ջերմաստիճանի դիմացկուն կառուցվածք՝ ցածր խտությամբ: Խտության զգալի նվազման պատճառով քաշը նույնպես նվազում է, իսկ ջերմային դիմադրությունը թույլ է տալիս նյութն օգտագործել ինքնաթիռների արտադրության մեջ։ Բացի այդ, բարձր պլաստիկությունը նույնպես կապված է այս ապրանքանիշի հետ։

Տիտանի համաձուլվածքների մակնշումը կատարվում է որոշակի կանոնների համաձայն, որոնք հնարավորություն են տալիս որոշել բոլոր տարրերի կոնցենտրացիան: Եկեք ավելի սերտ նայենք տիտանի համաձուլվածքների ամենատարածված տեսակներին:

Հաշվի առնելով տիտանի համաձուլվածքների ամենատարածված դասակարգերը, պետք է ուշադրություն դարձնել VT1-00 և VT1-0: Նրանք պատկանում են տեխնիկական տիտանների դասին։ Այս տիտանի խառնուրդի կազմը ներառում է բավականին մեծ քանակությամբ տարբեր կեղտեր, որոնք որոշում են ուժի նվազումը: Այնուամենայնիվ, ուժի նվազման պատճառով ճկունությունը զգալիորեն ավելանում է: Բարձր տեխնոլոգիական պլաստիկությունը որոշում է, որ տեխնիկական տիտան կարելի է ձեռք բերել նույնիսկ փայլաթիթեղի արտադրության մեջ:

Շատ հաճախ դիտարկվող խառնուրդի բաղադրությունը ենթարկվում է սառը աշխատանքի: Դրա շնորհիվ ուժը մեծանում է, բայց ճկունությունը զգալիորեն նվազում է: Շատ փորձագետներ կարծում են, որ դիտարկված մշակման մեթոդը չի կարելի անվանել լավագույնը, քանի որ այն չունի բարդ օգտակար ազդեցություն նյութի հիմնական հատկությունների վրա:

Համաձուլվածք VT5-ը բավականին տարածված է, որը բնութագրվում է բացառապես ալյումինի օգտագործմամբ՝ որպես համաձուլվածքի տարր: Կարևոր է նշել, որ դա ալյումինն է, որը համարվում է տիտանի համաձուլվածքների ամենատարածված համաձուլվածքային տարրը: Սա պայմանավորված է ստորև բերված կետերով.

1. Ալյումինի օգտագործումը կարող է զգալիորեն մեծացնել առաձգական մոդուլները:
2. Ալյումինը նաև հնարավորություն է տալիս բարձրացնել ջերմակայունության արժեքը։
3. Այս մետաղն իր տեսակի մեջ ամենատարածվածներից է, ինչի շնորհիվ ձեռք բերված նյութի արժեքը զգալիորեն կրճատվում է։
4. Ջրածնի փխրունության ինդեքսը նվազում է:
5. Ալյումինի խտությունն ավելի ցածր է, քան տիտանիինը, ինչի շնորհիվ դիտարկվող համաձուլվածքային նյութի ներմուծումը կարող է զգալիորեն մեծացնել հատուկ ամրությունը։

Երբ տաքանում է, VT5-ը լավ կեղծվում է, գլորվում և դրոշմվում: Այդ իսկ պատճառով այն բավականին հաճախ օգտագործվում է դարբնելու, գլորելու կամ դրոշմելու համար։ Նման կառուցվածքը կարող է դիմակայել ոչ ավելի, քան 400 աստիճան Ցելսիուսի ազդեցությանը:

Տիտանի խառնուրդ VT22 կարող է ունենալ շատ տարբեր կառուցվածք, որը կախված է քիմիական բաղադրությունից: Նյութի գործառնական առանձնահատկությունները ներառում են հետևյալ կետերը.

1. Բարձր տեխնոլոգիական պլաստիկություն տաք ճնշման բուժման ժամանակ:
2. Այն օգտագործվում է ձողերի, խողովակների, թիթեղների, դրոշմակնիքների, պրոֆիլների արտադրության համար։
3. Բոլոր ամենատարածված մեթոդները կարող են օգտագործվել եռակցման համար:
4. Կարևոր կետն այն է, որ եռակցման գործընթացի ավարտից հետո խորհուրդ է տրվում կատարել եռակցում, որի շնորհիվ առաջացած եռակցման մեխանիկական հատկությունները զգալիորեն մեծանում են։

VT22 տիտանի համաձուլվածքի արդյունավետությունը կարող է զգալիորեն բարելավվել՝ օգտագործելով բարդ եռացման տեխնոլոգիա: Այն ապահովում է բարձր ջերմաստիճանի տաքացում և մի քանի ժամ պահպանում, որից հետո փուլ առ փուլ հովացում է կատարվում վառարանում՝ նաև երկար պահելու դեպքում։ Բարձրորակ կռումից հետո համաձուլվածքը հարմար է բարձր բեռնված մասերի և կառուցվածքների արտադրության համար, որոնք կարող են տաքացնել մինչև 350 աստիճան Ցելսիուսից ավելի ջերմաստիճան: Օրինակները ներառում են ֆյուզելաժի, թևի, կառավարման համակարգի կամ կցորդի մասերը:

Այսօր տիտանի խառնուրդ VT6 լայնորեն օգտագործվում է արտասահմանում: Նման տիտանի համաձուլվածքի նպատակը բալոններ պատրաստելն է, որոնք կարող են աշխատել բարձր ճնշման տակ։ Բացի այդ, ըստ իրականացված ուսումնասիրությունների արդյունքների, օդատիեզերական արդյունաբերության մեջ 50% դեպքերում օգտագործվում է տիտանի համաձուլվածք, որն իր կատարողականությամբ և կազմով համապատասխանում է VT6-ին։ ԳՕՍՏ ստանդարտն այսօր գործնականում չի օգտագործվում արտասահմանում տիտանի և շատ այլ համաձուլվածքների նշանակման համար, ինչը պետք է հաշվի առնել: Նշանակման համար օգտագործվում է իր յուրահատուկ մակնշումը:

VT6-ն ունի բացառիկ ցուցանիշներ, քանի որ բաղադրության մեջ ավելացվում է նաև վանադիում: Այս համաձուլվածքային տարրը բնութագրվում է նրանով, որ այն մեծացնում է ոչ միայն ուժը, այլև պլաստիկությունը:

Այս խառնուրդը լավ դեֆորմացվում է տաք վիճակում, ինչը կարելի է անվանել նաև դրական որակ: Այն օգտագործելիս ձեռք են բերվում խողովակներ, տարբեր պրոֆիլներ, թիթեղներ, թերթեր, դրոշմակնիքներ և շատ այլ բլանկներ։ Եռակցման համար կարող են օգտագործվել բոլոր ժամանակակից մեթոդները, ինչը նաև զգալիորեն ընդլայնում է խնդրո առարկա տիտանի համաձուլվածքի շրջանակը: Կատարումը բարելավելու համար իրականացվում է նաև ջերմային բուժում, օրինակ՝ եռացում կամ մարում։ Երկար ժամանակ եռացումը կատարվում էր 800 աստիճան Ցելսիուսից ոչ բարձր ջերմաստիճանում, սակայն կատարված ուսումնասիրությունների արդյունքները ցույց են տալիս, որ իմաստ ունի ցուցանիշը հասցնել 950 աստիճան Ցելսիուսի։ Կրկնակի կռումը հաճախ կատարվում է կոռոզիայից դիմադրությունը բարձրացնելու համար:

Լայնորեն կիրառվում է նաև VT8 համաձուլվածքը։ Նախկինի համեմատ այն ունի ավելի բարձր ամրություն և ջերմակայուն հատկություններ։ Նրանք կարողացան հասնել եզակի կատարողականության՝ բաղադրության մեջ ավելացնելով մեծ քանակությամբ ալյումին և սիլիցիում։ Պետք է հիշել, որ առավելագույն ջերմաստիճանը, որով կարելի է աշխատել այս տիտանի համաձուլվածքը, մոտավորապես 480 աստիճան Ցելսիուս է: Այս կազմի տատանումները կարելի է անվանել VT8-1: Դրա հիմնական կատարողական բնութագրերը հետևյալն են.

1. Բարձր ջերմային կայունություն:
2. Կառուցվածքում ճեղքման ցածր հավանականությունը ամուր կապերի ապահովման պատճառով:
3. Արտադրելիություն մշակման տարբեր ընթացակարգեր իրականացնելիս, օրինակ՝ սառը դրոշմում։
4. Բարձր ճկունություն և ամրության բարձրացում:

Արդյունավետությունը զգալիորեն բարելավելու համար հաճախ իրականացվում է կրկնակի իզոթերմալ եռացում: Շատ դեպքերում այս տիտանի համաձուլվածքն օգտագործվում է դարբնոցների, լճակների, տարբեր թիթեղների, դրոշմակնիքների և այլ բլանկների արտադրության մեջ: Այնուամենայնիվ, պետք է հաշվի առնել, որ կազմի առանձնահատկությունները թույլ չեն տալիս զոդում:

Տիտանի համաձուլվածքների կիրառում

Հաշվի առնելով տիտանի համաձուլվածքների կիրառման ոլորտները՝ մենք նշում ենք, որ սորտերի մեծ մասն օգտագործվում է ավիացիայի և հրթիռաշինության ոլորտներում, ինչպես նաև ծովային նավերի արտադրության մեջ։ Ինքնաթիռի շարժիչի մասերի արտադրության համար այլ մետաղներ պիտանի չեն այն պատճառով, որ համեմատաբար ցածր ջերմաստիճանի տաքացնելիս նրանք սկսում են հալվել, ինչի պատճառով կառուցվածքը դեֆորմացվում է: Նաև տարրերի քաշի ավելացումը դառնում է արդյունավետության կորստի պատճառ։

Տիտանի համաձուլվածքների կիրառումը բժշկության մեջ

Արտադրության մեջ մենք կկիրառենք նյութը.

1. Խողովակաշարեր, որոնք օգտագործվում են տարբեր նյութեր մատակարարելու համար:
2. Անջատիչ փականներ.
3. Փականներ և այլ նմանատիպ ապրանքներ, որոնք օգտագործվում են ագրեսիվ քիմիական միջավայրում:
4. Ինքնաթիռների շինարարության մեջ համաձուլվածքն օգտագործվում է մաշկի, տարբեր ամրացումների, շասսիի մասերի, ուժային սարքերի և այլ ագրեգատներ ստանալու համար։ Ինչպես ցույց են տալիս անցկացված հետազոտության արդյունքները, նման նյութի ներմուծումը քաշը նվազեցնում է մոտ 10-25%-ով։
5. Կիրառման մեկ այլ ոլորտ հրթիռաշինությունն է: Շարժիչի կարճատև շահագործումը, մեծ արագությամբ շարժումը և խիտ շերտերի մեջ մտնելը դառնում են պատճառը, որ կառուցվածքը ենթարկվում է ծանր բեռների, որոնք չեն կարող դիմակայել բոլոր նյութերին:
6. Քիմիական արդյունաբերության մեջ տիտանի համաձուլվածքն օգտագործվում է այն պատճառով, որ այն չի արձագանքում տարբեր նյութերի ազդեցությանը։
7. Նավաշինության մեջ տիտանը լավ է, քանի որ այն չի արձագանքում աղի ջրի ազդեցությանը:

Ընդհանուր առմամբ, կարելի է ասել, որ տիտանի համաձուլվածքների կիրառման ոլորտը շատ ընդարձակ է։ Այս դեպքում կատարվում է համաձուլվածք, որի շնորհիվ զգալիորեն ավելանում են նյութի հիմնական գործառնական որակները։

Տիտանի համաձուլվածքների ջերմային բուժում

Կատարումը բարելավելու համար իրականացվում է տիտանի համաձուլվածքների ջերմային բուժում: Այս գործընթացը զգալիորեն բարդանում է այն պատճառով, որ մակերեսային շերտի բյուրեղային ցանցի վերադասավորումը տեղի է ունենում 500 աստիճան Ցելսիուսից բարձր ջերմաստիճանում։ VT5 և VT6-C համաձուլվածքների համար հաճախ կատարվում է եռացում: Պահման ժամանակը կարող է զգալիորեն տարբերվել՝ կախված աշխատանքային մասի հաստությունից և այլ գծային չափերից:

VT14-ից պատրաստված մասերը, օգտագործման պահին, պետք է դիմակայեն մինչև 400 աստիճան Ցելսիուսի ջերմաստիճանի: Այդ իսկ պատճառով ջերմային բուժումը ներառում է կարծրացում, որին հաջորդում է ծերացումը։ Միևնույն ժամանակ, մարման համար անհրաժեշտ է միջավայրը տաքացնել մինչև 900 աստիճան Ցելսիուսի ջերմաստիճան, մինչդեռ ծերացումը ներառում է 12 ժամից ավելի 500 աստիճան ջերմաստիճան ունեցող միջավայրի ազդեցություն:

Ինդուկցիոն ջեռուցման մեթոդները թույլ են տալիս իրականացնել ջերմային մշակման գործընթացների լայն տեսականի: Օրինակները ներառում են եռացում, ծերացում, նորմալացում և այլն: Ջերմային բուժման հատուկ ռեժիմները ընտրվում են՝ կախված նրանից, թե ինչ կատարողական հատկանիշներ պետք է ձեռք բերվեն:

1metal.com Մետալուրգիական շուկա 1metal.com Համառոտ տեղեկատվություն ուկրաինական ընկերությունների Titanium-ի և դրա համաձուլվածքների մասին մետաղական առևտրային հարթակում 1metal.com 4.6 աստղ՝ հիմնված 95-ի վրա

Տիտանը և նրա համաձուլվածքները

Տիտանիտարածված է երկրակեղևում, որտեղ պարունակում է մոտ 6%, իսկ տարածվածության առումով զբաղեցնում է չորրորդ տեղը ալյումինից, երկաթից և մագնեզիումից հետո։ Սակայն դրա արդյունահանման արդյունաբերական մեթոդը մշակվել է միայն XX դարի 40-ական թվականներին։ Ինքնաթիռների և հրթիռների ոլորտում առաջընթացի շնորհիվ տիտանի և դրա համաձուլվածքների արտադրությունը ինտենսիվ զարգացավ։ Դա պայմանավորված է տիտանի այնպիսի արժեքավոր հատկությունների համադրությամբ, ինչպիսիք են ցածր խտությունը, բարձր կոնկրետ ուժը (ս in / r × է), կոռոզիոն դիմադրություն, արտադրելիություն ճնշման մշակման և եռակցման ժամանակ, սառը դիմադրություն, ոչ մագնիսական հատկություններ և ստորև թվարկված մի շարք այլ արժեքավոր ֆիզիկական և մեխանիկական բնութագրեր:

Տիտանի ֆիզիկական և մեխանիկական հատկությունների բնութագրերը (VT1-00)

Խտությունը r, կգ / մ 3	4,5 × 10 –3
Հալման ջերմաստիճանը Տ pl , ° C	1668 ± 4
Գծային ընդարձակման գործակից ա × 10 –6, աստիճան –1	8,9
Ջերմահաղորդականություն լ, Վտ / (մ × աստիճան)	16,76
Առաձգական ուժ s in, MPa	300–450
Պայմանական զիջման լարվածությունը s 0.2 , ՄՊա	250–380
Հատուկ ուժ (ներ / r × g) × 10 –3, կմ	7–10
Երկարացում d,%	25–30
Հարաբերական նեղացում Y,%	50–60
Նորմալ առաձգական մոդուլ Ե 10 –3, ՄՊա	110,25
Կտրման մոդուլ Գ 10 –3, ՄՊա	41
Պուասոնի հարաբերակցությունը m,	0,32
Կարծրություն HB	103
Հարվածության ուժը KCU, J / սմ 2	120

Տիտանն ունի երկու պոլիմորֆ մոդիֆիկացիա՝ տիտան՝ վեցանկյուն փակ վանդակավոր հատվածներով։ ա= 0,296 նմ, հետ= 0,472 նմ և b-տիտանի բարձր ջերմաստիճանի ձևափոխում` կետով մարմնի կենտրոնացված խորանարդ վանդակով ա= 0,332 նմ 900 ° C-ում: Բազմորֆ a «b փոխակերպման ջերմաստիճանը 882 ° C է:

Տիտանի մեխանիկական հատկությունները էապես կախված են մետաղի կեղտերի պարունակությունից: Կան ինտերստիցիալ կեղտեր՝ թթվածին, ազոտ, ածխածին, ջրածին և փոխարինող կեղտեր, որոնք ներառում են երկաթ և սիլիցիում։ Չնայած կեղտերը մեծացնում են ամրությունը, միևնույն ժամանակ կտրուկ նվազեցնում են պլաստիկությունը, իսկ ամենաուժեղ բացասական ազդեցությունն ունենում են միջանկյալ կեղտերը, հատկապես գազերը։ Միայն 0,003% H, 0,02% N կամ 0,7% O ներմուծմամբ տիտանն ամբողջությամբ կորցնում է պլաստիկ դեֆորմացիայի և փխրուն կոտրվածքների իր ունակությունը:

Հատկապես վնասակար է ջրածինը, որն առաջացնում է ջրածնի փխրունությունտիտանի համաձուլվածքներ. Ջրածինը մետաղի մեջ է մտնում հալման և հետագա մշակման ժամանակ, մասնավորապես՝ կիսաֆաբրիկատների թթու թթու դնելու ժամանակ։ Ջրածինը վատ է լուծվում ա-տիտանում և ձևավորում է հիդրիդի շերտավոր մասնիկներ, ինչը նվազեցնում է ազդեցության ուժը և հատկապես բացասական է հետաձգված կոտրվածքների թեստերի դեպքում:

Տիտանի արտադրության արդյունաբերական մեթոդը բաղկացած է տիտանի հանքաքարի հարստացումից և քլորացումից, որին հաջորդում է տիտանի տետրաքլորիդից մետաղական մագնեզիումով դրա վերացումը (մագնեզիում-ջերմային մեթոդ): Ստացված այս մեթոդով տիտանի սպունգ(ԳՕՍՏ 17746-79), կախված քիմիական կազմից և մեխանիկական հատկություններից, արտադրվում են հետևյալ ապրանքանիշերը.
TG-90, TG-100, TG-110, TG-120, TG-130, TG-150, TG-T B (տես աղյուսակ 17.1): Թվերը նշանակում են Brinell կարծրություն HB, T B - կոշտ:

Միաձույլ տիտան ստանալու համար սպունգը մանրացնում են փոշու, սեղմում և սինթրում կամ նորից հալեցնում աղեղային վառարաններում՝ վակուումային կամ իներտ գազի մթնոլորտում:

Տիտանի մեխանիկական հատկությունները բնութագրվում են ամրության և ճկունության լավ համադրությամբ: Օրինակ, կոմերցիոն մաքուր տիտանի VT1-0 դասարանը ունի՝ s v = 375–540 ՄՊա, s 0,2 = 295–410 ՄՊա, d ³ 20%, և ըստ այդ բնութագրերի այն չի զիջում մի շարք ածխածնային և Cr-Ni կոռոզիակայուն պողպատներին։

Տիտանի բարձր ճկունությունը hcp ցանցով այլ մետաղների համեմատ (Zn, Mg, Cd) բացատրվում է ցածր հարաբերակցության պատճառով սայթաքման և թվինինգ համակարգերի մեծ քանակով։ հետ/ա= 1,587: Ըստ երևույթին, դա կապված է տիտանի և նրա համաձուլվածքների բարձր սառը դիմադրության հետ (ավելի մանրամասն տե՛ս գլ. 13):

Երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է մինչև 250 ° C, տիտանի ուժը նվազում է գրեթե 2 անգամ: Այնուամենայնիվ, ջերմակայուն Ti- համաձուլվածքները 300–600 ° С ջերմաստիճանի միջակայքում հատուկ ուժի առումով հավասարը չունեն. 600 ° C-ից բարձր ջերմաստիճանում տիտանի համաձուլվածքները զիջում են երկաթի և նիկելի վրա հիմնված համաձուլվածքներին:

Տիտանը ունի նորմալ առաձգականության ցածր մոդուլ ( Ե= 110,25 ԳՊա) - գրեթե 2 անգամ պակաս, քան երկաթի և նիկելի, ինչը բարդացնում է կոշտ կառույցների արտադրությունը:

Տիտանը ռեակտիվ մետաղներից է, բայց այն ունի բարձր կոռոզիոն դիմադրություն, քանի որ դրա մակերեսին ձևավորվում է կայուն պասիվ TiO 2 թաղանթ, որը ամուր կապված է հիմնական մետաղի հետ և բացառում է դրա անմիջական շփումը քայքայիչ միջավայրի հետ: Այս թաղանթի հաստությունը սովորաբար հասնում է 5-6 նմ-ի:

Օքսիդային թաղանթի շնորհիվ տիտանը և նրա համաձուլվածքները չեն կոռոզիայի ենթարկվում մթնոլորտում, քաղցրահամ և ծովային ջրերում, դիմացկուն են կավիտացիոն կոռոզիային և սթրեսային կոռոզիային, ինչպես նաև օրգանական ծագման թթուներին:

Տիտանի և դրա համաձուլվածքներից արտադրանքի արտադրությունն ունի մի շարք տեխնոլոգիական առանձնահատկություններ. Հալած տիտանի բարձր քիմիական ակտիվության շնորհիվ նրա հալումը, ձուլումը և աղեղային եռակցումը կատարվում են վակուումում կամ իներտ գազերի մթնոլորտում։

Տեխնոլոգիական և գործառնական ջեռուցման ժամանակ, հատկապես 550–600 ° C-ից բարձր, անհրաժեշտ է միջոցներ ձեռնարկել տիտանի օքսիդացումից և գազային հագեցվածությունից (ալֆա շերտ) պաշտպանելու համար (տե՛ս գլ. 3):

Տիտանը լավ ճնշման տակ է, երբ տաք է, և բավարար է, երբ սառը է: Այն հեշտությամբ գլորվում է, կեղծվում, դրոշմվում։ Տիտանը և նրա համաձուլվածքները լավ եռակցվում են դիմադրողականության և արգոն-աղեղային եռակցման միջոցով՝ ապահովելով եռակցված միացման բարձր ամրություն և ճկունություն: Տիտանի թերությունը վատ մշակելիությունն է՝ կպչունության հակման, ցածր ջերմային հաղորդունակության և հակաշփման վատ հատկությունների պատճառով:

Տիտանի համաձուլվածքների համաձուլման հիմնական նպատակը ուժի, ջերմակայունության և կոռոզիոն դիմադրության բարձրացումն է: Լայնորեն կիրառվում են տիտանի համաձուլվածքները ալյումինի, քրոմի, մոլիբդենի, վանադիումի, մանգանի, անագի և այլ տարրերի հետ։ Լեգիրման տարրերը մեծ ազդեցություն ունեն տիտանի պոլիմորֆ փոխակերպումների վրա։

Աղյուսակ 17.1

Տիտանի սպունգի դասակարգեր, քիմիական բաղադրություն (%) և կարծրություն (ԳՕՍՏ 17746-79)

	Ti, ոչ պակաս								Կարծրություն HB, 10/1500/30, ոչ ավելին

Աղյուսակ 17.2

Դարբնոցային տիտանի համաձուլվածքների դասակարգերը և քիմիական բաղադրությունը (%) (ԳՕՍՏ 19807-91)

Նշանակումներ նամականիշներ

Նշում. Բոլոր համաձուլվածքների այլ կեղտերի գումարը կազմում է 0,30%, VT1-00 համաձուլվածքում` 0,10%:

Կառուցվածքի ձևավորման և, հետևաբար, տիտանի համաձուլվածքների հատկությունների վրա վճռականորեն ազդում են տիտանի պոլիմորֆիզմի հետ կապված փուլային փոխակերպումները։ Նկ. 17.1-ում ներկայացված են «տիտան լեգիրող տարր» վիճակի դիագրամների դիագրամները, որոնք արտացոլում են համաձուլվածքային տարրերի ենթաբաժանումը՝ ըստ տիտանի պոլիմորֆ փոխակերպումների վրա դրանց ազդեցության բնույթի, չորս խմբի:

ա - կայունացուցիչներ(Al, O, N), որոնք մեծացնում են a «b» պոլիմորֆ փոխակերպման ջերմաստիճանը և ընդլայնում են a-տիտանի վրա հիմնված պինդ լուծույթների շրջանակը (նկ. 17.1, ա). Հաշվի առնելով ազոտի և թթվածնի փխրուն ազդեցությունը, տիտանի համաձուլման համար գործնական նշանակություն ունի միայն ալյումինը։ Այն բոլոր արդյունաբերական տիտանի համաձուլվածքների համաձուլման հիմնական տարրն է, նվազեցնում է դրանց խտությունը և ջրածնի փխրունության միտումը, ինչպես նաև մեծացնում է նրանց ուժն ու առաձգականության մոդուլը: Կայուն ա-կառուցվածքով համաձուլվածքները չեն կարծրանում ջերմային մշակմամբ:

Իզոմորֆ b-կայունացուցիչներ (Mo, V, Ni, Ta և այլն), որոնք իջեցնում են a «b-տրանսֆորմացիայի ջերմաստիճանը և ընդլայնում b-տիտանի վրա հիմնված պինդ լուծույթների շրջանը (նկ. 17.1, բ).

Էվեկտոիդ ձևավորող b կայունացուցիչները (Cr, Mn, Cu և այլն) կարող են TiX տիպի միջմետաղային միացություններ առաջացնել տիտանի հետ։ Այս դեպքում, սառչելուց հետո, b-փուլը ենթարկվում է էուտեկտոիդ փոխակերպմանը b ® a + TiX (նկ. 17.1, v). Մեծամասնությունը
b-կայունացուցիչները մեծացնում են տիտանի համաձուլվածքների ուժը, ջերմակայունությունը և ջերմային կայունությունը՝ որոշակիորեն նվազեցնելով դրանց ճկունությունը (նկ. 17.2.): Բացի այդ, (a + b) և կեղծ-b կառուցվածքով համաձուլվածքները կարող են կարծրանալ ջերմային մշակման միջոցով (մարել + ծերացումը):

Չեզոք տարրերը (Zr, Sn) էապես չեն ազդում պոլիմորֆ փոխակերպման ջերմաստիճանի վրա և չեն փոխում տիտանի համաձուլվածքների ֆազային կազմը (նկ.17.1, Գ).

Polymorphic b ® a - փոխակերպումը կարող է տեղի ունենալ երկու եղանակով. Դանդաղ սառեցման և ատոմների բարձր շարժունակության դեպքում այն ​​տեղի է ունենում սովորական դիֆուզիոն մեխանիզմի համաձայն՝ պինդ a-լուծույթի բազմանիստ կառուցվածքի ձևավորմամբ։ Արագ սառեցման դեպքում՝ առանց դիֆուզիոն մարտենզիտային մեխանիզմով, ասեղնաձեւ մարտենզիտիկ կառուցվածքի ձևավորմամբ, որը նշվում է ¢ կամ դոպինգի ավելի բարձր աստիճանով՝ ¢: a, a ¢, a ¢ ¢ բյուրեղային կառուցվածքը գործնականում նույն տիպի է (hcp), սակայն a ¢ և a ¢ վանդակաճաղերն ավելի խեղաթյուրված են, և աղավաղման աստիճանը մեծանում է համաձուլվածքի տարրերի կոնցենտրացիայի աճով: Տեղեկություն կա [1] այն մասին, որ a ¢ ¢ - փուլի վանդակը ռոմբիկ է, քան վեցանկյուն: Ծերացման ընթացքում b-փուլը կամ միջմետաղական փուլը ազատվում է a ¢ և a ¢ ¢ փուլերից:

Բրինձ. 17.1. Համակարգերի վիճակային դիագրամներ «Ti-alloying element» (գծապատկերներ).
ա) «Ti-a - կայունացուցիչներ»;
բ) «Тi-isomorphic b-stabilizers»;
v) «Ti-eutectoid-forming b-stabilizers»;
Գ) «Ti-չեզոք տարրեր»

Բրինձ. 17.2. Լեգիրման տարրերի ազդեցությունը տիտանի մեխանիկական հատկությունների վրա

Ի տարբերություն ածխածնային պողպատների մարտենզիտի, որը միջքաղաքային լուծույթ է և բնութագրվում է բարձր ամրությամբ և փխրունությամբ, տիտանի մարտենզիտը փոխարինող լուծույթ է, և տիտանի համաձուլվածքների մարթենզիտը a ¢ հանգեցնում է թեթև կարծրացման և չի ուղեկցվում ճկունության կտրուկ նվազմամբ։ .

Բ-կայունացուցիչների տարբեր պարունակությամբ տիտանի համաձուլվածքների դանդաղ և արագ սառեցման ժամանակ տեղի ունեցող փուլային փոխակերպումները, ինչպես նաև ստացված կառուցվածքները արտացոլված են ընդհանրացված դիագրամում (նկ. 17.3): Այն վավեր է իզոմորֆ բ-կայունացուցիչների համար (նկ.17.1, բ) և որոշ մոտավորությամբ՝ էուտեկտոիդ ձևավորող b-կայունացուցիչների համար (նկ.17.1, v), քանի որ էվեկտոիդային տարրալուծումը այս համաձուլվածքներում տեղի է ունենում շատ դանդաղ և կարող է անտեսվել:

Բրինձ. 17.3. «Ti-b-կայունացուցիչ» համաձուլվածքների փուլային կազմի փոփոխությունների սխեման՝ կախված արագությունից
սառեցում և մարում b-տարածքից

Տիտանի համաձուլվածքներում դանդաղ սառեցման դեպքում, կախված b-կայունացուցիչների կոնցենտրացիայից, կարող են ստացվել կառուցվածքներ՝ համապատասխանաբար a, a + b կամ b:

M n –M k ջերմաստիճանի միջակայքում մարտենզիտային փոխակերպման արդյունքում մարելիս (ցուցված է 17.3-ում կետագծով), պետք է առանձնացնել համաձուլվածքների չորս խումբ:

Առաջին խումբը ներառում է մինչև C 1 b-կայունացնող տարրերի կոնցենտրացիայով համաձուլվածքներ, այսինքն՝ համաձուլվածքներ, որոնք, երբ մարվում են b-տարածքից, ունեն բացառապես ¢ (a ¢ ¢) - կառուցվածք: Այս համաձուլվածքները մարելուց հետո (a + b) -տարածաշրջանի ջերմաստիճանից պոլիմորֆ փոխակերպումից մինչև Տ 1, դրանց կառուցվածքը a ¢ (a ¢ ¢), a և b փուլերի խառնուրդ է և ցածր ջերմաստիճանից մարելուց հետո Տ cr նրանք ունեն (a + b) -կառույց:

Երկրորդ խումբը բաղկացած է համաձուլվածքների համաձուլվածքներից C 1-ից մինչև C cr համաձուլվածքների կոնցենտրացիայով, որոնցում, երբ մարվում է b-տարածաշրջանից, մարտենզիտային փոխակերպումը մինչև վերջ չի լինում և ունեն a ¢ (a ¢ ¢) կառուցվածք: ) և բ. Այս խմբի համաձուլվածքները ջերմաստիճաններից պոլիմորֆ փոխակերպումից մինչև մարվելուց հետո Տ cr-ն ունեն a ¢ (a ¢ ¢), a և b կառուցվածքը և ցածր ջերմաստիճանից Տ cr - կառուցվածք (a + b):

Երրորդ խմբի համաձուլվածքների մարում b-կայունացնող տարրերի կոնցենտրացիայով C cr-ից մինչև C 2՝ b-տարածաշրջանի ջերմաստիճաններից կամ ջերմաստիճանից պոլիմորֆ փոխակերպումից մինչև Տ 2-ն ուղեկցվում է b - փուլի մի մասի վերածելով w - փուլի, իսկ այս տիպի համաձուլվածքները մարելուց հետո ունեն (b + w) կառուցվածք։ Երրորդ խմբի համաձուլվածքները ցածր ջերմաստիճանից մարելուց հետո Տ 2-ն ունեն կառուցվածքը (b + a):

Չորրորդ խմբի համաձուլվածքները պոլիմորֆ փոխակերպումից բարձր ջերմաստիճաններից մարվելուց հետո ունեն բացառապես b կառուցվածք, իսկ պոլիմորֆ փոխակերպումից ցածր ջերմաստիճաններից՝ (b + a):

Հարկ է նշել, որ b ® b + w փոխակերպումը կարող է տեղի ունենալ ինչպես կոնցենտրացիայով համաձուլվածքների մարման ժամանակ, այնպես էլ C 2-ից ավելի կոնցենտրացիաներով համաձուլվածքների հնեցման ժամանակ, որոնք ունեն մետաստաբիլ b փուլ: Ամեն դեպքում, w- փուլի առկայությունը անցանկալի է, քանի որ այն ուժեղ փխրեցնում է տիտանի համաձուլվածքները: Ջերմային մշակման առաջարկվող եղանակները բացառում են դրա առկայությունը արդյունաբերական համաձուլվածքներում կամ արտաքին տեսքը շահագործման պայմաններում:

Տիտանի համաձուլվածքների համար օգտագործվում են ջերմային մշակման հետևյալ տեսակները՝ եռացում, մարում և հնացում, ինչպես նաև քիմիական ջերմային մշակում (ազոտում, սիլիկոնացում, օքսիդացում և այլն)։

Կառուցումն իրականացվում է տիտանի բոլոր համաձուլվածքների համար, որպեսզի ավարտվի կառուցվածքի ձևավորումը, հարթեցվի կառուցվածքային և կոնցենտրացիայի անհամասեռությունը, ինչպես նաև մեխանիկական հատկությունները: Եռացման ջերմաստիճանը պետք է լինի ավելի բարձր, քան վերաբյուրեղացման ջերմաստիճանը, բայց ավելի ցածր, քան անցումային ջերմաստիճանը դեպի b վիճակ ( Տ nn) հացահատիկի աճից խուսափելու համար. Դիմել պայմանական կռում, կրկնակի կամ իզոթերմային(կայունացնել կառուցվածքը և հատկությունները), թերի(ներքին սթրեսից ազատվելու համար):

Պնդացումն ու ծերացումը (կարծրացնող ջերմային բուժում) կիրառելի է (a + b) - կառուցվածքով տիտանի համաձուլվածքների համար: Պնդացման ջերմային մշակման սկզբունքը բաղկացած է մարման ժամանակ մետաստաբիլ b, a ¢, a ¢ ¢ փուլերի ստացումից և արհեստական ​​ծերացման ժամանակ ցրված մասնիկների a - և b - փուլերի արտազատմամբ: Այս դեպքում կարծրացման էֆեկտը կախված է մետաստաբիլ փուլերի տեսակից, քանակից և բաղադրությունից, ինչպես նաև ծերացումից հետո ձևավորված a - և b ֆազային մասնիկների ցրվածությունից:

Քիմիական ջերմային բուժումն իրականացվում է կարծրությունը և մաշվածության դիմադրությունը, շփման պայմաններում աշխատելիս «առգրավման» դիմադրությունը, հոգնածության ուժը, ինչպես նաև կոռոզիոն դիմադրությունը, ջերմակայունությունը և ջերմակայունությունը բարելավելու համար: Գործնական կիրառություններն են ազոտավորումը, սիլիկոնացումը և դիֆուզիոն մետաղացման որոշ տեսակներ:

Տիտանի համաձուլվածքները, համեմատած տեխնիկական տիտանի հետ, ունեն ավելի բարձր ամրություն, ներառյալ բարձր ջերմաստիճաններում, մինչդեռ պահպանելով բավականաչափ բարձր ճկունություն և կոռոզիոն դիմադրություն:

Կենցաղային ապրանքների դասակարգերը և քիմիական կազմը
համաձուլվածքները (ԳՕՍՏ 19807-91) ներկայացված են աղյուսակում: 17.2.

Ըստ արտադրության տեխնոլոգիայի, տիտանի համաձուլվածքները բաժանվում են կռած և ձուլարան; մեխանիկական հատկությունների մակարդակով - համաձուլվածքների համար ցածր ուժ և բարձր ճկունություն, միջին ուժ, բարձր ուժ; ըստ օգտագործման պայմանների՝ միացված սառը դիմացկուն, ջերմակայուն, կոռոզիակայուն . Ըստ ջերմային մշակման միջոցով կարծրանալու ունակության՝ դրանք բաժանվում են կարծրացողև չամրացված, ըստ կառուցվածքի կռվող վիճակում՝ a -, pseudo-a -, (a + b) -, pseudo-b - և b - համաձուլվածքների (Աղյուսակ 17.3):

Տիտանի համաձուլվածքների առանձին խմբերը տարբերվում են պայմանական կայունացման գործակցի արժեքից Կբ, որը ցույց է տալիս b-կայունացնող համաձուլվածքի տարրի պարունակության հարաբերակցությունը կրիտիկական կազմի համաձուլվածքում նրա պարունակությանը հետքր. Երբ համաձուլվածքը պարունակում է մի քանի բ-կայունացնող տարրեր, դրանց Կբամփոփված է.

< 700 ՄՊա, մասնավորապես՝ ա - VT1-00, VT1-0 (տեխնիկական տիտանի) և համաձուլվածքներ OT4-0, OT4-1 (Ti-Al-Mn համակարգ), AT3 (Ti-Al համակարգ՝ Cr-ի փոքր հավելումներով) համաձուլվածքներ. , Fe, Si, B) կապված պսեւդո-a-համաձուլվածքների հետ փոքր քանակությամբ b-ֆազով: Այս համաձուլվածքների ամրության բնութագրերն ավելի բարձր են, քան մաքուր տիտանիը՝ VT1-00 և VT1-0 համաձուլվածքների կեղտերի և OT4-0, OT4-1, AT3 համաձուլվածքներում a- և b կայունացուցիչներով մի փոքր համաձուլվածքի պատճառով: .

Այս համաձուլվածքներն առանձնանում են բարձր ճկունությամբ ինչպես տաք, այնպես էլ սառը վիճակում, ինչը հնարավորություն է տալիս ձեռք բերել բոլոր տեսակի կիսաֆաբրիկատներ՝ փայլաթիթեղ, ժապավեն, թիթեղներ, թիթեղներ, դարբնոցներ, դրոշմակնիքներ, պրոֆիլներ, խողովակներ և այլն։ Այս համաձուլվածքներից կիսաֆաբրիկատները տրված են ներդիրում: 17.4–17.6։

Աղյուսակ 17.3

Տիտանի համաձուլվածքների դասակարգումն ըստ կառուցվածքի

Ալյումինե խումբ	Ալյումինե դասակարգ
	VT1-00, VT1-0, VT5, VT5-1, PT-7M
Կեղծ-a-համաձուլվածքներ (Կբ< 0,25)	OT4-0, OT4-1, OT4, VT20, AT3
(ա + բ) - Մարտենզիտիկ դաս ( Կբ= 0,3–0,9)	VT6S, VT6, VT14, VT8, VT9, PT-3V, VT3-1, AT3
(a + b) - Անցումային կարգի համաձուլվածքներ ( Կբ= 1,0–1,4)
կեղծ-բ համաձուլվածքներ ( Կբ= 1,5–2,4)	VT35 *, VT32 *, VT15
բ - համաձուլվածքներ ( Կբ= 2,5–3,0)

* Փորձառու համաձուլվածքներ:

Աղյուսակ 17.4

Տիտանի խառնուրդի թիթեղների մեխանիկական հատկություններ (ԳՕՍՏ 22178-76)

Տիտանի դասարաններ համաձուլվածքներ	Նմուշի պայման երբ փորձարկվում է	Թերթերի հաստությունը, մմ	Վերջնական ուժ, ներ, ՄՊա	Երկարացում, d,%
	Հալեցված
		6.0-10.5 սբ
		6.0-10.5 սբ
	Հալեցված
		6.0-10.5 սբ
		6.0-10.5 սբ
		6.0-10.5 սբ
			885 (885–1080)
	Հալեցված		885 (885–1050)
		5.0-10.5 սբ	835 (835–1050)
	կոփված ու արհեստականորեն ծերացած
		7.0-10.5 սբ
	Հալեցված		930 (930–1180)
		4.0-10.5 սբ
	Հալեցված և ուղղվել		980 (980–1180)
		4.0-10.5 սբ

Նշում. Փակագծերում տրված արժեքները վերաբերում են մակերեսի բարձր ծածկույթով թերթերին:

Աղյուսակ 17.5

Տիտանի համաձուլվածքի ձողերի մեխանիկական հատկություններ (ԳՕՍՏ 26492–85)

Ալյումինե դասակարգ	Պետություն փորձարկված նմուշներ	Ձողի տրամագիծը,	Սահման ուժը, ՄՊա	Հարաբերական երկարացում դ, %	Հարաբերական նեղացնելով y,	Շոկ մածուցիկություն KCU, J / սմ 2
	Հալեցված
	Հալեցված
	Հալեցված		885 (905–1050)
			835 (835–1050)
	Կարծրացած և ծերացած
	Հալեցված
	Կարծրացած և ծերացած
	Հալեցված		930 (980–1230)
			930 (930–1180)
			980 (980–1230)
			930 (930–1180)
			980 (1030–1230)
			930 (980–1230)
	Հալեցված		885 (885–1080)
			865 (865–1080)
	Կարծրացած և ծերացած
	Հալեցված		885 (930–1130)
			885 (885–1130)
			1030 (1080–1230)
			1030 (1080–1280)

Նշում. Փակագծերում գտնվող տվյալները նախատեսված են բարձրորակ ձողերի համար:

Աղյուսակ 17.6

Տիտանի համաձուլվածքի թիթեղների մեխանիկական հատկություններ (ԳՕՍՏ 23755-79)

Ալյումինե դասակարգ	Պետություն նյութական	Սալերի հաստությունը,	Առավելագույն ուժը ներս է, ՄՊա	Երկարացում d,%	Հարաբերական նեղացում y,%	Հարվածության ուժը KCU, J / սմ 2
	Առանց ջերմային բուժում
	Հալեցված
	Հալեցված
	Կոփված և ծերացած
	Հալեցված
	Առանց ջերմային բուժման

Դարբնոցը, դարբնոցը և թիթեղների դրոշմումը, գլանումը, սեղմումը կատարվում են տաք վիճակում՝ ըստ աղյուսակում նշված ռեժիմների: 17.7. Վերջնական գլորումը, դրոշմումը, գծագրումը և այլ գործողություններ կատարվում են սառը վիճակում։

Այս համաձուլվածքները և դրանցից պատրաստված արտադրանքները ենթարկվում են միայն եռացման՝ ըստ աղյուսակում նշված ռեժիմների: 17.8. Անավարտ կռումը օգտագործվում է մեխանիկական մշակման, թիթեղների դրոշմման, եռակցման և այլնի հետևանքով առաջացած ներքին սթրեսները հանելու համար:

Այս համաձուլվածքները լավ եռակցվում են միաձուլման (արգոն-աղեղ, ընկղմված-աղեղ, էլեկտրախամ) և կոնտակտային (կետ, գլան) եռակցման միջոցով: Միաձուլման եռակցման ժամանակ եռակցված հոդերի ուժն ու ճկունությունը գործնականում նույնն են, ինչ հիմնական մետաղինն է:

Այս համաձուլվածքների կոռոզիոն դիմադրությունը բարձր է շատ միջավայրերում (ծովի ջուր, քլորիդներ, ալկալիներ, օրգանական թթուներ և այլն), բացառությամբ HF, H2SO 4, HCl և մի քանի այլ լուծույթների:

Դիմում. Այս համաձուլվածքները լայնորեն օգտագործվում են որպես կառուցվածքային նյութեր գրեթե բոլոր տեսակի կիսաֆաբրիկատների, մասերի և կառուցվածքների, ներառյալ եռակցվածների արտադրության համար: Դրանց կիրառությունն ամենաարդյունավետն է օդատիեզերական ճարտարագիտության, քիմիական ճարտարագիտության, կրիոգեն ճարտարագիտության մեջ (Աղյուսակ 17.9.), ինչպես նաև մինչև 300-350 ° С ջերմաստիճանում գործող ստորաբաժանումներում և կառույցներում:

Այս խումբը ներառում է համաձուլվածքներ, որոնք ունեն առաձգական ուժ s in = 750–1000 ՄՊա, մասնավորապես՝ ա - VT5 և VT5-1 դասերի համաձուլվածքներ; OT4, VT20 դասերի կեղծ-a-համաձուլվածքներ; (a + b) - PT3V դասերի համաձուլվածքներ, ինչպես նաև VT6, VT6S, VT14 եռացված վիճակում:

VT5, VT5-1, OT4, VT20, PT3V, VT6S համաձուլվածքները, որոնք պարունակում են փոքր քանակությամբ b- փուլ (2–7% b- փուլ հավասարակշռության վիճակում), չեն ենթարկվում կարծրացման ջերմային մշակման և օգտագործվում են. հալված վիճակում։ խառնուրդ VT6S երբեմն օգտագործվում է ջերմային կարծր վիճակում: VT6 և VT14 համաձուլվածքները օգտագործվում են ինչպես հալված, այնպես էլ ջերմային կարծրացած վիճակում: Վերջին դեպքում դրանց ուժը դառնում է ավելի քան 1000 ՄՊա, և դրանք կդիտարկվեն բարձր ամրության համաձուլվածքներին նվիրված հատվածում:

Քննարկվող համաձուլվածքները, ուժեղացված ամրության հետ մեկտեղ, պահպանում են բավարար ճկունություն սառը վիճակում և լավ ճկունություն տաք վիճակում, ինչը հնարավորություն է տալիս դրանցից ստանալ բոլոր տեսակի կիսաֆաբրիկատներ՝ թերթեր, ժապավեններ, պրոֆիլներ, դարբնոցներ, դրոշմակնիքներ։ , խողովակներ և այլն: Բացառություն է կազմում VT5 խառնուրդը, որից թիթեղներ և թիթեղներ չեն պատրաստվում ցածր տեխնոլոգիական պլաստիկության պատճառով։ Ճնշմամբ տաք աշխատանքի ռեժիմները տրված են աղյուսակում: 17.7.

Այս կատեգորիայի համաձուլվածքները կազմում են մեքենաշինության մեջ օգտագործվող կիսաֆաբրիկատների արտադրության հիմնական մասը: Հիմնական կիսաֆաբրիկատների մեխանիկական բնութագրերը տրված են աղյուսակում: 17.4–17.6։

Բոլոր միջին հզորության համաձուլվածքները լավ են զոդում տիտանի համար օգտագործվող բոլոր տեսակի եռակցման հետ: Եռակցված հոդերի ամրությունը և ճկունությունը մոտ է հիմնական մետաղի ամրությանը և ճկունությանը (VT20 և VT6S համաձուլվածքների համար այս հարաբերակցությունը 0,9–0,95 է): Եռակցումից հետո խորհուրդ է տրվում թերի եռացում՝ եռակցման ներքին լարումներից ազատվելու համար (Աղյուսակ 17.8):

Այս համաձուլվածքների մշակելիությունը լավ է: Կոռոզիոն դիմադրությունը քայքայիչ միջավայրերի մեծ մասում նման է տեխնիկական տիտանի VT1-0-ին:

Աղյուսակ 17.7

Տիտանի համաձուլվածքների տաք աշխատանքային ռեժիմներ

Ալյումինե դասակարգ

Ձուլակտորների դարբնոցային ռեժիմ

Դարբնագործման ռեժիմը նախնական դեֆորմացված բլանկներ

Սեղմեք բռունցքի ռեժիմը

Մուրճի հարվածի ռեժիմ

Ռեժիմ թերթիկ դրոշմում

ջերմաստիճանը դեֆորմացիա, ° С

հաստությունը, մմ

ջերմաստիճանը դեֆորմացիա, ° C

ջերմաստիճանը դեֆորմացիա, ° С

ջերմաստիճանը դեֆորմացիա, ° С

ջերմաստիճանը դեֆորմացիա, ° C

ավարտը

ավարտը

ավարտը

ավարտը

Ամեն ինչ հաստությունը

40–70 40–70

40–70 40–70

40–50** 70***

40–50** 70***

850 900–850

40–50** 70***

Ամեն ինչ հաստությունը

* Մեկ ջեռուցման համար դեֆորմացիայի աստիճանը,%:

** Դեֆորմացիա (a + b) -տարածաշրջանում:

*** Դեֆորմացիա b-տարածքում.

Աղյուսակ 17.8

Տիտանի համաձուլվածքների հալման եղանակներ

Ալյումինե դասակարգ	Հալման ջերմաստիճան, ° С		Նշում
	Թերթիկներ և մանրամասներ նրանցից	Ձողեր, դարբնոցներ, դրոշմակնիքներ, խողովակներ, պրոֆիլներ և դրանցից մասեր
			445-585 ° C *
			445-585 ° C *
			480-520 ° C *
			520-560 ° C *
			545-585 ° C *
			Իզոթերմային հալում. ջեռուցում մինչև 870–920 ° С, պահում, հովացում մինչև 600–650 ° С, հովացումով հովացում կամ տեղափոխում այլ վառարան, պահում 2 ժամ, սառչում օդում։
			Կրկնակի եռացում՝ 550–600 °С ջերմաստիճանում պահելով 2–5 ժ. Էլեկտրաէներգիայի մասերի համար 850 °C ջերմաստիճանում եռացումը թույլատրվում է օդի սառեցում։
			550-650 ° C *
			Եռացումը թույլատրվում է հետևյալ ռեժիմների համաձայն. 2) տաքացնել մինչև 800 ° С, պահել 30 րոպե, հովացնել ջեռոցով մինչև 500 ° С, ապա օդում.
			Կրկնակի հալում, պահում 570–600 ° С - 1 ժ. Թույլատրվում է իզոթերմային եռացում՝ տաքացնել մինչև 920–950 ° С, պահել, հովացնել վառարանով կամ տեղափոխել այլ վառարան 570–600 ° С ջերմաստիճանով, պահել 1 ժամ, սառեցնել օդում։
			Կրկնակի հալում, պահում 530–580 ° С - 2–12 ժ. Թույլատրվում է իզոթերմային եռացում՝ ջեռուցում մինչև 950–980 ° С, պահում, հովացում վառարանով կամ տեղափոխում այլ վառարան 530–580 ° С ջերմաստիճանով, պահում 2–12 ժամ, օդի հովացում։
			550-650 ° C *
			Թույլատրվում է իզոթերմային եռացում՝ տաքացնել մինչև 790–810 ° С, պահել, հովացնել վառարանով կամ տեղափոխել այլ վառարան մինչև 640–660 ° С, պահել 30 րոպե, սառեցնել օդում։
			Թերթի մասերի հալումը թույլատրվում է 650-750 ° С ջերմաստիճանում, (600-650 ° C) *
		(կախված կիսաֆաբրիկատի հատվածից և տեսակից)	Սառչում ենք ջեռոցով 2–4°C/րոպե արագությամբ մինչև 450°C, ապա օդում։ Կրկնակի եռացում՝ 500–650 °С ջերմաստիճանում պահելով 1–4 ժ։ Կրկնակի եռացումը թույլատրվում է մինչև 300 °С ջերմաստիճանում աշխատող մասերի և մինչև 2000 ժամ տևողությամբ։
			(545-585 ° С *)

* Թերի հալման ջերմաստիճանները:

Աղյուսակ 17.9

Տիտանի համաձուլվածքների մեխանիկական բնութագրերը ցածր ջերմաստիճաններում

	s in (MPa) ջերմաստիճանում, ° С			դ (%) ջերմաստիճանում, ° С			КСУ, J / սմ 2 ջերմաստիճանում, ° С

Դիմում. Այս համաձուլվածքները խորհուրդ են տրվում օգտագործել թիթեղային դրոշմման միջոցով արտադրանքի արտադրության համար (OT4, VT20), եռակցված մասերի և հավաքույթների համար, դրոշմավորված եռակցված մասերի համար (VT5, VT5-1, VT6S, VT20) և այլն: Ալյումինե VT6S-ը լայն տարածում ունի: օգտագործվում է անոթների և բարձր ճնշման անոթների արտադրության համար։ OT4, VT5 համաձուլվածքներից պատրաստված մասերը և հավաքները կարող են երկար ժամանակ աշխատել մինչև 400 ° C ջերմաստիճանում և կարճ ժամանակով ՝ մինչև 750 ° C; VT5-1, VT20 համաձուլվածքներից - երկար ժամանակ մինչև 450–500 ° С ջերմաստիճանում և կարճ ժամանակով ՝ մինչև 800–850 ° С: VT5-1, OT4, VT6S համաձուլվածքները խորհուրդ են տրվում օգտագործել նաև սառնարանում: և կրիոգեն ճարտարագիտություն (Աղյուսակ 17.9):

Այս խումբը ներառում է s> 1000 ՄՊա առաձգական ուժ ունեցող համաձուլվածքներ, մասնավորապես (a + b) - VT6, VT14, VT3-1, VT22 դասերի համաձուլվածքներ: Այս համաձուլվածքներում բարձր ամրությունը ձեռք է բերվում կարծրացման ջերմային մշակմամբ (կարծրացում + ծերացում): Բացառություն է բարձր խառնուրդ VT22 համաձուլվածքը, որը նույնիսկ եռացված վիճակում ունի s> 1000 ՄՊա:

Այս համաձուլվածքները, բարձր ամրության հետ մեկտեղ, տաք վիճակում պահպանում են լավ (VT6) և բավարար (VT14, VT3-1, VT22) տեխնոլոգիական պլաստիկություն, ինչը հնարավորություն է տալիս դրանցից ստանալ տարբեր կիսաֆաբրիկատներ՝ թիթեղներ (բացի VT3-ից): 1), ձողեր, թիթեղներ, դարբնոցներ, դրոշմում, պրոֆիլներ և այլն: Ճնշմամբ տաք աշխատանքի եղանակները տրված են աղյուսակում: 17.7. VT6 և VT14 համաձուլվածքները եռացված վիճակում (ներ »850 ՄՊա-ով) կարող են ենթարկվել սառը դրոշմման փոքր դեֆորմացիաներով: Հիմնական կիսաֆաբրիկատների մեխանիկական բնութագրերը հալված և կարծրացած վիճակներում տրված են աղյուսակում: 17.4–17.6։

Չնայած հետերոֆազային կառուցվածքին, դիտարկվող համաձուլվածքները բավարար եռակցվածություն ունեն տիտանի համար օգտագործվող բոլոր տեսակի եռակցման համար: Պահանջվող ամրության և ճկունության մակարդակն ապահովելու համար ամբողջական կռումը պարտադիր է, իսկ VT14 համաձուլվածքի համար (եռակցված մասերի հաստությամբ 10–18 մմ) խորհուրդ է տրվում կատարել մարում, որին հաջորդում է ծերացումը։ Այս դեպքում եռակցված հոդերի ամրությունը (սառը եռակցման) բազային մետաղի ամրության 0,9-ից ոչ պակաս է։ Եռակցված հոդերի ճկունությունը մոտ է հիմնական մետաղին:

Մեքենայականությունը բավարար է։ Համաձուլվածքների կտրումը կարող է իրականացվել ինչպես հալված, այնպես էլ ջերմային կարծրացած վիճակում։

Այս համաձուլվածքներն ունեն բարձր կոռոզիոն դիմադրություն եռացված և ջերմային կարծրացած պայմաններում խոնավ մթնոլորտում, ծովի ջրում, շատ այլ քայքայիչ միջավայրերում, օրինակ՝ տեխնիկական տիտան:

Ջերմային բուժում . VT3-1, VT6, VT6S, VT14, VT22 համաձուլվածքները կարծրացվում և հնանում են (տես վերևում): Միաձույլ արտադրանքների, կիսաֆաբրիկատների և եռակցված մասերի կարծրացման և հնեցման համար առաջարկվող ջեռուցման ռեժիմները տրված են աղյուսակում: 17.10.

Մարման ժամանակ հովացումը կատարվում է ջրում, իսկ ծերացումից հետո՝ օդում։ Ամբողջական կարծրություն ապահովված է VT6, VT6S համաձուլվածքներից պատրաստված մասերի համար, որոնց հատվածը առավելագույնը 40–45 մմ է, իսկ VT3-1, VT14, VT22 համաձուլվածքների համար՝ մինչև 60 մմ:

Հալվելուց և հնեցումից հետո (a + b) կառուցվածքով համաձուլվածքների ամրության և ճկունության բավարար համադրություն ապահովելու համար անհրաժեշտ է, որ դրանց կառուցվածքը մինչև կարծրացումը ջերմային մշակումը հավասարեցվի կամ «զամբյուղի հյուսելը»: Նախնական միկրոկառուցվածքների օրինակներ, որոնք ապահովում են բավարար հատկություններ, ներկայացված են Նկ. 17.4 (տիպեր 1-7):

Աղյուսակ 17.10

Տիտանի համաձուլվածքների կարծրացման ջերմային մշակման եղանակներ

Ալյումինե դասակարգ	Պոլիմորֆ փոխակերպման ջերմաստիճանը Տ pp, ° С	Ջերմաստիճանը ջեռուցում մարման համար, ° С	Ջերմաստիճանը ծերացում, ° С	Տեւողությունը ծերացումը, հ

Համաձուլվածքի սկզբնական ասեղնաձև կառուցվածքը՝ b- փուլի առաջնային հատիկների սահմանների առկայությամբ (տիպեր 8–9) գերտաքացումից հետո մարելուց և ծերանալուց կամ հալվելուց հետո հանգեցնում է մերժման՝ ամրության և ճկունության նվազմանը: Հետևաբար, անհրաժեշտ է խուսափել (a + b) - համաձուլվածքների տաքացումից պոլիմորֆ վերափոխման ջերմաստիճանից բարձր ջերմաստիճանում, քանի որ անհնար է շտկել գերտաքացած կառուցվածքը ջերմային մշակմամբ:

Ջերմային մշակման ժամանակ խորհուրդ է տրվում ջեռուցել էլեկտրական վառարաններում՝ ջերմաստիճանի ավտոմատ հսկողությամբ և ձայնագրմամբ։ Կշեռքի ձևավորումը կանխելու համար պատրաստի մասերի և թիթեղների ջեռուցումը պետք է իրականացվի պաշտպանիչ մթնոլորտ ունեցող ջեռոցներում կամ պաշտպանիչ ծածկույթների օգտագործմամբ:

Երբ տաքացնում են բարակ թիթեղների մասերը կարծրացման համար՝ ջերմաստիճանը հավասարեցնելու և դրանց ոլորումը նվազեցնելու համար, վառարանի տակ դրվում է 30–40 մմ հաստությամբ պողպատե թիթեղ։ Բարդ կոնֆիգուրացիայի մասերի և բարակ պատերով մասերի կարծրացման համար օգտագործվում են ամրացնող սարքեր՝ ծռվելը և կապանքները կանխելու համար:

Պաշտպանիչ մթնոլորտ չունեցող վառարանում բարձր ջերմաստիճանի մշակումից հետո (մարել կամ հալվել) կիսաֆաբրիկատները, որոնք չեն ենթարկվում հետագա մշակման, պետք է ենթարկվեն հիդրոավազահանման կամ կորունդային ավազի մշակման, ինչպես նաև թերթիկները պետք է փորագրվեն:

Դիմում. Բարձր ամրության տիտանի համաձուլվածքները օգտագործվում են կրիտիկական մասերի և հավաքույթների արտադրության համար՝ եռակցված կոնստրուկցիաներ (VT6, VT14), տուրբիններ (VT3-1), դրոշմավորված-եռակցված հավաքույթներ (VT14), բարձր բեռնված մասեր և դրոշմավորված կառույցներ (VT22): Այս համաձուլվածքները կարող են երկար ժամանակ աշխատել մինչև 400 ° C և կարճ ժամանակով մինչև 750 ° C ջերմաստիճանում:

Բարձր ամրության տիտանի համաձուլվածքների՝ որպես կառուցվածքային նյութի առանձնահատկությունը սթրեսային խտացուցիչների նկատմամբ նրանց զգայունության բարձրացումն է: Հետևաբար, այս համաձուլվածքներից մասեր նախագծելիս անհրաժեշտ է հաշվի առնել մի շարք պահանջներ (մակերևույթի որակի բարելավում, մի հատվածից մյուսը անցման շառավիղի ավելացում և այլն), որոնք նման են բարձր օգտագործման ժամանակ առկա պահանջներին: - ամրության պողպատներ.

- 4-րդ շրջանի 4-րդ խմբի տարր: Անցումային մետաղը, ցուցաբերելով ինչպես հիմնային, այնպես էլ թթվային հատկություններ, բավականին տարածված է բնության մեջ՝ 10-րդ տեղ։ Ժողովրդական տնտեսության համար ամենահետաքրքիրը մետաղի բարձր կարծրության և թեթևության համադրությունն է, որն այն դարձնում է ինքնաթիռների կառուցման համար անփոխարինելի տարր։ Այս հոդվածը ձեզ կպատմի տիտանի մետաղի մակնշման, համաձուլվածքի և այլ հատկությունների մասին, կտա ընդհանուր նկարագրություն և հետաքրքիր փաստեր դրա մասին:

Արտաքին տեսքով մետաղն ամենից շատ նման է պողպատին, բայց նրա մեխանիկական որակներն ավելի բարձր են։ Միևնույն ժամանակ, տիտանն աչքի է ընկնում իր ցածր քաշով՝ մոլեկուլային քաշով 22։ Տարրի ֆիզիկական հատկությունները բավականին լավ են ուսումնասիրվել, բայց դրանք մեծապես կախված են մետաղի մաքրությունից, ինչը հանգեցնում է զգալի շեղումների։

Բացի այդ, կարևոր են նրա հատուկ քիմիական հատկությունները: Տիտանը դիմացկուն է ալկալիների, ազոտաթթվի նկատմամբ և միևնույն ժամանակ բուռն արձագանքում է չոր հալոգենների, իսկ ավելի բարձր ջերմաստիճանների դեպքում՝ թթվածնի և ազոտի հետ։ Նույնիսկ ավելի վատ, այն սկսում է կլանել ջրածինը նույնիսկ սենյակային ջերմաստիճանում, եթե կա ակտիվ մակերես: Իսկ հալոցքում այն ​​այնքան ինտենսիվ է կլանում թթվածինն ու ջրածինը, որ հալումը պետք է կատարվի վակուումում։

Մեկ այլ կարևոր հատկանիշ, որը որոշում է ֆիզիկական բնութագրերը, վիճակի 2 փուլերի առկայությունն է.

• Ցածր ջերմաստիճան- α-Ti-ն ունի վեցանկյուն փակ վանդակավոր, նյութի խտությունը 4,55 գ/ք. սմ (20 C-ում):
• Բարձր ջերմաստիճանի- β-Ti-ն բնութագրվում է մարմնակենտրոն խորանարդ վանդակով, ֆազային խտությունը, համապատասխանաբար, ավելի քիչ է` 4, 32 գ/խմ: տես (900C-ում):

Ֆազային անցման ջերմաստիճանը 883 C է:

Նորմալ պայմաններում մետաղը ծածկված է պաշտպանիչ օքսիդ թաղանթով: Դրա բացակայության դեպքում տիտանը մեծ վտանգ է ներկայացնում։ Այսպիսով, տիտանի փոշին կարող է պայթել, նման բռնկման ջերմաստիճանը 400C է։ Տիտանի բեկորները հրդեհավտանգ նյութ են և պահվում են հատուկ միջավայրում:

Ստորև բերված տեսանյութը պատմում է տիտանի կառուցվածքի և հատկությունների մասին.

Տիտանի հատկությունները և բնութագրերը

Այսօր տիտանն ամենադիմացկունն է առկա բոլոր տեխնիկական նյութերի մեջ, հետևաբար, չնայած ձեռքբերման բարդությանը և անվտանգության բարձր պահանջներին, այն բավականին լայնորեն օգտագործվում է: Տարրի ֆիզիկական բնութագրերը բավականին անսովոր են, բայց մեծապես կախված են մաքրությունից: Այսպիսով, մաքուր տիտանը և համաձուլվածքները ակտիվորեն օգտագործվում են հրթիռների և ինքնաթիռների շինարարության մեջ, մինչդեռ տեխնիկականները ոչ պիտանի են, քանի որ դրանք կորցնում են ուժը բարձր ջերմաստիճանում կեղտերի պատճառով:

Մետաղի խտությունը

Նյութի խտությունը փոխվում է ջերմաստիճանի և փուլի հետ:

• 0-ից մինչև հալման կետ ջերմաստիճանի դեպքում այն ​​նվազում է 4,51-ից մինչև 4,26 գ / սմ: սմ, իսկ փուլային անցման ժամանակ ավելանում է 0,15%-ով, իսկ հետո նորից նվազում:
• Հեղուկ մետաղի խտությունը 4,12 գ/խմ է։ սմ, իսկ հետո նվազում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ:

Հալման և եռման կետերը

Ֆազային անցումը մետաղի բոլոր հատկությունները բաժանում է որակների, որոնք կարող են դրսևորել α- և β-փուլերը: Այսպիսով, մինչև 883 C խտությունը վերաբերում է α-փազի որակներին, իսկ հալման և եռման կետերը` β- փուլի պարամետրերին:

• Տիտանի հալման կետը (աստիճաններով) 1668 +/- 5 C;
• Եռման կետը հասնում է 3227 C-ի։

Տիտանի այրումը ծածկված է այս տեսանյութում.

Մեխանիկական առանձնահատկություններ

Տիտանը մոտ 2 անգամ ավելի ամուր է, քան երկաթը և 6 անգամ ավելի ամուր, քան ալյումինը, ինչը նրան դարձնում է այդքան արժեքավոր կառուցվածքային նյութ: Ցուցանիշները վերաբերում են α- փուլի հատկություններին:

• Լարման մեջ նյութի առաձգական ուժը 300-450 ՄՊա է։ Ցուցանիշը կարելի է հասցնել մինչև 2000 ՄՊա՝ ավելացնելով որոշ տարրեր, ինչպես նաև դիմելով հատուկ մշակման՝ կարծրացման և ծերացման:

Հետաքրքիր է, որ տիտանը պահպանում է իր բարձր տեսակարար ուժը նույնիսկ ամենացածր ջերմաստիճաններում։ Ավելին, ջերմաստիճանի նվազմամբ աճում է ճկման ուժը՝ +20 C-ում ցուցանիշը 700 ՄՊա է, իսկ -196-ում՝ 1100 ՄՊա։

• Մետաղի առաձգականությունը համեմատաբար ցածր է, ինչը նյութի զգալի թերությունն է։ Առաձգականության մոդուլը նորմալ պայմաններում 110,25 ԳՊա է։ Բացի այդ, տիտանին բնորոշ է անիզոտրոպությունը՝ առաձգականությունը տարբեր ուղղություններով հասնում է տարբեր արժեքների։
• ՀԲ սանդղակի վրա նյութի կարծրությունը 103 է։ Ընդ որում՝ ցուցանիշը միջին է։ Կախված մետաղի մաքրությունից և կեղտերի բնույթից՝ կարծրությունը կարող է ավելի բարձր լինել։
• Պայմանական ելքի կետը 250-380 ՄՊա է: Որքան բարձր է այս ցուցանիշը, այնքան ավելի լավ է նյութից ստացված արտադրանքը դիմակայում բեռներին և այնքան ավելի է դիմադրում մաշվածությանը: Տիտանի ինդեքսը 18 անգամ գերազանցում է ալյումինի ցուցանիշը։

Համեմատած նույն վանդակավոր մետաղների հետ՝ մետաղն ունի շատ պատշաճ ճկունություն և ճկունություն:

Ջերմային հզորություն

Մետաղը բնութագրվում է ցածր ջերմահաղորդականությամբ, հետևաբար, համապատասխան տարածքներում, օրինակ, ջերմաէլեկտրոդների արտադրությունը չի օգտագործվում։

• Նրա ջերմային հաղորդունակությունը 16,76 լ է, Վտ / (մ × աստիճան): Սա 4 անգամ պակաս է, քան երկաթինը և 12 անգամ ավելի քիչ, քան երկաթինը:
• Մյուս կողմից, տիտանի ջերմային ընդարձակման գործակիցը աննշան է նորմալ ջերմաստիճանում և մեծանում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ:
• Մետաղի ջերմային հզորությունը 0,523 կՋ / (կգ · Կ):

Էլեկտրական բնութագրեր

Ինչպես հաճախ է պատահում, ցածր ջերմային հաղորդունակությունը ապահովում է նաև ցածր էլեկտրական հաղորդունակություն:

• Մետաղի հատուկ էլեկտրական դիմադրությունը շատ բարձր է՝ 42,1 · 10 -6 ohm · սմ նորմալ պայմաններում: Եթե ​​ենթադրենք, որ արծաթի հաղորդունակությունը 100% է, ապա տիտանի հաղորդունակությունը կկազմի 3,8%։
• Տիտանը պարամագնիս է, այսինքն՝ այն չի կարող մագնիսացվել դաշտում, ինչպես երկաթը, այլև դուրս մղվել դաշտից, քանի որ չի լինի։ Այս հատկությունը գծայինորեն նվազում է ջերմաստիճանի նվազմամբ, բայց նվազագույնը անցնելուց հետո այն փոքր-ինչ մեծանում է։ Հատուկ մագնիսական զգայունությունը 3.2 10 -6 G -1 է: Հարկ է նշել, որ զգայունությունը, ինչպես նաև առաձգականությունը, ձևավորում է անիզոտրոպիա և փոփոխվում՝ կախված ուղղությունից։

3,8 Կ ջերմաստիճանի դեպքում տիտանը դառնում է գերհաղորդիչ։

Կոռոզիոն դիմադրություն

Նորմալ պայմաններում տիտանն ունի շատ բարձր հակակոռոզիոն հատկություն։ Օդում այն ​​ծածկված է 5–15 մկմ հաստությամբ տիտանի օքսիդի շերտով, որն ապահովում է հիանալի քիմիական իներտություն։ Մետաղը չի կոռոզիայի ենթարկվում օդում, ծովի օդում, ծովի ջրում, խոնավ քլորի, քլորաջրի և բազմաթիվ այլ տեխնոլոգիական լուծույթների և ռեակտիվների մեջ, ինչը նյութը դարձնում է անփոխարինելի քիմիական, թղթի և նավթի արդյունաբերության մեջ:

Ջերմաստիճանի բարձրացման կամ մետաղի ուժեղ մանրացման դեպքում պատկերը կտրուկ փոխվում է: Մետաղը փոխազդում է մթնոլորտը կազմող գրեթե բոլոր գազերի հետ, իսկ հեղուկ վիճակում նույնպես կլանում է դրանք։

Անվտանգություն

Տիտանը կենսաբանորեն ամենաիներտ մետաղներից մեկն է։ Բժշկության մեջ այն օգտագործվում է պրոթեզների արտադրության համար, քանի որ դիմացկուն է կոռոզիայից, թեթև է և դիմացկուն։

Տիտանի երկօքսիդը այնքան էլ անվտանգ չէ, թեև այն շատ ավելի հաճախ է օգտագործվում՝ օրինակ՝ կոսմետիկ, սննդի արդյունաբերության մեջ։ Ըստ որոշ զեկույցների - UCLA, պաթոլոգիայի պրոֆեսոր Ռոբերտ Շիստլի հետազոտությունը, տիտանի երկօքսիդի նանոմասնիկները ազդում են գենետիկ ապարատի վրա և կարող են նպաստել քաղցկեղի զարգացմանը: Ավելին, նյութը չի թափանցում մաշկի միջով, հետևաբար, երկօքսիդ պարունակող արևապաշտպան քսուքների օգտագործումը վտանգ չի ներկայացնում, բայց այն նյութը, որը մտնում է օրգանիզմ՝ սննդի ներկերով, կենսաբանական հավելումներով, կարող է վտանգավոր լինել։

Տիտանը յուրահատուկ ամուր, կոշտ և թեթև մետաղ է, որն ունի շատ հետաքրքիր քիմիական և ֆիզիկական հատկություններ: Այս համադրությունն այնքան արժեքավոր է, որ նույնիսկ տիտանի ձուլման և զտման հետ կապված դժվարությունները չեն կանգնեցնում արտադրողներին:

Ինչպես տարբերել տիտանը պողպատից, այս տեսանյութը ձեզ կասի.

Տիտանի- արծաթափայլ-սպիտակ գույնի թեթև, դիմացկուն մետաղ։ Այն գոյություն ունի երկու բյուրեղային ձևափոխմամբ՝ α-Ti՝ վեցանկյուն փակ ցանցով, β-Ti՝ մարմնի կենտրոնակենտրոն փաթեթավորմամբ, պոլիմորֆ փոխակերպման ջերմաստիճանը α↔β 883 ° C: Տիտանի և տիտանի համաձուլվածքները համատեղում են թեթևությունը, ամրությունը, բարձր կոռոզիան: դիմադրություն, ցածր ջերմային գործակից, ընդարձակում, ջերմաստիճանի լայն տիրույթում աշխատելու ունակություն:

Տես նաեւ:

ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔ

Տիտանը ունի երկու ալոտրոպ մոդիֆիկացիա: Ցածր ջերմաստիճանի փոփոխությունը, որը գոյություն ունի մինչև 882 ° C, ունի վեցանկյուն փակ վանդակավոր՝ a = 0,296 նմ և c = 0,472 նմ ժամանակաշրջաններով: Բարձր ջերմաստիճանի մոդիֆիկացիան ունի մարմնի կենտրոնացված խորանարդի վանդակ՝ a = 0,332 նմ պարբերությամբ:
Դանդաղ սառեցման ժամանակ պոլիմորֆ փոխակերպումը (882 ° C) տեղի է ունենում նորմալ մեխանիզմի համաձայն ՝ հավասարազորված հատիկների ձևավորմամբ, իսկ արագ սառեցմամբ ՝ ըստ մարտենզիտիկ մեխանիզմի ՝ ասեղաձև կառուցվածքի ձևավորմամբ:
Տիտանը ունի բարձր կոռոզիայից և քիմիական դիմադրություն՝ իր մակերեսի վրա պաշտպանիչ օքսիդ թաղանթի շնորհիվ: Այն չի կոռոզիայի ենթարկվում քաղցրահամ և ծովային ջրերում, հանքային թթուներում, ակվա ռեգիայում և այլն:

ՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ

Հալման կետը 1671 ° C է, եռման կետը 3260 ° C, α-Ti և β-Ti խտությունը համապատասխանաբար 4,505 (20 ° C) և 4,32 (900 ° C) գ / սմ³, ատոմային խտությունը 5,71: × 1022 at / սմ³: Պլաստիկ, եռակցվող իներտ մթնոլորտում:
Արդյունաբերության մեջ օգտագործվող առևտրային տիտանը պարունակում է թթվածնի, ազոտի, երկաթի, սիլիցիումի և ածխածնի կեղտեր, որոնք մեծացնում են դրա ամրությունը, նվազեցնում պլաստիկությունը և ազդում պոլիմորֆ փոխակերպման ջերմաստիճանի վրա, որը տեղի է ունենում 865-920 ° C միջակայքում: Տիտանի տեխնիկական VT1-00 և VT1-0 դասարանների համար խտությունը մոտ 4,32 գ / սմ 3 է, առաձգական ուժը 300-550 MN / մ 2 (30-55 կգֆ / մմ 2), երկարացումը 25-ից ոչ պակաս է: %, Brinell-ի կարծրությունը 1150 -1650 Mn / m 2 (115-165 kgf / մմ 2): Պարամագնիսական է։ Ti ատոմի արտաքին էլեկտրոնային թաղանթի կոնֆիգուրացիան 3d24s2 է։

Այն ունի բարձր մածուցիկություն, մշակման ժամանակ հակված է կտրող գործիքին կպչելուն, հետևաբար պահանջում է գործիքի վրա հատուկ ծածկույթների կիրառում, տարբեր քսանյութեր:

Նորմալ ջերմաստիճանում այն ​​ծածկված է TiO 2 օքսիդի պաշտպանիչ պասիվացնող թաղանթով, որի շնորհիվ այն կոռոզիակայուն է միջավայրերի մեծ մասում (բացառությամբ ալկալային): Տիտանի փոշին հակված է պայթելու: Բռնկման կետ 400 ° C:

ՊԱՀԵՍՏՆԵՐ ԵՎ ԱՐՏԱԴՐՈՒԹՅՈՒՆ

Հիմնական հանքաքարերն են՝ իլմենիտը (FeTiO 3), ռուտիլը (TiO 2), տիտանիտը (CaTiSiO 5)։

2002 թվականին արդյունահանված տիտանի 90%-ն օգտագործվել է TiO 2 տիտանի երկօքսիդի արտադրության համար։ Տիտանի երկօքսիդի համաշխարհային արտադրությունը կազմել է տարեկան 4,5 մլն տոննա։ Տիտանի երկօքսիդի հաստատված պաշարները (առանց Ռուսաստանի) կազմում են մոտ 800 մլն տոննա, 2006 թվականի համար, ըստ ԱՄՆ Երկրաբանական ծառայության տվյալների, տիտանի երկօքսիդի առումով և առանց Ռուսաստանի, իլմենիտի հանքաքարերի պաշարները կազմում են 603-673 մլն տոննա, իսկ ռուտիլը։ Հանքաքարեր՝ 49,7-52,7 մլն տոննա Այսպիսով, ներկայիս տեմպերով տիտանի ապացուցված պաշարները (առանց Ռուսաստանի) կբավականացնեն ավելի քան 150 տարի։

Ռուսաստանը Չինաստանից հետո աշխարհում երկրորդն է տիտանի պաշարներով։ Ռուսաստանում տիտանի հանքային ռեսուրսների բազան բաղկացած է 20 հանքավայրերից (որոնցից 11-ը առաջնային են, իսկ 9-ը՝ պլացերային), որոնք բավականին հավասարաչափ ցրված են ողջ երկրում: Հետազոտված հանքավայրերից ամենամեծը գտնվում է Ուխտա քաղաքից (Կոմի Հանրապետություն) 25 կմ հեռավորության վրա: Հանքավայրի պաշարները գնահատվում են 2 մլրդ տոննա։

Տիտանի հանքաքարի խտանյութը ենթարկվում է ծծմբաթթվի կամ պիրոմետալուրգիական մշակման։ Ծծմբաթթվի մշակման արտադրանքը տիտանի երկօքսիդի TiO 2 փոշին է: Պիրոմետալուրգիական մեթոդով հանքաքարը թրծվում է կոքսով և մշակվում քլորով՝ ստանալով տիտանի տետրաքլորիդի գոլորշիներ 850°C-ում և կրճատվում մագնեզիումով։

Ստացված տիտանի «սպունգը» նորից հալվում և զտվում է: Իլմենիտի խտանյութերը կրճատվում են էլեկտրական աղեղային վառարաններում՝ առաջացող տիտանի խարամների հետագա քլորացմամբ:

Ծագում

Բնության մեջ տիտանը 10-րդն է ամենից շատ: Երկրակեղևում պարունակությունը կազմում է 0,57% քաշով, ծովի ջրում՝ 0,001 մգ/լ։ Ուլտրահիմնային ապարներում՝ 300 գ/տ, հիմնային ապարներում՝ 9 կգ/տ, թթվային ապարներում՝ 2,3 կգ/տ, կավերում և թերթաքարերում՝ 4,5 կգ/տ։ Երկրակեղևում տիտանը գրեթե միշտ քառավալենտ է և առկա է միայն թթվածնային միացություններում։ Ազատ տեսքով չի գտնվել: Տիտանը եղանակային ազդեցության և նստվածքի պայմաններում ունի երկրաքիմիական կապ Al 2 O 3-ի նկատմամբ: Այն կենտրոնացած է եղանակային ընդերքի բոքսիտներում և ծովային կավե նստվածքներում։
Տիտանը փոխանցվում է միներալների մեխանիկական բեկորների և կոլոիդների տեսքով։ Որոշ կավերում կուտակվում է մինչև 30% TiO 2 ըստ քաշի։ Տիտանի միներալները դիմացկուն են եղանակային պայմանների նկատմամբ և մեծ կոնցենտրացիաներ են կազմում պլաստերներում: Հայտնի է, որ ավելի քան 100 հանքանյութ պարունակում է տիտան: Դրանցից ամենակարեւորները՝ ռուտիլ TiO 2, իլմենիտ FeTiO 3, տիտանոմագնետիտ FeTiO 3 + Fe3O 4, պերովսկիտ CaTiO 3, տիտանիտ CaTiSiO 5։ Կան առաջնային տիտանի հանքաքարեր՝ իլմենիտ-տիտանոմագնետիտ և պլասերային հանքաքարեր՝ ռուտիլ-իլմենիտ-ցիրկոն։
Տիտանի հանքավայրերը գտնվում են Հարավային Աֆրիկայում, Ռուսաստանում, Ուկրաինայում, Չինաստանում, Ճապոնիայում, Ավստրալիայում, Հնդկաստանում, Ցեյլոնում, Բրազիլիայում, Հարավային Կորեայում, Ղազախստանում: ԱՊՀ երկրներում տիտանի հանքաքարերի հետախուզված պաշարներով առաջատար տեղ են զբաղեցնում Ռուսաստանի Դաշնությունը (58,5%) և Ուկրաինան (40,2%)։

ԴԻՄՈՒՄ

Տիտանի համաձուլվածքները կարևոր դեր են խաղում ավիացիոն ճարտարագիտության մեջ, որտեղ նպատակն է ստանալ ամենաթեթև դիզայնը` համակցված պահանջվող ամրության հետ: Տիտանը թեթև է այլ մետաղների համեմատ, բայց միևնույն ժամանակ կարող է աշխատել բարձր ջերմաստիճանի դեպքում։ Տիտանի համաձուլվածքները օգտագործվում են երեսպատման, ամրացնող մասերի, հզորության հավաքածուի, շասսիի մասերի և տարբեր ագրեգատների արտադրության համար: Նաև այդ նյութերը օգտագործվում են ինքնաթիռների ռեակտիվ շարժիչների նախագծման մեջ: Սա թույլ է տալիս նվազեցնել նրանց քաշը 10-25% -ով: Տիտանի համաձուլվածքները օգտագործվում են կոմպրեսորային սկավառակների և շեղբերների, օդի ընդունման և ուղղորդող թիակների մասերի և ամրացումների արտադրության համար:

Տիտանը և նրա համաձուլվածքները նույնպես օգտագործվում են հրթիռաշինության մեջ: Հաշվի առնելով շարժիչների կարճաժամկետ աշխատանքը և հրթիռային միջավայրի խիտ շերտերի արագ անցումը, հոգնածության ուժի, ստատիկ դիմացկունության և մասամբ սողացող խնդիրները հիմնականում վերացվում են:

Անբավարար բարձր ջերմային ուժի պատճառով տեխնիկական տիտանը պիտանի չէ ավիացիայում օգտագործելու համար, սակայն կոռոզիայի նկատմամբ չափազանց բարձր դիմադրության պատճառով որոշ դեպքերում այն ​​անփոխարինելի է քիմիական արդյունաբերության և նավաշինության մեջ: Այսպիսով, այն օգտագործվում է կոմպրեսորների և պոմպերի արտադրության մեջ՝ ագրեսիվ միջավայրերը պոմպելու համար, ինչպիսիք են ծծմբական և աղաթթուն և դրանց աղերը, խողովակաշարերը, փականները, ավտոկլավները, տարբեր տեսակի բեռնարկղերը, ֆիլտրերը և այլն: Միայն տիտանն է կոռոզիոն դիմացկուն այնպիսի միջավայրերում, ինչպիսիք են խոնավ քլորը, ջրային և թթվային քլորի լուծույթները, հետևաբար քլորի արդյունաբերության սարքավորումները պատրաստված են այս մետաղից: Ջերմափոխանակիչները պատրաստված են տիտանից, որոնք գործում են քայքայիչ միջավայրերում, օրինակ՝ ազոտական ​​թթվով (ոչ գոլորշի): Նավաշինության մեջ տիտանն օգտագործվում է պտուտակների, նավերի, սուզանավերի, տորպեդների և այլնի արտադրության համար։ Կեղևները չեն կպչում տիտանի և նրա համաձուլվածքների հետ, որոնք կտրուկ բարձրացնում են նավի դիմադրությունը նրա շարժման ընթացքում։

Տիտանի համաձուլվածքները խոստումնալից են օգտագործման համար շատ այլ ծրագրերում, սակայն դրանց տարածումը տեխնոլոգիայի մեջ սահմանափակվում է տիտանի բարձր գնով և սակավությամբ:

Titanium - Ti

ԴԱՍԱԿԱՐԳՈՒՄ

Strunz (8-րդ հրատարակություն)	1 / Ա.06-05
Դանա (7-րդ հրատարակություն)	1.1.36.1
Նիկել-Ստրունց (10-րդ հրատարակություն)	1.ԱԲ.05

Էջ 1

Տիտանի ջերմային հաղորդունակությունը կազմում է 14 0 Վտ/մ աստիճան, ինչը մի փոքր ցածր է լեգիրված պողպատի ջերմահաղորդականությունից: Նյութը լավ կեղծված է, դրոշմված, մշակվում է կտրվածքով։ Տիտանի արտադրանքը եռակցվում է վոլֆրամի էլեկտրոդով պաշտպանիչ արգոնի մթնոլորտում: Վերջերս տիտանն օգտագործվում է խողովակների, թիթեղների և գլանվածքի լայն տեսականիի արտադրության համար:

Տիտանի ջերմային հաղորդունակությունը ցածր է՝ մոտ 13 անգամ ավելի ցածր, քան ալյումինը և 4–4 անգամ ցածր, քան երկաթը:

Տիտանի ջերմային հաղորդունակությունը մոտ է չժանգոտվող պողպատի ջերմային հաղորդունակությանը և կազմում է 14 կկալ/մ C ժ: Տիտանը լավ կեղծված է, դրոշմված և գոհացուցիչ կտրված: 200 C-ից բարձր ջերմաստիճանի դեպքում այն ​​հակված է կլանելու գազերը։ Տիտանը եռակցվում է վոլֆրամի էլեկտրոդով պաշտպանիչ արգոն մթնոլորտում:

Տիտանի և նրա համաձուլվածքների ջերմային հաղորդունակությունը մոտ 15 անգամ ցածր է, քան ալյումինինը, և 3 5-5 անգամ ցածր է, քան պողպատինը: Տիտանի գծային ջերմային ընդարձակման գործակիցը նույնպես զգալիորեն ցածր է ալյումինի և չժանգոտվող պողպատից։

Տիտանի ջերմային հաղորդունակությունը կազմում է - 14 0 Վտ / (մ - Կ), որը մի փոքր ցածր է լեգիրված պողպատի ջերմահաղորդականությունից: Նյութը լավ կեղծված է, դրոշմված, մշակվում է կտրվածքով։ Տիտանի արտադրանքները եռակցվում են վոլֆրամի էլեկտրոդով պաշտպանիչ արգոն մթնոլորտում: Վերջերս տիտանն օգտագործվում է խողովակների, թիթեղների և գլանվածքի լայն տեսականիի արտադրության համար:

Տիտանի ջերմային հաղորդունակությունը աշխատանքային ջերմաստիճանի միջակայքում (20 - 400 C) կազմում է 0 057 - 0 055 կալ / (սմ-վ - C), որը մոտավորապես 3 անգամ պակաս է երկաթի ջերմային հաղորդունակությունից, 16 անգամ պակաս, քան պղնձի ջերմային հաղորդունակությունը և մոտ է չժանգոտվող պողպատի ավստենիտիկ դասի ջերմային հաղորդունակությանը:

Հետեւաբար, օրինակ, տիտանի ջերմահաղորդականությունը 8-10 անգամ պակաս է ալյումինի ջերմահաղորդականությունից։

Տիտանի ֆոնոնային ջերմահաղորդականության ստացված հաշվարկված արժեքները համընկնում են աշխատանքում կատարված այս արժեքի գնահատման հետ, որտեղ այն վերցված է հավասար 3 -: - 5 Վտ / մ-deg:

Լեգիրման, ինչպես նաև կեղտերի պարունակության ավելացման դեպքում տիտանի ջերմային հաղորդունակությունը, որպես կանոն, նվազում է։ Երբ ջեռուցվում է, համաձուլվածքների ջերմային հաղորդունակությունը, ինչպես մաքուր տիտանիինը, մեծանում է. արդեն 500 - 600 C ջերմաստիճանում այն ​​մոտենում է չմշակված տիտանի ջերմային հաղորդունակությանը:

Տիտանի առաձգականության մոդուլը կազմում է երկաթի առաձգականության մոդուլի գրեթե կեսը, նույն մակարդակի վրա է պղնձի համաձուլվածքների մոդուլի հետ և զգալիորեն ավելի բարձր է, քան ալյումինինը: Տիտանի ջերմային հաղորդունակությունը ցածր է. այն կազմում է ալյումինի ջերմային հաղորդունակության մոտ 7%-ը և երկաթի ջերմահաղորդականության 16 5%-ը: Սա պետք է հաշվի առնել ճնշման բուժման համար մետաղը տաքացնելիս և եռակցման ժամանակ: Տիտանի էլեկտրական դիմադրությունը մոտ 6 անգամ ավելի է երկաթից և 20 անգամ ալյումինից:

Նախ և առաջ անհրաժեշտ է հաշվի առնել, որ ցածր ջերմաստիճաններում տիտանի և դրա համաձուլվածքների ջերմահաղորդականությունը շատ ցածր է։ Սենյակային ջերմաստիճանում տիտանի ջերմային հաղորդունակությունը կազմում է պղնձի ջերմային հաղորդունակության մոտավորապես 3%-ը և մի քանի անգամ ավելի ցածր, քան, օրինակ, պողպատներից (տիտանի ջերմահաղորդականությունը 0,367 կալ/սմ վրկ է, իսկ ջերմային հաղորդունակությունը. պողպատ 40-ը 0 142 կալ է: Ջերմաստիճանի բարձրացմամբ տիտանի համաձուլվածքների ջերմային հաղորդունակությունը մեծանում է և մոտենում է պողպատի ջերմահաղորդականությանը: Սա ազդում է տիտանի համաձուլվածքների տաքացման արագության վրա՝ կախված ջերմաստիճանից, որով դրանք տաքացվում են, ինչը կարելի է տեսնել: 150 մմ խաչմերուկով կոմերցիոն մաքուր տիտանի (VT1 խառնուրդ) ջեռուցման և հովացման տեմպերից (նկ.

Տիտանն ունի ցածր ջերմային հաղորդունակություն, որը 13 անգամ պակաս է ալյումինից և 4 անգամ պակաս, քան երկաթինը։ Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մեկտեղ տիտանի ջերմային հաղորդունակությունը փոքր-ինչ նվազում է և 700 C ջերմաստիճանում այն ​​կազմում է 0,309 կկալ/սմ վրկ SS:

Տիտանը ունի ցածր ջերմային հաղորդունակություն, որը 13 անգամ պակաս է ալյումինի ջերմահաղորդականությունից և 4 անգամ պակաս, քան երկաթի ջերմային հաղորդունակությունը։ Ջերմաստիճանի բարձրացմամբ տիտանի ջերմային հաղորդունակությունը փոքր-ինչ նվազում է և 700 C ջերմաստիճանում այն ​​կազմում է 0,309 կալ / սմ վ C:

Սառեցման եռակցման ժամանակ լավ որակի միացում ստանալու համար անհրաժեշտ է հուսալի պաշտպանություն եռակցված հոդերի մետաղի մթնոլորտային գազերից (O2, Nj, H2), որը ջեռուցվում է կարի երկու կողմերում մինչև 400 C-ից բարձր ջերմաստիճանում: Հացահատիկի աճը սրվում է տիտանի ցածր ջերմային հաղորդունակությամբ, ինչը մեծացնում է եռակցման մետաղի կեցության ժամանակը բարձր ջերմաստիճաններում: Այս դժվարությունները հաղթահարելու համար եռակցումը կատարվում է հնարավորինս նվազագույն ջերմության ներդրմամբ: