|
В последние годы в качестве конструкционных материалов начали применять и титановые сплавы. Причем темпы роста объема их производства наиболее высокие из всех известных конструкционных материалов, что естественно сказывается на таком факторе, как "титан - цена". Это объясняется редким сочетанием высокой удельной прочности, коррозионной стойкости и значительной прочности при повышенных температурах.
 |
Титан - переходный металл. |
Титан (цена)
Температура плавления титана 1668 °С, плотность при 20 °С составляет 4,5 г/см3, модуль упругости Е=11,2·105 МПа. При 882 °С низкотемпературная гексагональная модификация (α-фаза) переходит в высокотемпературную β-модификацию с ОЦК решеткой. Очень чистый титан, полученный иодидным способом, обладает высокой пластичностью, но вследствие его химической активности он легко взаимодействует с кислородом, азотом и углеродом. И, хотя прочность его сильно возрастает, пластичность существенно снижается.
Титановые сплавы
Интенсивность взаимодействия титана с кислородом и водородом растет с температурой, поэтому в условиях эксплуатации при повышенных температурах его следует защищать от насыщения указанными элементами. Вместе с тем эту способность титана используют для поглощения газов в электронике. Титан сильно адсорбирует водород, но до 500 °С наводороживание происходит лишь в атмосфере, богатой водородом, а в воздушной среде проникновение водорода через защитную оксидную пленку невелико. Несмотря на свою высокую химическую активность, титан во многих агрессивных средах обладает высокой коррозийной стойкостью, что объясняется образованием защитной оксидной пленки на его поверхности. В средах, не разрушающих оксидную пленку, а особенно способствующих ее образованию, титан устойчив (в разбавленной серной кислоте, уксусной, молочной, во влажной хлорной атмосфере, царской водке, разбавленной и концентрированной азотной кислоте и др.). Преимущество титана перед другими материалами заключается еще и в том, что точечная и межзеренная коррозия наблюдаются в нем редко.
Титан взаимодействует с большим числом элементов периодической системы. И. И. Корнилов подразделяет все сплавы титана на четыре группы. К первой группе относятся сплавы, сохраняющие однофазность во всей области изменения концентраций, как с α, так и β-модификациями титана (сплавы с цирконием и гафнием). Ко второй группе принадлежат сплавы с элементами, неограниченно растворяющимися лишь в α -титане, но имеющими ограниченную растворимость в β -титане. Третью группу титановых сплавов образуют элементы, с которыми титан претерпевает эвтектоидный распад β -фазы. Четвертую группу формируют элементы, которые, растворяясь в титане, образуют α -фазу по перитектоидной реакции.
По влиянию элементов на устойчивость α - и β -фаз их разделяют на элементы-стабилизаторы α -фазы (например, алюминий и элементы β -стабилизаторы, подразделяющиеся на β -эвтектоидные стабилизаторы.
Титан и его сплавы применяют обычно после термической обработки (отжига, закалки, старения). Отжиг применяют для технического титана и α -титановых сплавов для снятия нагартовки (наклепа) после деформации. Его проводят выше температуры рекристаллизации (для сильно деформированного чистого иодидного титана при 400 °С). Примеси обычно повышают температуру рекристаллизации, поэтому технический титан и сплавы отжигают при температурах порядка 550 °С. При отжиге титановых сплавов со структурой α + β рекристаллизационный отжиг сочетается с фазовой перекристаллизацией, поэтому температуру нужно выбирать не очень высокую, чтобы меньше был объем β -фазы, претерпевающей распад. Для снятия напряжений, образовавшихся в результате механической обработки изделий, иногда применяют неполный отжиг (ниже температуры рекристаллизации).
|
