Где используют титан: Титан. Свойства, применение, марки, химический состав. Сплавы титана

Содержание

Титан и его применение в изготовлении крепежа

Титан

Титан (лат. Titanium; обозначается символом Ti) — один из элементов периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 22. Простое вещество титан — лёгкий прочный металл серебристо-белого цвета.

Титан является своеобразным мостиком, соединяющим в себе свойства стали и алюминия. Малый вес (почти в 2 раза легче стали), прочность (прочнее алюминия в 2 раза) и высокая стойкость к коррозии (почти, как у платины) — эти свойства заставили учёных обратить внимание на этот материал и найти ему промышленное применение. В начале 50-х годов ХХ столетия были разработаны титановые сплавы, которые, благодаря уникальному соотношению прочности и веса нашли широкое применение в аэрокосмической и оборонной промышленности.

Из-за высокой температуры плавления (1660±20 °C), а также высокой вязкости (титан имеет свойство налипать на режущий инструмент при механической обработке) изначально производство титана было достаточно сложным и очень дорогостоящим процессом, поэтому его применение было ограничено. Однако в последнее время, новые технологии сильно упростили этот процесс, а рост объемов производства позволил снизить стоимость титана, так что уникальное сочетание прочности, легкости и стойкости к коррозии этого материала стало доступно множеству других отраслей промышленности.

Интересный факт, в 1980 году в Москве на площади Гагарина на Ленинском проспекте был установлен памятник Юрию Гагарину. Памятник первому человеку в космосе общим весом 12 тонн и высотой 42,5 метра изготовлен из 238 деталей отлитых из «космического материала» — титана. Крупнейшая деталь титановой скульптуры — лицо Юрия Гагарина весит 300 кг. Памятник на площади Гагарина стал первым в мире крупногабаритным памятником, изготовленным из титана. 

Титановые сплавы

Титан без примесей, называется технически чистым титаном (Titan grade 1 — 4 по международной классификации). Чистый титан получил широкое применение благодаря своей высокой коррозийной стойкости. Невидимая невооружённым глазом тонкая (около 10 нм) плёнка оксида мгновенно покрывает материал при наличии кислорода или влаги, таким образом титан быстро восстанавливается в случае повреждения. Это свойство титана делает его устойчивым к коррозии, в том числе, в самых агрессивных средах.

Сплав Titan grade 5 — наиболее распространённый титановый сплав. Несмотря на то, что его коррозийные свойства слегка уступают технически чистому титану, этот сплав способен противостоять коррозии в морской воде, хлорных растворах, окисляющих кислотах и гипохлорите натрия. В состав сплава добавлены: Алюминий 6%, Ванадий 4%, Железо 0.25% (макс) и Кислород 0.2% (макс) — именно благодаря этим добавкам сплав становится еще более прочным, сохраняя при этом жесткость и термодинамические свойства чистого титана. Сплав Titan Grade 5 служит основой для 70% выплавляемых титановых сплавов.

крепежные изделия из титана

Существует более 40 титановых сплавов, каждый из которых создан для применения в особых условиях, но мы не будем останавливаться на них подробно. Нас интересуют сплавы Titan Grade 2 и Titan Grade 5, которые благодаря высокой прочности, малому весу и высокой коррозийной стойкости чаще других используются для производства крепежных изделий из титана.

Титан Grade 2 (CP GR.2) — отечественный аналог Титан ВТ 1-0.

Этот сплав, своего рода “рабочая лошадка” — технически чистый сплав без примесей с содержанием титана около 99%. Крепеж из такого сплава хорошо подойдёт для эксплуатации в условиях где требуется:

  • хорошая прочность (примерно, как у стали кл.пр. 8.8).
  • низкая плотность материала и, как следствие, малый вес (примерно, вдвое меньше стали).
  • отличная коррозийная стойкость в морской воде.
  • отличная коррозийная стойкость в водных растворах хлора (влажный хлор).
  • отличная коррозийная стойкость в растворах кислот с высокой окислительной способностью (хлорид железа и азотная кислота).
  • коррозийная стойкость в сильных кислотах (плавиковая кислота, серная кислота, ортофосфорная кислота).

Титан Grade 5 (Ti6Al4V GR.5) — отечественный аналог Титан ВТ 6.

Более прочный титановый сплав, который немного уступает чистому титану в устойчивости к коррозии. Крепежные изделия из этого сплава рекомендуется использовать в условиях, где требуется:

  • высокая прочность (сплав Титан Grade 5 почти в 2 раза прочнее сплава Титан Grade 2).
  • хорошая коррозийная стойкость.
  • низкая плотность материала и, как следствие, малый вес (примерно, вдвое меньше стали).
  • высокая жаропрочность.

Еще одно свойство, которое выделяет титановый крепеж среди метизов из других металлов — это высокое соотношение прочность/вес с плотностью 4.51 г/см3. Например, сплав Титан grade 5 в четыре раза прочнее нержавеющей стали A4 (AISI 316) при том, что весит он в два раза меньше. Поэтому крепеж из титана идеально подходит для ситуаций, где требуется высокая прочность при малом весе конструкции. Например, крепеж из титана используется в авиакосмической промышленности, нефтегазовой отрасли и в производстве спортивных товаров.

Кроме того, благодаря своей коррозийной стойкости к хлору и его соединениям, винты из титана являются настоящей находкой для химической промышленности. Титановый крепеж обладает абсолютной устойчивостью к хлоридам, гипохлоритам, хлоратам, перхлоратам и диоксиду хлора. Как следствие, титановый крепеж часто применяется в отраслях промышленности, применяющих хлор, например, при отбеливании, обработке древесины и изготовление бумаги.

Крепеж из титана превосходно справляется с коррозией в солёной морской воде. В таких условиях титан способен противостоять коррозии при температуре до 260 °C, сохраняя нормальное состояние на морском дне на глубине до 1,5 километра — по этой причине титановый крепеж используется в нефтедобывающей и судостроительной промышленности.

Поставки крепежа из титана

Компания АЙРИВЕТ поставляет крепеж из титана по европейским стандартам DIN EN ISO. Европейские стандарты гарантируют качество, точность и соответствие материала заявленным нормам. В ассортимент поставляемых нами крепёжных изделий из титана входят:

Ознакомиться с нашим ассортиментом крепежных изделий из титана, а также подобрать отечественные аналоги можно здесь.

Мы сотрудничаем только с проверенными европейскими производителями крепежных изделий из титана. Все производители внимательно следят за качеством выпускаемой продукции и сертифицированы не только в соответствии с общепринятым стандартом UNI EN ISO 9001:2000, но и в соответствии со стандартом UNI EN 9100:2009, выдвигающим строгие требования к предприятиям, выпускающим продукцию для аэрокосмической отрасли.

Если в нашем каталоге не нашлось нужных вам крепежных изделий из титана, вам требуется нестандартная деталь или особая марка титана, свяжитесь с нами и мы уточним возможность, сроки и стоимость поставки необходимых вам изделий.

Да, и самое главное! Для того, чтобы разместить заказ, не нужно астрономического объема! Мы поставим минимальное количество необходимых вам крепежных изделий из титана в самые короткие сроки!


Данный материал соответствует запросам: титан, титановый крепёж, крепёж из титана, болты из титана, титановый болт, гайки из титана, титановые гайки, винты из титана, титановые винты, шайбы из титана, титановые шайбы, кислотостойкий крепеж, коррозия, титановые шпильки, шпильки из титана.

Обыкновенный титан

Тезка мифологического сына Урана и Геи,  тезка спутника планеты Сатурн,  тезка очень большого кипятильника…  Легкий, серебристо-белый металл с атомным номером 22… Титан!

Тезка мифологического сына Урана и Геи,  тезка спутника планеты Сатурн,  тезка очень большого кипятильника.  Легкий, серебристо-белый металл с атомным номером 22. Это – титан. Во всех смыслах слова. 

1. Сегодня, когда в истории науки осталось немного белых пятен, уже точно известно, что первооткрывателем титана был совсем даже не химик, а обыкновенный сельский священник. Случилось это на исходе XVIII века, в 1791 году. В свободное от служения Господу время  Уильям Грегор посвящал своим научным увлечениям –  минералогии и химии. Как-то прогуливаясь в окрестностях своего прихода в деревне Менакэн в Корнуолле, викарий набрел на странные залежи темного крупного песка.  Грегор набрал песка и начал его исследовать. И выделил новую, как тогда говорили «землю», то есть оксид металла. Землю Грегор назвал менакеновой, песок – менаканитом, а новый элемент менакином – увековечил родные места.    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


       

2. Родные места дилетанта Грегора в науке не задержались. Четыре года спустя до нового элемента добрался специалист – немецкий химик Мартин Клапрот. Он покопался в минерале рутиле и обнаружил, что это оксид нового элемента, который назвал возвышенным именем «титан». 

3. Еще через пару лет тот же Клапрот определил, что рутил и менакеновая земля – оксиды одного и того же элемента. Но куда менакину до греческих богов! И элемент стали именовать титаном. 

4. Правда, кое-кто сомневается, что Клапрот дал название титану по аналогии с ранее открытым ураном – в честь персонажей древнегреческой мифологии.  Есть версия в основе не титаны, а Титания – королева эльфов в германской мифологии. Объясняют это название необычайной легкостью, то есть малой плотностью титана. 

5. Название «менаканит» тоже не уцелело – теперь этот минерал называют ильменитом. 

6. Титаническую задачу выделения металла из окиси ни Грегор, ни Клапрот не выполнили. Считают, что первым образец металлического титана получил известный шведского химик Йёнс Якоб Берцелиус в 1825 году. 

7. Этот титан тоже не был чистым – проблема получения чистого титана ровно сто лет упиралась в его  высокую химическую активность и сложность очистки. В 1925 году проблему окончательно решили – эта честь выпала ученым из Нидерландов Антону Эдуарду ван Аркелу и Яну Хендрику де Буру.           

8. Иногда титан называют редким металлом и сильно преувеличивают: по распространённости в природе он на десятом месте. 

9. Науке известны более 100 минералов, содержащих титан. Важнейшие из них – уже упомянутый  ильменит, рутил, титаномагнетит, перовскит и титанит. Месторождения титановых руд есть во многих странах мира: в Китае и России, в ЮАР и Украине, в Японии и  Австралии, в Индии и в Бразилии в Южной Корее и Казахстане. 

10. Широкая распространенность титана –  счастье для человечества. Легкий – вдвое легче железа, прочный – прочнее многих сталей и коррозионноустойчивый в воздухе, морской воде и большинстве реагентов титан нашел широчайшее применение в промышленности. 

11. Часто титан называют крылатым, и по заслугам – титан широко применяют в авиации и космической технике. 

12 . И другие стихии не дремлют. Титан используют в судостроении вплоть до подлодок, кстати  сказать, первую советскую титановую подводную лодку называли «золотой рыбкой» намекая на дороговизну. 

13. Титан широко применяют в химической, в военной и в медицинской промышленности – известны титановые бронежилеты и титановые протезы. 

14. Основной продукт титановой индустрии – это представьте себе… краска: ведь в машиностроении используется семь процентов потребляемого миром титана, а для производства красок, в том числе титановых белил – шестьдесят. 

15. Титановые белила дают сто очков вперед, к примеру, цинковым: в отличие от цинковых они не темнеют со временем. 

16. На языке химиков титановые белила называются диоксидом титана.  Второй его псевдоним, представьте себе, пищевая добавка Е171. 

17. Из диоксида титана делают пластмассы, бумагу, его используют в производстве резиновых и стеклянных изделий, например, термостойкого и оптического стекла. 

18. Пищевую добавку Е171, то есть тот же диоксид титана, используют в косметической промышленности. Это неотъемлемый компонент кремов для загара: диоксид титана непроницаем для ультрафиолетовых лучей, вызывающих заболевания кожи. 

19. Раз добавка называется пищевой, резонно поискать ее в продуктах. Она тут же найдется: именно диоксидом титана отбеливают части крабовых палочек. Сухое молоко, быстрые завтраки – во всех этих смесях часто присутствует  Е171. Ученые довольно давно ведут исследования этой пищевой добавки, но никого вреда для человеческого организма пока не обнаружили. 

20. Карбидом титана покрывают режущие инструменты, и титановое покрытие сильно улучшает режущие свойства инструмента – и качество обработанных поверхностей тоже. 

21. Хорош и нитрид титана: по виду и блеску это соединение напоминает золото и используется как его заменитель. Нитрид титана жаропрочен и изностостоек. Первому качеству  нитрид титана обязан тем, что из него делают тигли для бескислородной плавки металла, второму – тем, что его используют как различные покрытия вплоть до церковных куполов. Золотом горит купол Богоявленского собора Ниловой пустыни близ Осташкова на озере Селигер – он как раз покрыт нитридом титана. 

22. И уж совсем необыкновенные свойства демонстрирует сплав 45% титана и 55% никеля. Названный нитинолом по первым буквам металлов и месту открытия – лаборатории в США  этот легкий, прочный, коррозионностойкий и пластичный сплав вдруг обнаружил уникальную способность помнить прежнюю форму. Если из нитинола  изготовить деталь сложной формы, а потом нагреть ее и охладить, то с полученную деталь можно деформировать сколько угодно. Стоит нитиноловую штучку нагреть опять, как она вспомнит прошлое и вновь восстановится в прежней форме.     

23. Американские ученые разработали бумагу, в которой волокна целлюлозы заменены на нанотрубки из оксида титана. Она не подвержена гниению и обладает обеззараживающими свойствами. Ее даже можно стерилизовать в автоклаве. Если эта бумага получит широкое распространение, то знаменитая фраза Михаила Булгакова из романа «Мастер и Маргарита» «Рукописи не горят» обретет буквальный смысл. Ведь титановая бумага не воспламеняется.

The New York Times о роли российского титана для Boeing


Компания Boeing пытается уменьшить вес своих самолетов, для чего ей необходим титан. За этим легким и прочным металлом американская компания отправляется в небольшой городок Верхняя Салда на Урале.

Титановый завод ВСМПО-АВИСМА во времена холодной войны был засекреченным предприятием по производству деталей для ядерных ракет. Сейчас там горой лежат титановые прутья для самолетов Boeing. В СП Boeing и ВСМПО-АВИСМА под названием Ural Boeing Manufacturing шлифуются кованые детали, предназначенные для транспортировки в Америку. Треть всех  сборочных производств стоек шасси для самолетов Boeing использует титановые балки из России.

Российские детали не видны с первого взгляда, но тоже очень важны. Их применяют на таких самолетах, как Boeing 787 Dreamliner или рядовой пассажирский 737.

Boeing закупает у ВСМПО-АВИСМА настолько много титана (в будущем компания планирует выделить на закупки еще 18 миллиардов долларов), что сейчас даже принимает участие в разработке новых сплавов в России. В Москве, на тысячу километров западнее, команда из 1 400 аэрокосмических инженеров разрабатывает новые фюзеляжи и крылья, применяя российские титановые детали.

Также важен этот союз и для Boeing. Благодаря новому Dreamliner, компания освоила новые технологии и расширила мировую сеть поставщиков. Однако стратегия сильно пошатнулась из-за японских литий-ионных аккумуляторов. Риск взрыва аккумуляторов заставил Boeing на месяцы приостановить работу всей серии самолетов.

Российские же титановые технологии наоборот полностью оправдали себя. Уверенность в российском титане крепка даже несмотря на натянутые отношения между Россией и Соединенными Штатами. Геополитические риски делают легкий металл даже более экономичным, поэтому Boeing использует его все больше. Снижение веса делает самолет более экономичным в использовании и, таким образом, более привлекательным для авиакомпаний. Завод ВСМПО-АВИСМА, расположенный в чаще соснового леса, производит 35% всего титана для пассажирских самолетов Boeing.

 «Существуют детали, которые кроме нас никто не производит», — заявил директор и совладелец завода Михаил Воеводин.

Титановые детали невероятно трудно производить. В главном плавильном цехе вдоль стен  стоят гигантские кольцевые печи, похожие на  трубы вулканического органа, высотой в шесть этажей, в церкви из преисподней. В этих вакуумных трубах электричество плавит металл.

Гигантские опоры, столбы и листы накаляются до красна и опускаются в воду, где их ударяют невероятно сильными гидравлическими молотками весом в 5 тонн.

 «Россия – стратегический партнер, производящий детали для Boeing 787», – считает Сергей Кравченко, директор представительства Boeing в России. На заводе «находится самый крупный в мире пресс для титановых поковок, и Boeing полностью использует это уникальное преимущество», – написал он в своем письменном интервью.

В России титан начали использовать для изготовления кабины космического корабля «Восток», на котором в 1961 полетел Юрий Гагарин. К началу 70-х этот металл увлек советских генералов. Началась секретная программа, требующая невероятных ресурсов. В Союзе из титана строили не только самолеты, но и подводные лодки.

Из музея при заводе стало известно, что корпуса полудюжины торпедных подводных лодок класса  Alfa, Mike и Papa на 30% были выполнены из титана. На производство каждой лодки требовалось более 2000 тонн титана. Легкие и прочные подлодки называли «золотыми рыбками», они могли развивать скорость под водой до 44 узлов или 80 км/ч.

Сама история уже позволяла компании Boeing быть уверенной в стабильности российских поставок. Кроме России и других бывших советских республик выплавкой титана занимаются только США, Германия, Япония и Китай.

Холодная война принесла ВСМПО-АВИСМА технологии и поразительные производственные возможности. В 70-х предприятие производило 90 000 тонн в год, больше, чем все остальные предприятия в мире вместе взятые. Сейчас там производится около 32 000 тонн, однако эта цифра растет. В целом, ВСМПО-АВИСМА производит 45% всего титана в мире, который используется в авиакосмической промышленности.

Сотрудничество Boeing и российской компании укрепилось в 2007, когда Госкорпорация Ростех приняла руководство над производством. Ростех организовал поиск клиентов для продукции двойного назначения в гражданском секторе и, таким образом, возрождения российской военной промышленности. Корпорация снабжала титаном как Boeing, так и его главного соперника Airbus, а также Embraer, Bombardier и двигателестроительные компании.

Для Boeing союз с российской аэрокосмической промышленностью не ограничивается поставками титана. В 1990-х при государственной поддержке США Boeing открыла центр проектно-конструкторских работ, так как хотела предотвратить утечку российских авиакосмических инженеров и ракетчиков в страны-изгои. Центр трудоустраивал специалистов, недавно покинувших такие российские компании, как «Илюшин», «Сухой» и «Хруничев», где создаются космические капсулы и спутники.

Большая часть стоимости создается за счет изобретения новых сплавов. Чистый титан стоит около 14 долларов за килограмм, в то время как стоимость сплавов титана  с цирконием, никелем и другими металлами может достигать 300 долларов за килограмм. Московский технологический центр уже запатентовал 3 таких сплава.

ВСМПО-ВИСМА – один из немногих успешных производителей в России. В прошлом году Ростех продал контрольный пакет акций руководству компании. Акции ВСМПО-АВИСМА размещены на ММВБ, их рыночная капитализация достигает примерно 2 миллиардов долларов.

Также ВСМПО-АВИСМА снабжает российскую армию. На складе деталей для ракет и самолетов лежат огромные титановые кольца для корпуса МБР «Булава», новейшей российской разработки. Внушительная гора этих деталей похожа на порцию луковых колец, одну из таких, которые обычно подают в конце света. (Большинство потребительских товаров из титана, например, клюшки для гольфа или ледорубы делают в Китае из более дешевых металлов без сплавов.)

Три года назад на ВСМПО-АВИСМА открылось дополнительное производство титана для имплантатов. Линия быстро развивалась, и теперь компания занимает примерно четверть мирового рынка в своей сфере.

По словам Михаила Воеводина, директора предприятия, процесс особенно не изменился, детали штамповки создаются по тем же технологиям. Единственное дополнение – теперь продукция титанового гиганта становится частью человека, а не самолета.

Источник: The New York Times

Современные и перспективные направления применения титана и титановых сплавов в России единственным производителем губчатого титана и титановых изделий является корпорация «ВСМПО-Ависма». Это крупнейшая в мире титановая компания. Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Титан расширяет сферы применения. Первый и основной потребитель титана — это авиация. Военная авиатехника широко использует титан, который рассматривается как стратегический материал. Однако сегодня отмечается положительная тенденция по расширению применения сплавов на основе титана в гражданских отраслях промышленности, таких как атомная и тепловая энергетика, шельфовая нефтедобыча и др. Сегодня предъявляются более жесткие требования к безопасности гражданских объектов.

Федеральные целевые программы предусматривают интенсивное развитие топливно-энергетического комплекса — предприятий по нефтедобыче, объектов использования атомной энергии. Поэтому очень важно при формировании программ освоения бюджетных средств в полной мере учесть существующий мировой и отечественный опыт в части конструктивных разработок и выборе современных конструкционных материалов.

СОВРЕМЕННЫЕ И ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ТИТАНА И ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

В РОССИИ ЕДИНСТВЕННЫМ ПРОИЗВОДИТЕЛЕМ ГУБЧАТОГО ТИТАНА И ТИТАНОВЫХ ИЗДЕЛИЙ ЯВЛЯЕТСЯ КОРПОРАЦИЯ «ВСМПО-АВИСМА». ЭТО КРУПНЕЙШАЯ В МИРЕ ТИТАНОВАЯ КОМПАНИЯ.

КАКОЙ материал наиболее

ЭФФЕКТИВЕН ДЛЯ

НЕФТЕПРОМЫСЛОВОГО

ОБОРУДОВАНИЯ?

Российские нефтяники активно осваивают нефтедобычу на морских шельфах. Это проекты на Каспии, «Сахалин — 1», «Сахалин — 4,5». Отдельно стоит отметить строительство (а более точно — переоснащение) плавучей буровой станции для месторождения «Приразломное».

Ведутся работы по строительству станции для Обской губы, проектные работы по МЛСП для Штокмановского месторождения. Дальнейшие прогнозы по шельфовой добыче также достаточно оптимистичны.

Условия эксплуатации нефтепромыслового оборудования достаточно жесткие: высокая степень минерализации пластовой воды, наличие в рабочих средах сероводорода и углекислого газа, наличие аэробных и анаэробных (особенно сульфидообразующих) составляющих в продуктах добычи и окружающей среде, повышенные температуры и высокое давление рабочих сред, пониженные температуры атмосферы до -40-500С,

возможность солевых и парафиноообраз-ных отложений на поверхностях, наличие абразивных компонентов в транспортируемых продуктах.

В связи с этим разработка основных принципов проектирования и строительства морских установок, выбора материалов является сегодня основополагающим фактором как для проектных российских организаций, так и для машиностроительных. И в этом вопросе большую помощь окажет опыт зарубежных фирм.

А КАК У НИХ?

Наибольший опыт применения титановых сплавов в оффшорной промышленности накоплен в Норвегии и Великобритании. Более 30 лет опыту применения легированных нержавеющих сталей в оффшорной промышленности в Северном море (норвежский и британский сектор).

Первый опыт применения на норвежских ПБУ титановых сплавов относится к 1986 году, когда фирма Mobil Exploration Norway Inc. решила использовать титан взамен стали в системе балластной воды платформы Statfjord A (Норвегия). Срок эксплуатации составил 5,5 лет. В последующие годы

аналогичная замена выполнена для платформы Statfjord-B и Statfjord-C после 3-4 лет эксплуатации стальных конструкций.

На введенных в эксплуатацию в 1994-1995 гг. платформах Heidran и Troll используется 300 и 400 тонн титана соответственно. Расчетный срок эксплуатации платформы Troll составляет 70 лет. Этот выбор указывает на то, что, наконец-то, может быть установлено приемлемое соотношение между сроком эксплуатации платформ (месторождения) и сроком эксплуатации оборудования этих платформ.

ВСЁ ГЛУБЖЕ И ГЛУБЖЕ

Большинство компаний предсказывает достижение к 2010 году уровня глубин, где будет вестись нефтедобыча, до 2,5 км! По мере создания таких глубоководных систем морской нефтедобычи резко возрастает необходимость применения титановых сплавов для изготовления подводного оборудования. Причин этому несколько:

• ряд элементов подводного оборудования требует использования сплавов с высокой удельной прочностью и малым модулем упругости; ►

Панорама ВСМПО

ЭКСПОЗИЦИЯ 4/Н (69) август 2008 г.

ОБОРУДОВАНИЕ 31

• требуется экономия массы оборудования на платформе. По данным компании Shell Oil, снижение массы подводного оборудования на 1 тонну позволяет уменьшить массу опорного оборудования на 3 тонны;

• титан и его сплавы обладают высокой надежностью, в том числе и высокой коррозионной стойкостью в морской воде и в рабочих средах при нефтедобыче.

По мнению ведущих фирм, в глубоководной нефтедобыче титан и его сплавы должны стать одним из основных конструкционных материалов.

В СТОЙКОСТИ К КОРРОЗИИ ТИТАНУ НЕТ РАВНЫХ

Большой интерес представляют результаты исследований по коррозионной устойчивости различных материалов, полученные ведущим материаловедческим институтом Японии «КОБЭ СТИЛ, ЛТД».

Если сравнить скорость эрозионной коррозии медных сплавов и титана в морской воде с содержанием песка, то обнаружится, что скорость коррозии титана ничтожна мала.

Исключительно высока коррозионная стойкость титана даже в сильно загрязненной морской воде. Поверхности титана не подвержены коррозии и эрозии в тех условиях, которые вызывают быстрое разрушение других металлов и сплавов. Титан стоек к щелевой коррозии в морской воде при температурах до 800С, в то время как для некоторых нержавеющих сталей пределом является 100С.

Для нефтегазодобывающих систем континентального шельфа особо стоит отметить уникальную стойкость титана к разрушению в среде сероводорода, который в той или иной концентрации всегда присутствует в смеси нефтегазовых продуктов, получаемых из пласта.

Также следует отметить исключительную стойкость титановых сплавов в повышенных концентрациях хлор-иона (а в пластовой воде концентрация данного реагента в два раза выше, чем в забортной морской воде).

Все эти вопросы необходимо учитывать при разработке конструкторской документации и выдаче требований к применяемым материалам.

Для примера в таблице 1 приведены рекомендации проектной организации KBR в задании, выданном для реконструкции платформы «HUTTON» для МЛСП «При-разломная». Анализируя эти рекомендации, нельзя не обратить внимание, что на стальных трубопроводах закладывается припуск на коррозию в размере 6 мм на сторону. Если учесть разницу в удельном весе титана и стали, то обнаружится, что масса 1 п.м. трубы на Ду200 из титана составит 12,2 кг, а из стали 09Г2С — 51,78 кг

Отсюда краткий вывод: титан не требует припуска на коррозию, поэтому оборудование может быть спроектировано так, чтобы удовлетворялись минимальные требования к механической прочности и к возможности манипулирования им. Выбор с самого начала титана в сочетании с рациональным проектированием, изготовлением,

монтажом и эксплуатацией служит предпосылкой для безопасной и надежной работы оборудования. Это касается как судов, так и морских платформ с плановыми сроками службы до 70 лет

ПРИЧИНЫ И ПРЕДПОСЫЛКИ ПРИМЕНЕНИЯ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ В АТОМНОМ ЭНЕРГОМАШИНОСТРОЕНИИ

При строительстве и эксплуатации АЭС особое значение имеют вопросы технической и экологической безопасности. Следует учитывать также экономическую эффективность использования блоков АЭС на протяжении всего расчетного ресурса (не менее 60 лет), а также основного электрогенерирующего и теплофикационного оборудования (его ресурс работы должен быть не менее расчетного ресурса реактора).

После ввода в 1989 г. нового комплекса нормативов по безопасности начались масштабные мероприятия по реконструкции основного и вспомогательного оборудования действующих АЭС. Одно из мероприятий предусматривало реконструкцию теплообменного оборудования с применением титановых сплавов — это касается и парогенераторов, и конденсаторов.

Большой опыт применения титановых сплавов накоплен на атомных электроустановках (АЭУ) в отечественном судостроении. Изготовлено около 12 тысяч теплообменных аппаратов и 3 тысячи парогенераторов.

Трубные системы парогенераторов являются ответственнейшей частью транспортных АЭУ. Именно эта часть является самой уязвимой из-за коррозионного растрескивания под воздействием хлоридов и кислорода при применении сталей аусте-нитного класса. Если со стороны первого контура коррозионное растрескивание можно предотвратить применением чистой воды (бидистиллята) и надежной замкнутостью контура, то чистоту от хлоридов и кислорода второго контура, связанного с турбинной установкой, обеспечить очень трудно, тем более в условиях работы на морской воде или сильноминерализованной.

Водный режим второго контура при использовании сталей часто нарушался, несмотря на очистку воды по жестким режимам. Это приводило к течи и нарушению радиационного режима. Кроме того, очень трудно обеспечить герметичность труб из аустенитных сталей второго контура от гелиевых течей в местах сварки. Титановые сплавы, наоборот, принципиально

не склонны к коррозионному растрескиванию при наличии в контуре хлоридов и кислорода.

Это подтверждается и многолетней практикой использования титановых сплавов для строительства подводных лодок и судовых энергетических установок, а также опытом работы титана с 1956 года в составе опреснительных установок.

Титан марки ВТ1-0 (зарубежный аналог Gr2) прекрасно зарекомендовал себя при изготовлении конденсаторов АЭС. Он сочетает в себе высокую коррозионную стойкость с необходимыми физическими и механическими свойствами. Несмотря на большие различия в теплопроводности титана марки Вт1-0 и сплава МНЖ, высокая механическая прочность и коррозионная стойкость позволяют применять в конструкциях минимальные толщины.

Так, сегодня для изготовления конденсаторов на АЭС применяются титановые сварныетрубыстолщинойстенки0,4-0,5мм. Единственным в России производителем таких труб является корпорация «ВСМПО-АВИСМА.» Следует отметить, что высокой коррозионной устойчивостью характеризуется не только основной материал, но и сварные соединения, чего нельзя сказать про аустенитно-ферритные стали.

Еще одно уникальное свойство титана — низкая адгезия. Благодаря этому свойству не происходит образования накипи на поверхности теплообменных трубок и тем самым длительное время сохраняются первоначальные характеристики теплопроводности материала.

Медноникелевые же сплавы склонны к образованию отложений на поверхности. Однако самое опасное в этом случае — в местах отложений развивается точечная и щелевая коррозия с последующим образованием свищей.

При этих видах коррозии процессы износа конструктивных элементов происходят намного быстрее. Когда конструкторы делают теплотехнические расчеты, они вводят поправочный коэффициент, учитывающий образование отложений на тепло-обменных поверхностях.

Основная причина применения титана в конденсаторах — совершенно неудовлетворительная коррозионная стойкость конденсаторных труб, изготавливаемых традиционно из медных и медно-никелевых сплавов или из коррозионностойких сталей аустенитного класса. Особенно низкая коррозионная стойкость наблюдалась при их использовании в качестве охладителя морской воды. ►

Тип Назначение трубопровода Материал Российский эквивалент

Система забортной воды Хранение нефти Все трубопроводы Забортная вода Отгрузка нефти Титан сорт 2 Титан сорт 2 Углер. сталь +3мм на коррозию Титан Вт 1-0 Титан Вт 1-0 09Г2С

Обработка пластовой воды До гидроциклонов Углер. сталь +6мм на коррозию 09Г2С

Система противопожарного водоснабжения Все трубопроводы Титан сорт 2 Титан Вт 1-0

Табл. 1 Материалы для трубопроводов (рекомендации KBR для Приразломной)

Кроме высокой коррозионной стойкости (на уровне благородных металлов) титана в морской воде, его применение дает экономический эффект и за счет продления ресурса, сокращения ремонтных работ.

Очень важен и значительный экологический эффект. Сегодня большой проблемой практически для всех электростанций, использующих конденсаторы с латунными теплообменными трубками, является загрязнение технических и сбросных вод ионами меди. Применение титана снимает эту проблему.

Итак, в среде морской солоноватой воды химически подготовленной титан марки Вт1-0 демонстрирует прекрасные эксплуатационные свойства и гарантирует работоспособность конструкции на протяжении необходимого ресурса — не менее 40 лет.

РАБОТЫ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ЭФФЕКТИВНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ ВСМПО-АВИСМЫ

На атомных станциях применяется ряд сложных химических растворов для проведения плановых технологических промывок. Специалисты ВСМПО-АВИСМЫ провели ряд экспериментальных работ по определению коррозионной стойкости листов из различных титановых сплавов в технологических промывных средах, используемых на АЭС.

Использовались титановые сплавы марок ВТ6, ВТ1-0, ОТ4, ВТ18у и ВТ9. Коррозионные испытания проводились при температуре 950С в различных средах при полном погружении. Были получены следующие результаты (таблица 2).

В результате коррозионных испытаний выявлено различие в стойкости в зависимости от состава кислотной среды, в которой находились образцы:

1. Показана высокая стойкость образцов титановых сплавов в средах №1А, №2А, №4Б, содержащих в своем составе окислители.

2. Образцы титановых сплавов показали низкую стойкость в растворах №1Б, №3, №4А, содержащих щавелевую кислоту при температуре 950С.

3. Сравнивая коррозионную стойкость титановых сплавов, в четырех композициях наибольшую стойкость показал сплав ВТ1-0, в двух композициях — сплав ВТ6, в одной композиции — сплав ВТ9.

В табл. 3 указана скорость коррозии титановых сплавов в различных композициях.

Таким образом, титан марки ВТ1-0, относящийся к технически чистым материалам, показал наиболее стабильные характеристики по коррозионной устойчивости за исключением сред, содержащих щавелевую кислоту.

ПРИЧИНЫ И ЦЕЛИ РАЗРАБОТКИ НОРМАТИВНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ НА ТИТАНОВЫЕ СПЛАВЫ ДЛЯ ОБЪЕКТОВ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Сегодня многолетний опыт строительства и эксплуатации судовых энергоустановок с применением титановых сплавов, характеризующихся длительными жизненным циклом и межремонтным периодом,

Номер Характеристика Продолжительность

компо- композиции обработки оборудования выдержки

зиции на станции, час/год образца, час

1 А) 40г/л NaOH + 5 г/л КМп04 (40 г/л едкого натрия + 5г/л марганцовокислого калия) Б) 30г/л Н2С204 + 1и/к HNO3 (30г/л щавелевой кислоты + 1г/л азотной кислоты) До 10 часов в год каждым раствором 10

2 6г/л Н3В03 + 1 г/л КМп04 (6г/л борной кислоты + 1г/л марганцовокислого калия) До 5 часов в год 5

3 50г/л HNO3 + 5г/л Н2С204 (50 г/л азотной кислоты + 5г/л щавелевой кислоты) До 10 часов в год 10

4 А) 20г/л Н2С204 + Nh4 (20г/л щавелевой кислоты + аммиак до рН=2,0) Б) 5г/л Н202 (5г/л перекиси водорода) До 15 часов с периодичностью 1 раз в 2 года 15

6 5 г/л КМп04 + 5г/л HNO3 + 30г/л ОЭДФ (оксиэтилиденди-фосфоновая кислота) 1 час с периодичностью 10 раз в год. 22

Табл. 2 Результаты коррозионных испытаний

Марка сплава Скорость коррозии по композициям, мм/год 1А 1Б 2А 3 4А 4Б

ВТ6 0,0035 30,87 0,0301 0,346 15,035 0,0013

ВТ1-0 0,02 25,346 0,0083 0,07 14,036 0,01

ОТ4 0,0268 41,468 0,0121 0,154 16,347 0,011

ВТ18у 0,0258 58,679 0,0267 1,154 37,47 0,0179

ВТ9 0,0614 5,4319 0,048 0,651 28,312 0,026

Табл. 3 Скорость коррозии титановых сплавов в различных композициях

атомному надзору

используется при разработке наземных АЭС и плавучих атомных установок (ПАУ).

Но если при проектировании ПАУ проектные организации имеют возможность пользоваться широкой нормативной базой по титановым полуфабрикатам, накопленной в судостроении, то при проектировании оборудования для наземных АЭС такой нормативной базы по титановым полуфабрикатам, согласованной с Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору, до 2006 года не существовало. Это сдерживало применение титановых сплавов в отечественном атомном энергомашиностроении.

Чтобы решить этот вопрос, корпорация «ВСМПО-АВИСМА» совместно с ФГУП ЦНИИ КМ «ПРОМЕТЕЙ» (ведущий матери-аловедческий институт в области судостроения и атомных энергоустановок), начиная с 1996 года, проводит аттестационные испытания титановых сплавов, разрабатывает технические условия и согласовывает их в надзорных органах.

Первым совместным результатом была аттестация трубосварочного производства титановых прямошовных сварных труб для изготовления конденсаторов. Работа нашла свое логическое завершение в виде технических условий ТУ 1825-489-07510017-2007 «Трубы сварные прямошовные повышенного качества из титана марок Вт1-00, Вт1-0» (первая версия выпущена в 1998 году). Эти трубы предназначены для оборудования и трубопроводов энергоблоков атомных станций, подведомственных Федеральной службе по экологическому,

технологическому и России.

На этом же производственном участке ВСМПО-АВИСМА производит трубы по АSTM В338 для своих зарубежных заказчиков. Общий объем реализации с 1999 г по 2006 г. составил 2800 тн сварной трубы.

Из последних поставок корпорации «ВСМПО-АВИСМА» следует отметить большую работу по изготовлению трубы 28*0,5*13400мм для проекта Волгодонской АЭС.

В последующем специалисты ВСМПО-АВИСМЫ продолжили работы по расширению нормативной базы и разработали еще 5 технических условий, которые практически полностью закрывают сортамент, необходимый для изготовления теплообменно-го оборудования из титановых сплавов для нужд атомного энергомашиностроения. ■ Ю. ШАШКОВА, начальник управления продаж в машиностроении

ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА» Россия 624760, Свердловская обл., г. Верхняя Салда, ул. Парковая, 1 т/ф (34345) 21795 [email protected]

Титан и его применение. Крепеж из титана.

Загадочная планета, фантастика, мощь, тайна, наука, химическая реакция, нечеловеческие усилия, мифический великан, что-то очень прочное и надежное – всё это вызывает у людей ассоциации с простым коротким словом «Титан»

Титан – один из ста восемнадцати химических элементов, известных на сегодня , которые имеют порядковые номера от 1 до 118 в системе. Нельзя не отметить, что не все они природного происхождения, лишь 94, а вот 24 химических элемента дала миру наука с помощью ядерных реакций. Титан подарила человечеству природа. Всемирно известный русский химик Дмитрий Иванович Менделеев во второй половине 19 столетия дал графическую жизнь своему Периодическому Закону в виде периодической системы химических элементов. Титан в ней занимает место под атомным номером 22, имеет краткий латинский символ Ti  от  Titanium. Являет собой металл серебристо белого цвета, имеет характеристику легкости и прочности. Он что-то среднее между Алюминием и Сталью: по прочности вдвое прочнее первого, по весу вдвое легче второй. И еще один мощный аргумент в пользу того, чтобы ученые задумались и нашли для титана возможность использования в промышленности – очень высокий уровень устойчивости к проявлениям коррозии, на уровне как у платины. Титан не реактивен к холодной или кипящей воде, органическим и неорганическим кислотам, он практически вечен в атмосфере и в привычной среде обитания человека.

И это применение было найдено! И не просто в какой-то простой отрасли, а в очень важных и стратегических  в масштабах государства: освоение космоса, оборона, авиация, кораблестроение.  Титановые сплавы появились в середине 20 века, если точнее в начале 1950-х годов. Тогда это был очень непростой процесс, высокотехнологичный даже, учитывая то время и уровень прогресса. И, понятное дело, мегадорогостоящим в сравнении с обычной металлургией.  Температура плавления титана очень высока, порядка 1660 градусов +/- градусов 15-20… титан обладает опять же высоким уровнем вязкости, он просто прилипает к соприкасающемуся с ним, обволакивает режущий инструмент… Эти моменты очень сильно ограничивали объемы производства и, как результат, возможность применения сплавов для дальнейшего использования. Но с годами, вернее даже с десятками проходящих лет, были найдены способы оптимизации, новые технологии, благодаря чему процесс производства был изрядно упрощен, нарощены производственные объемы и снижена себестоимость, что дало очень многим отраслям возможность доступного использования уникального сплава из легкости, антикоррозийности и прочности.

Но у большинства людей, не связанных с промышленностью, наукой, металлами, титан — это прежде всего космос! Его так и зовут «космический металл» или «космический материал».  Символично, из титана был создан памятник первому космонавту Юрию Гагарину и он же явился миру как первый крупногабаритный памятником из титана. Символ первого человека в космосе имеет высоту 42 с половиной метра и вес порядка 12 тонн, собран он из двухсот тридцати восьми деталей, одно лицо имеет вес в три сотни килограммов.  Памятник стоит в Москве уже 36 лет, проходит техническое обслуживание, техническую мойку обычно летом и как новенький! 

Так же из титана выполнены модель того самого исторического космического корабля «Восток». В Санкт-Петербурге титановый шпиль Морского вокзала. В парке Женевского Дворца наций стоит 28-метровый титановый обелиск-символ вечного стремления человечества покорять космические просторы. И смело можно утверждать, что эти памятники в природной среде нашей планеты обречены на вечность… ЕСЛИ только их не залить плавиковой кислотой… Такой интересный поворот, стоит только поверить во что-то вечное и нерушимое, как находится «ахиллесова пята», и у титана это фтор и его соединения. Фтороводородная кислота легко растворит в себе и стекло, и титан. Можно сказать, что плавиковая кислота – это самая агрессивная и разрушающая среда для идеального металла. Даже в 1% кислоте скорость поражения очень высока.

В настоящее время титан занял достойное место в реконструктивной прогрессивной медицине. Ценится спортивное  оборудование из титана. И даже у ювелирных изделий из титана есть свои почитатели.

Рассмотрим подробнее
ТИТАНОВЫЕ СПЛАВЫ.

Существует международная классификация. Вообще, плавов из титана порядка полусотни…широкое применение имеют не все они. 

TITAN GRABE 1-4: технически чистый титан, не имеющий никаких примесей, высокого уровня устойчивости к коррозии, включая самые агрессивные среды применения. Эта характеристика дала возможность очень широкого применения чистого титана. Очень тоненькая плёночка оксида около 10 нм, безусловно незаметная обычному зрению, очень быстро, можно сказать во мгновение, покрывает сам материал при реакции с влагой или кислородом. Эдакое автовосстановление поврежденных участков.

TITAN GRABE 5: это уже сплав титана, алюминия (6%), железа (максимум 0,25%), ванадия (4%) и кислорода (максимум 0,2%), самый широко применяемый. Дополнительные элементы увеличивают прочность сплава, не нарушая термодинамические характеристики и жесткость чистого титана, а вот в показателе устойчивости к коррозии он немного уступает чистому титану, но очень успешен в таких средах как морская вода, растворы хлора, кислоты. По сути, Titan Grade 5 – это основа  70% всего объёма выплавляемых титановых сплавов.

КРЕПЕЖНЫЕ ИЗДЕЛИЯ ИЗ ТИТАНА

Из нескольких десятков существующих титановых сплавов, а каждый из них был разработан с конкретными целями применения и всегда для особых условий, нас, как производителя крепежных изделий, интересуют лишь два. На них и остановимся чуть подробнее: Titan Grade 2 и Titan Grade 5 – это то тесто, из которого лепят крепёжные титановые изделия высокого уровня прочности, небольшого веса и идеально устойчивые к проявлениям коррозии.

Титан Grade 2 (CP GR.2)

Наш отечественный аналог имеет название Титан ВТ 1-0. Это не содержащий примесей технически чистый сплав с подавляющим содержанием самого титана 99%.  По прочности идентичен высокопрочной стали класса прочности 8.8. А вот весу уже примерно вдвое меньше стали, так как имеет низкий уровень плотности. Подвержен свариваемости. Коррозийная устойчивость крепежных изделий в таких агрессивных средах как: морская вода, азотная кислота, хлорид железа, влажный хлор, серная кислота, ортофосфорная кислота и даже плавиковая кислота.

 

Титан Grade 5 (Ti6Al4V GR.5)

Наш отечественный аналог имеет название Титан ВТ 6.

Чистый титан превосходит данный сплав в коррозийной устойчивости, но уступает вдвое в прочности. Поэтому крепежные изделия из ВТ6 и Grade 5 применяются в условиях, предполагающих особо высокие нагрузки, высокие и низкие температуры и агрессивность среды.

Подытожить можно небольшим выводом: титановый крепеж актуален там, где необходимы высокий уровень прочности, устойчивость к разрушению металла и при этом небольшой вес крепежных изделий и уменьшение веса самой конструкции в сборе. Сплав Grade 5, к примеру, вчетверо прочнее стали нержавеющей марки А4, а по весу вдвое легче. Авиационная промышленность, строительство космических кораблей и морских судов, прокладка нефте- и газопроводов, химические производства – неполный список отраслей, где титановый крепеж оценен и востребован.

Титановый крепеж производится по европейским и международным стандартам: DIN,  ISO,  EN
К основному ассортименту можно отнести:
— титановые шпильки
— титановые гайки
— титановые болты
— титановые шайбы
— титановые винты
— изделия по проекту под заказ

ООО «ВоКа групп» предлагает титановый крепёж в ассортименте по наличию на складе и под заказ в соответствии с потребностями Заказчиков. 

Пресс-служба группы компаний ВоКа

Дата публикации 15 октября 2016

Трудности обработки титана :: ТОЧМЕХ

Принято считать, что титан поддаётся механической обработке подобно нержавеющим сталям. Это значит, что обрабатывать титан в 4-5 раз труднее, чем обычную сталь, но это всё же не составляет неразрешимой проблемы.
Основные проблемы при обработки титана — это большая склонность его к налипанию и задиранию, низкая теплопроводность, а также то обстоятельство, что практически все металлы и огнеупорны растворяются в титане, в результате чего представляет собой сплав титана и твёрдого материала режущего инструмента. Такая обработка вызывает быстрый износ резца.

Для уменьшения налипания и задирания и для отвода большого количества тепла, которое выделяется при резании, применяют охлаждающие жидкости. Точение заготовки производят спомощью резцов из твёрдых сплавов причём скорость обработки, как правило, ниже, чем при точении нержавеющей стали.

Если необходимо разрезать листы из титана, то эту операцию осуществляют на гильотинных ножницах. Сортовой прокат больших диаметров режут механическими пилами, применяяножовочные полотна с крупным зубом. Менее толстые прутки разрезают на токарных станках.

При фрезеровании титан остаётся верным себе и налипает на зубья фрезы. Фрезы тоже изготовляют из твёрдых сплавов, а для охлаждения применяют смазки, отличающиеся большой вязкостью.

При сверлении титана основное внимание обращают на то, чтобы стружка не скапливалась в отводящих канавках, так как это быстро повреждает сверло. В качестве материала для сверления титана применяют быстрорежущую сталь.

При использовании титана как конструкционного материала титановые детали соединяют друг с другом и с деталями из иных материалов разными методами.

Основной метод — сварка. Самые первые попытки сварить титанбыли неудачными, что объяснялось взаимодействием расплавленного металла с кислородом, азотом и водородом воздуха, ростом зерна при нагреве, изменениями в микроструктуре и другими факторами, приводимые к хрупкости шва. Однако все эти проблемы, ранее казавшиеся неразрешимыми, были решены в самые короткие сроки в наши дни сварка титана — обычная промышленная технология.

Но, хотя проблемы решены, сварка титана не стала простой и лёгкой. Основная её трудность и сложность заключается в необходимости постоянного и неукоснительного предохранения сварного шва от загрязнения примесями. Поэтому при сварке титана используют не только инертный газ высокой чистоты и специальные бескислородные флюсы, но и разнообразные защитные козырьки, прокладки, которые защищают остывающие.

Чтобы максимально снизить рост зерна и уменьшить изменения в микроструктуре, сварку ведут с большой скоростью. Почти все виды сварки производят в обычных условиях, применяя специальные меры для защиты нагретого металла от соприкосновение с воздухом.

Но мировая практика знает и сварку в контролируемой атмосфере. Такая защита сварного шва обычно необходима при выполнении особо ответственных работ, когда требуется стопроцентная гарантия того, что сварной шов не будет загрязнён. Если свариваемые части не велики, сварку ведут в специальной камере, заполненной инертным газом. Сварщик хорошо видит всё, что ему нужно через специальное окно.

Когда же сваривают большие детали и узлы, контролируемую атмосферу создают в специальных вместительных герметичных помещениях, где сварщики работают, применяя индивидуальные системы жизнеобеспечения. Разумеется, эти работы ведут сварщики самой высокой квалификации, но и обычную сварку титана должны проводить только специально обученные этому делу люди.

В тех случаях, когда сварка не возможна или попросту не целесообразна, прибегают к пайке. Пайка титана осложняется тем, что он при высоких температурах химически активен и очень прочно связан с покрывающей его поверхность — окисной плёнкой. Подавляющее большинство металлов непригодно для использования в качестве припоев при пайке титана, так как получаются хрупкие соединения. Только чистые серебро и алюминий подходят для этой цели.

Соединять титан с титаном, а также с другими металлами можно и механически — клепкой или при помощи болтов. При использовании титановых заклёпок время клёпки увеличивается почти вдвое по сравнению с применением высокопрочных алюминиевых деталей, а гайки и болты из нового промышленного металла непременно покрывают слоем серебра или синтетического материала тефлона, иначе при завинчивании гайки титан будет, как это ему неизменно присуще, налипать и задираться и резьбовое соединение не сможет выдержать больших напряжений.

Склонность к налипанию и задиранию, обусловленная высоким коэфициентом трения, — очень серьёзный недостаток титана. Это приводит к тому, что титановые сплавы быстро изнашиваются и их нельзя использовать для изготовления деталей, работающих в условиях трения скольжения. При скольжении по любому металлу титан налипает на его поверхность, и деталь вязнет, схваченная липким слоем титана.

Впрочем, говорить, что титановые сплавы нельзя применять при изготовлении трущихся деталей, неверно. Существует немало способов, упрочняющих поверхность титана и устраняющих склонность к налипанию. Один из них — азотирование.

Процесс заключается в том, что детали, нагретые до 850-950 градусов, выдерживают в чистом газообразном азоте более суток. На поверхности металла образуется золотисто-жёлтая плёнка нитрида титана большой микротвёрдости. Износостойкость титановых деталей повышается во много раз и не уступает изделиям из специальных поверхностно упрочнённых сталей.

Другой распространённый метод устранения склонности титана к задиранию — оксидирование. При этом в результате нагрева на поверхности деталей образуется окисная плёнка. При низкотемпературном оксидировании свободный доступ воздуха к металлу затруднён и окисная плёнка получается плотной, хорошо связанной с основной толщей титана.

Высокотемпературное оксидирование заключается в том, что в течении 5-6 часов детали выдерживают на воздухе нагретыми до 850 градусов, а затем резко охлаждают в воде, чтобы удалить с поверхности рыхлую окалину. В результате оксидирования сопротивление износу возрастает в 15-100 раз.

Другие статьи по сходной тематике

Титан и титановые сплавы для различных отраслей промышленности

Основным потребителем российского титана остается зарубежное авиа- и двигателестроение, но есть тенденция на увеличение спроса со стороны предприятий других отраслей промышленности. Перспективные отрасли, в которых целесообразно применение титана – это атомная энергетика, нефтегазодобывающий комплекс, цветная металлургия.

Титановые сплавы для атомной энергетики
Все шире титан используют в качестве конструкционного материала для строящихся объектов российской атомной энергетики: для изготовления конденсаторов и рабочих лопаток паровых турбин, теплообменного оборудования. Титан обеспечивает гарантированный ресурс работы на период до 60 лет, что сопоставимо с закладываемым ресурсом ядерного реактора. Подобное оборудование уже поставлено на Ростовскую АЭС, Белоярскую АЭС и запланировано на строящиеся блоки Нововоронежской и Ленинградской АЭС. Основным поставщиком тонкостенных сварных труб для этих объектов является ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА». Предприятие поставляет штампованную заготовку лопатки паровой турбины длиной 1200 мм, тонкостенные сварные трубы с толщиной стенки от 0,45 мм до 1,24 мм как по российским, так и по американским и европейским стандартам. Для российских атомных объектов поставка труб осуществляется по техническим условиям, согласованным с Федеральной службой по экологическому,технологическому и атомному надзору.

Титан для добычи нефти и газа на шельфе
Титан – незаменимый материал для строительства установок опреснения морской воды, в сооружении морских платформ для разведки месторождений, добычи нефти и природного газа на шельфе. Процесс освоения нефтедобычи на морском шельфе, несмотря на более жесткие природные условия, сложную ледовую обстановку, представляет особый интерес для российских нефтяников. В настоящий момент реализуются работы на Каспийском шельфе, интенсивно идут работы на объекте «Сахалин-2» – введен в эксплуатацию завод по производству СПГ. Практически закончены работы по переоснащению плавучей буровой станции для месторождения «Приразломное». Смещены сроки по реализации проекта освоения Штокмановского месторождения. Но возможно эта отсрочка во времени позволит еще раз проверить конструкторские решения, т.к. ошибка на стадии проектирования является наиболее дорогой.

Дальнейшие прогнозы по шельфовой добыче достаточно оптимистичны: применение титана в этой области будет расти вследствие запланированного перемещения промысла на более глубокие участки шельфа. Так, газоконденсатное месторождение Штокмановское в Баренцовом море находится на глубине от 280 до 380 метров, а пласты с газовым конденсатом находятся на глубине от 1800 до 2300 метров. В связи с этим основные принципы проектирования и строительства морских установок, выбор материалов для морского применения при бурении в тяжелых геологических условиях становятся сегодня основополагающим вопросом в первую очередь для генерального заказчика как эксплуатирующей организации.

Морское применение титановых сплавов перспективно для следующих систем и оборудования для освоения нефтегазовых месторождений на шельфе: глубоководные бурильные райзеры; обсадные трубы; добывающие райзеры; насосы и системы забортной, питьевой, буровой и попутной воды; трубопроводы циркуляционной системы технологических растворов; сепараторы жидкостные, теплообменное оборудование различного назначения; сосуды высокого давления; высокопрочные гибкие растяжки для фиксации платформы.

На сегодняшний день тысячи тонн титана эксплуатируются в атомной энергетике, в судовых и наземных объектах, в опреснительных системах, в сфере морского нефте-и газопромысла, что свидетельствует о целесообразности применения титана в этих отраслях. Титан обладает рядом уникальных свойств:

1. Прочностные и коррозионные свойства. Титан по прочностным характеристикам аналогичен традиционным конструкционным сталям, но при этом на 45% легче. По коррозионной устойчивости титан превосходит многие широко применяемые конструкционные стали.

2. Эксплуатация при низких температурах. Титан и его сплавы характеризуются низкой температурой перехода от пластичного поведения к хрупкому и отличаются благоприятными уровнями вязкости разрушения даже при температурах ниже нуля градусов, и все титановые сплавы являются механически надежными при низких температурах как минимум вплоть до -100°С.

3. Наводораживание. Поглощение водорода и результирующее охрупчивание является ообщепризнанной опасностью для многих металлов в условиях их применения в морском нефте- и газопромысле. Оксидная пленка на титане обычно служит отличной преградой для водорода. Существуют условия, при которых возникает проблема наводораживания титана, однако этого можно избежать при правильном подходе к проектированию.

4. Сопротивление эрозии и кавитации. С помощью титана можно легко обеспечивать перемещение морской воды, текущей со скоростью вплоть до 30 м/сек. Присутствие абразивных частиц в воде обуславливает снижение максимально допустимой скорости, но любой титановый сплав будет по своим рабочим характеристикам превосходить большинство других материалов в тех условиях, при которых его оксидная пленка в случае ее повреждения будет автоматически восстанавливаться благодаря эффекту «самозалечивания». В тех случаях, когда имеются насосы достаточной мощности, скорости потока в системе титановых труб можно безопасно увеличивать, тем самым позволяя проектировать трубопроводы с трубами меньшего диаметра и меньшими радиусами загиба нитки. Выгодными последствиями использования титана являются экономия веса, пространства и затрат. В случае с титаном никакой защиты от эрозии на входе или выходе из трубопровода или в местах загиба нитки трубопровода не требуется.
5. Подходы к оценке затрат проекта. Не следует планировать бюджет для проекта титанового оборудования, исходя из стоимости по весу, особенно по весу стали или медных сплавов. Например, на стальных трубопроводах закладывается припуск на коррозию в размере 6 мм на сторону, учитывая при этом разницу в удельном весе титана и стали, то масса 1 п.м. трубы на Ду200 из титана составит 12,2 кг, а из стали 09Г2С 51,78 кг. Если к этому добавить экономию на эксплуатационных затратах за счет малого веса титановой конструкции и гарантированного длительного срока эксплуатации, то преимущества титана очевидны.

ВСМПО-АВИСМА для российских проектов
Корпорация ВСМПО-АВИСМА участвовала в крупнейших нефте- и газодобывающих проектах страны: переоснащение буровой плавучей станции «Приразломное» и строительство нефтедобывающего объекта «Обский-1» (титан применяется для подогревателя флюида с трубным пучком). Для проекта морской ледостойкой стационарной платформы (МЛСП) «Приразломное» Корпорация поставила под проект около 180 тонн титана, из них порядка 120 тонн – оборудование и элементы трубопроводов. Блок фильтров, предназначен для удаления взвешенных твердых частиц и органических частиц из морской воды Корпуса фильтров станции тонкой очистки для МПСП Приразломная

При строительстве буровых платформ наибольшая доля титана задействована для организации трубопроводных систем различного назначения. Корпорация может полностью обеспечить весь сортамент труб, необходимый для этих целей. Трубное производство ВСМПО оснащено мощным комплексом оборудования: гидравлическими прессами (усилием 20 000, 12 500, 3 500 тонн) для производства труб из алюминиевых сплавов, гидравлическими прессами (усилием 3 150 и 660 тонн) для производства труб и трубных заготовок, станом поперечно-винтовой прокатки ПВП 40-80
для производства горячекатаных труб, станом холодной прокатки труб ХПТ и ХПТР, волочильным станом, трубосварочным станом, а так же современными средствами ультразвукового контроля, токовихревого контроля, гидро- и пневматическими испытательными стендами.

Титан — идеальный металл для замены частей человеческого тела

Чтобы отметить Международный год Периодической таблицы химических элементов, мы рассмотрим, как исследователи изучают некоторые элементы в своей работе.

Сегодня это титан, металл, известный своей прочностью и легкостью, поэтому он идеально подходит для изготовления замены бедер, колен и других частей нашего тела, но он также используется в других отраслях промышленности.


Титан получил свое название от титанов из древнегреческой мифологии, но этот полностью современный материал хорошо подходит для огромного числа высокотехнологичных приложений.

С химическим символом Ti и атомным номером 22 титан представляет собой металл серебристого цвета, который ценится за его низкую плотность, высокую прочность и устойчивость к коррозии.

Я впервые изучал титан в 1999 году, получив степень магистра в Институте исследований металлов Китайской академии наук. Одним из моих проектов было исследование образования титановых сплавов на предмет их высокопрочных характеристик.


Прочитайте больше: От бронзового века до консервных банок: вот как олово изменило человечество


С тех пор область применения этого металла росла в геометрической прогрессии, начиная с его использования (в виде диоксида титана) в красках, бумаге, зубной пасте, солнцезащитных кремах и косметике до его использования в качестве сплава в биомедицинских имплантатах и ​​аэрокосмических инновациях.

Особенно впечатляет идеальное сочетание титана и 3D-печати.

Индивидуальный дизайн из 3D-печати

Титановые материалы дороги и могут быть проблематичными при использовании традиционных технологий обработки. Например, его высокая температура плавления (1670 ℃, намного выше, чем у стальных сплавов) является проблемой.

Таким образом, относительно невысокая точность 3D-печати меняет правила игры для титана. 3D-печать — это когда объект создается слой за слоем, и дизайнеры могут создавать удивительные формы.

Это позволяет изготавливать изделия сложной формы, такие как запасные части челюстной кости, пятки, бедра, зубные имплантаты или краниопластические пластины в хирургии. Его также можно использовать для изготовления клюшек для гольфа и деталей самолетов.

Даже контейнеры для пива выигрывают от 3D-печати титаном.

CSIRO работает с промышленностью над разработкой новых технологий 3D-печати с использованием титана. (Он даже сделал дракона из титана.)

Достижения в области 3D-печати открывают новые возможности для дальнейшего улучшения функции имплантатов индивидуальных частей тела, изготовленных из титана.

Такие имплантаты могут быть пористыми, что делает их легче, но пропускает кровь, питательные вещества и нервы и даже может способствовать росту кости.

Сейф в кузове

Титан считается наиболее биосовместимым металлом — не вредным и не токсичным для живых тканей — из-за его устойчивости к коррозии, вызываемой жидкостями организма. Эта способность противостоять суровой окружающей среде тела является результатом защитной оксидной пленки, которая образуется естественным образом в присутствии кислорода.


Прочитайте больше: Водород является топливом для ракет, но как насчет энергии для повседневной жизни? Мы приближаемся


Его способность к физическому соединению с костью также дает титану преимущество перед другими материалами, которые требуют использования адгезива, чтобы оставаться прикрепленным. Титановые имплантаты служат дольше, и для разрыва связей, соединяющих их с телом, требуются гораздо большие силы по сравнению с их альтернативами.

Титановые сплавы, обычно используемые в несущих имплантатах, значительно менее жесткие и по своим характеристикам ближе к человеческой кости, чем нержавеющая сталь или сплавы на основе кобальта.

Аэрокосмическая промышленность

Титан весит примерно вдвое меньше стали, но на 30% прочнее, что делает его идеально подходящим для аэрокосмической промышленности, где важен каждый грамм.

В конце 1940-х годов правительство США помогло наладить производство титана, поскольку оно увидело его потенциал для «самолетов, ракет, космических кораблей и других военных целей».

Титан становится все более популярным материалом для авиаконструкторов, стремящихся разрабатывать более быстрые, легкие и эффективные самолеты.

Около 39% одного из самых современных истребителей в мире F22 Raptor ВВС США изготовлено из титана.

Титановая деталь, напечатанная на 3D-принтере (внизу), а также алюминиевая деталь (вверху), которую она заменит на F-22 Raptor: титановая деталь не подвержена коррозии, ее можно купить быстрее и дешевле. Фото Р. Найла Брэдшоу ВВС США.

Гражданская авиация двигалась в том же направлении, что и новый Boeing 787 Dreamliner, сделанный на 15% из титана, что значительно больше, чем у предыдущих моделей.

Две ключевые области, где титан используется в авиалайнерах, — это их шасси и реактивные двигатели. Шасси должно выдерживать огромное количество силы, прикладываемой к нему каждый раз, когда самолет сталкивается с взлетно-посадочной полосой.

Прочность

Titanium означает, что он может поглощать огромное количество энергии, излучаемой при приземлении самолета, не ослабевая.

Термостойкость

Titanium означает, что его можно использовать в современных реактивных двигателях, где температура может достигать 800 ℃. Сталь начинает размягчаться при температуре около 400 ℃, но титан может выдерживать высокую температуру реактивного двигателя, не теряя своей прочности.

Где найти титан

В своем естественном состоянии титан всегда находится в связке с другими элементами, обычно в вулканических породах и образовавшихся из них отложениях.

Наиболее часто добываемыми материалами, содержащими титан, являются ильменит (оксид железа и титана, FeTiO 3 ) и рутил (оксид титана, TiO 2 ).

Ильменит наиболее распространен в Китае, тогда как в Австралии самая высокая доля рутила в мире, около 40% по данным Geoscience Australia.Он встречается в основном на восточном, западном и южном побережье Австралии.

Оба материала обычно извлекаются из песков, после чего титан отделяется от других минералов.


Прочитайте больше: Где ты вырос? Как стронций в зубах может помочь ответить на этот вопрос


Австралия — один из ведущих производителей титана в мире, объем производства которого в 2014 году превысил 1,5 миллиона тонн.ЮАР и Китай являются двумя следующими ведущими производителями титана, производящими 1,16 и 1 миллион тонн соответственно.

Находясь в десятке самых распространенных элементов в земной коре, ресурсы титана в настоящее время не находятся под угрозой — хорошая новость для многих ученых и новаторов, постоянно ищущих новые способы улучшить жизнь с помощью титана.

Как сделать дракона из титана!

Если вы академический исследователь, работающий с определенным элементом из таблицы Менделеева, и у вас есть интересная история, которую можно рассказать, то почему бы не связаться с вами.

Титан — металл будущего — Science Learning Hub

Титан все чаще используется в нашем современном обществе. Он легкий, прочный и устойчивый к коррозии. Эти свойства позволяют использовать его в аэрокосмической промышленности, строительстве, производстве спортивных товаров и в качестве имплантатов при ряде хирургических вмешательств.

Использование титана

Титан прочен, как сталь, но на 45% легче. Он устойчив к коррозии благодаря наличию тонкого оксидного покрытия на поверхности металла.

Благодаря отличной устойчивости к морской воде, он используется в морских буровых установках, гребных винтах и ​​такелажном оборудовании судов, а также в опреснительных установках. Поскольку титан легкий, стабильный, термостойкий и простой в использовании, он также находит множество применений в авиации и космонавтике.

Человеческое тело не отвергает титан, поэтому его можно использовать для замены суставов и имплантации зубов. Обычно это сплавы титана с 6% алюминия и 4% ванадия. Титановые сплавы также используются в оправе для очков.

Существуют архитектурные применения титана. Музей Гуггенхайма в Бильбао, Испания, покрыт 33000 квадратных метров чистого титанового листа.

Компьютеры Apple недавно выпустили на рынок титановые портативные компьютеры из-за их небольшого веса.

Традиционно предназначенный для промышленного использования, титан только недавно стал использоваться в качестве ювелирного материала и становится все более популярным. В отличие от золота и серебра, которые традиционно плавятся и отливаются, титан требует, чтобы кольца были выкованы из цельного куска металла.Размер титановых колец изменить нельзя. Большая часть затрат на изготовление титанового кольца связана с квалифицированным трудом, чтобы создать кольцо из такого твердого металла.

Титановые велосипедные рамы, которые обычно считаются дорогостоящими, считаются наиболее прочными. По сравнению со стальной рамой, титановая велосипедная рама тех же размеров будет казаться «хлипкой», потому что она будет менее жесткой. Это может быть более заметно на велосипеде с тяжелым грузом. Однако титановые рамы изготавливаются из труб большего диаметра, чтобы компенсировать этот эффект.

Традиционно спортивные ракетки изготавливались из дерева, стали, алюминия и графита. Титан — самая последняя разработка. Титан более твердый и тяжелый, чем графитовые волокна, поэтому он не используется в твердых частях ракеток. Вместо этого он используется в виде сетки, расположенной в критических точках на раме ракетки. Это улучшает как сопротивление, так и стабильность во время использования, а также снижает скручивающие силы при ударе.

Диоксид титана

Диоксид титана на сегодняшний день является наиболее важным из соединений титана и составляет наибольшее использование металла.Производится около 5 миллионов тонн в год. Это блестящий белый нетоксичный пигмент, который имеет множество применений, в том числе белые краски, солнцезащитные кремы, инфракрасные отражатели, глазурь для свадебного торта и самоочищающееся стекло.

Сапфиры и рубины в основном состоят из оксида алюминия (оксида алюминия). Если есть следы диоксида титана (рутила), присутствующие в виде «включений», это может придать этим драгоценным камням их «звездные» качества.

Производство

Титан не находится в исходном состоянии, а встречается в основном в виде его оксида.Ильменит представляет собой сложный оксид железа и титана (FeTiO 3 ), а рутил — в основном диоксид титана (TiO 2 ).

Промышленный процесс извлечения — процесс Кролла — включает обработку руды газообразным хлором для получения тетрахлорида титана. Затем его очищают и восстанавливают до металлической титановой губки реакцией с магнием или натрием.

TiO 2 (с) + 2Cl 2 (г) + C (с) TiCl 4 (л) + CO 2 (г)
TiCl 4 (l) + 2Mg (s) Ti (s) + 2MgCl 2 (s)

Затем титановая губка подвергается процессу легирования и плавления.

Этот процесс дорогостоящий, так как требует трудоемких процедур. Мировое производство металла составляет около 100 000 тонн в год.

Природа науки

Наука — это смесь логики и воображения. Одна из привычек ума ученых — непредубежденность, когда рассматриваются новые идеи.

Сопутствующие материалы

Посмотрите это видео, чтобы узнать о новозеландской компании Titanium Technologies New Zealand (TiTeNZ), которая стремится создать новозеландскую платформу мирового класса для порошковой металлургии титана.

Применение титана | Продукты и услуги

Области применения титана

Богатый потенциал титана как материала теперь полностью признан, и сфера его применения расширяется с каждым днем. Сегодня мы продолжаем работать в тесном сотрудничестве с нашими клиентами и занимаемся разработкой новых практических применений этого удивительного материала.

Аэрокосмическая промышленность

Самолет
Фото: ANA Фото: IHI Coporation

Ценится за сочетание легкого веса с высокой прочностью, титан способствует усилению планера и обеспечивает более высокие характеристики реактивных двигателей.

Характеристики Легкость, прочность, коррозионная стойкость
Приложения Части реактивных двигателей (вентиляторы, компрессоры и пр.), Корпуса самолетов, топливные баки, шасси, воздуховоды, крепежные детали, рессоры и пр.
Самолеты и реактивные двигатели
В самолетах используется большое количество титанового сплава, поскольку он легкий и чрезвычайно прочный при высоких температурах.Титан используется для усиления рамной конструкции и способствует техническому совершенствованию реактивных двигателей.

Общая промышленность

Химические заводы

Признанный по совокупной стоимости, обеспечиваемой его долговечностью в течение длительного периода, использование титана в качестве конструкционных материалов и материалов оборудования для заводов находится на подъеме.

Характеристики Легкость, прочность, коррозионная стойкость
Приложения Установки СПГ
Установки опреснения морской воды
Нефтеперерабатывающие заводы
Автоцистерны

В автоцистернах, перевозящих гипохлорит натрия и хромат натрия, используется титан, потому что он легкий, устойчивый к коррозии и чрезвычайно прочный.

Теплообменники

Титан — безопасный и экономичный материал, который идеально подходит для теплообменников, которые используются в условиях экстремально высоких температур и высокого давления.

Фото: АльфаЛаваль

Строительство

Строения и памятники
Комната наблюдения за сферой телохранителей Fuji Television Tokyo Big Sight — Фото: © Satoru MishimaHotel Marques de Riscal (Испания) — Фото: NIPPOM STEEL & SUMITOMO METAL

Благодаря легкому весу, высокой прочности и текстурным свойствам, титан все чаще используется в качестве кровельного материала для традиционных японских построек, таких как храмы и святыни, а также в качестве материала крыши и внешнего материала для основных объектов, таких как музей искусства и естествознания, а также стадионы с куполами. .

Крыша главного зала храма Сэнсо-дзи

Титан используется в качестве кровельного материала из-за его высокой стойкости к землетрясениям, высокой коррозионной стойкости и легкого веса, а также улучшения технологии обработки для сохранения поверхности, подобной черепице.

Фото: © H.OSAWA

Материал крыши Национального музея Кюсю

Национальный музей Кюсю имеет блестящую синюю крышу из цветного титана.

Крыша главного зала храма Коэцу-дзи

Храм Коэцу-дзи в Киото использовал титан при ремонте крыши своего главного зала. Чтобы он соответствовал японской архитектуре, поверхность титана была обработана, чтобы придать ей текстуру, похожую на дымчатую плитку. Древние постройки, такие как храмы и святыни, необходимо защищать, чтобы сохранить их для будущих поколений. Титан получил высокую оценку как лучший кровельный материал, поскольку он обладает высокой коррозионной стойкостью, очень легкий, не растворяется и не повреждает мох.

Автомобили четырех- и двухколесные

Транспортные средства четырех- и двухколесные
Фото: Yamaha Motor CO., LTD. Фото: НИППОМ СТАЛЬ И СУМИТОМО МЕТАЛЛ

Титан используется во многих деталях мотоциклов, но в первую очередь он используется для изготовления глушителей. Глушители используются в экстремальных условиях, поэтому титан признан лучшим материалом, поскольку он легкий, прочный и не ржавеет.

Продукты для повседневного использования

Спорт, мода и отдых

От клюшек для гольфа до наручных часов, оправ для очков, ножей и даже ювелирных изделий — использование титана распространяется на все виды товаров нашей повседневной жизни.

Характеристики Легкий, высокопрочный, модный, коррозионная стойкость, биосовместимость
Приложения Клюшки для гольфа, теннисные ракетки, лыжные тарелки, велосипеды и т. Д.

Головка клюшки из титана

Титановые сплавы используются для головок клюшек для гольфа.
Все больше игроков в гольф выбирают драйверы с титановыми головками, которые больше и легче, обеспечивают большую дистанцию ​​и прямолинейность.

Фото: Dunlop Sports Co., LTD.
Ежедневное использование
Фото: CASIO COMPUTER CO., LTD. Фото: © H.OSAWA

Титановые часы и очки

Титан используется для изготовления оправ для очков, потому что он очень легкий, не ржавеет, безопасен для человеческого организма (не вызывает аллергии) и обладает достаточной гибкостью.Титан также используется в наручных часах по тем же причинам, а также потому, что он придает им роскошный внешний вид.

Ювелирные изделия из титана

Титан легкий, не вызывает аллергии на металл, имеет уникальную модную текстуру. Поэтому он широко используется в ювелирных изделиях, таких как серьги, ожерелья, булавки для галстука и запонки.

Ножи

Титан безвреден для человеческого организма и гигиеничен. Поэтому он идеально подходит для кухонных ножей.Ножи из титана сохраняют свою остроту в шесть раз дольше, чем ножи из нержавеющей стали.

Медицина и социальное обеспечение

Медицинский

Обладая превосходными характеристиками биосовместимости и низкой частотой аллергических реакций, связанных с металлами, титан широко используется в качестве материала для имплантатов (искусственные зубные имплантаты и искусственная кость). Ожидается развитие приложений в других областях медицины.

Характеристики Нетоксичность, биосовместимость, коррозионная стойкость, прочность,
Приложения Искусственные кости, кардиостимулятор, хирургический инструмент и т. Д.
Социальное обеспечение Титан используется для инвалидных колясок из-за его небольшого веса и высокой прочности.

Стоматологические инструменты

Многие стоматологические инструменты из титановых сплавов используются в стоматологии из-за их более низкой удельной плотности, чем у инструментов из нержавеющей стали.
Кроме того, они обладают превосходными характеристиками коррозионной стойкости и прочности по сравнению с инструментами из нержавеющей стали.

Имплантаты искусственные

Титан обладает высокой биосовместимостью и не вредит организму человека. Поэтому он идеально подходит для использования в дентальных имплантатах.

Социальное обеспечение

Титан используется для инвалидных колясок из-за его небольшого веса и высокой прочности.

Морское проектирование

Морское проектирование
Фото: Haneda D-runwayf Construction СП Титановая крышка для стальной сваи — Фото: © H.OSAWA
Характеристики Коррозионная стойкость, легкий
Приложения Мосты океанские, антикоррозийное покрытие для свай и пр.

Причал взлетно-посадочной полосы D аэропорта Ханэда

Транс-Токийское шоссе

Завод по преобразованию тепловой энергии океана (OTEC)

Как альтернативный источник энергии, OTEC находится в центре внимания.Используя преимущество естественного температурного градиента океана, система теплового двигателя замкнутого цикла использует циркуляцию смеси аммиака и воды для приведения в действие генераторов энергии. Для реализации этой технологии производства электроэнергии необходимо широкое использование прочного, устойчивого к морской воде титана для изготовления труб и разнообразного оборудования.

Отдел геологии и минеральных ресурсов

Алюминий | Мышьяк | Барит | Кобальт | Графитовый | Гафний | Марганец | Ниобий | REE | Тантал | Олово | Титан | Вольфрам | Уран | Цирконий

Характеристики титана

Элемент титан — очень прочный металл с низкой плотностью.Титан — немагнитный серебристый металл с химическим обозначением Ti. Он устойчив к коррозии и имеет очень высокое отношение прочности к весу. Титан преимущественно связан с минералами рутилом и ильменитом (табл. 1). Титан используется в основном как диоксид титана для белых пигментов.

Название минерала Химическая формула Удельный вес Ti%
Рутил TiO 2 4.25 г / куб.см 59,94
Ильменит Fe +2 TiO 3 4,79 г / куб.см 31,56
Анатас TiO 2 3,88 г / куб.см 59,94
Брукайт TiO 2 4,12 г / куб.см 59.94
Перовскит CaTiO 2 4,03 г / куб.см 35,22
Титанит КАТИСИО 5 3,55 г / куб.см 18,16

Таблица 1: Минералы, содержащие элемент Титан

Применение титана

Хотя титан был открыт в 1791 году, он не использовался за пределами лаборатории до 20-го века, когда ученые смогли отделить его от минералов-хозяев, что было трудным и дорогостоящим процессом.Титан считается «критически важным минералом» в отечественной металлургии, где используются аэрокосмические, оборонные и энергетические технологии (Fortier and others, 2018). Основное применение диоксида титана — пигменты и металлический титан, используемый для сплавов в сталелитейной промышленности. К 1950-м годам титан стал применяться в конструкции военной авиации, требующей малой прочности. Из-за его устойчивости к высоким температурам и низкой плотности большая часть (80 процентов) титана в настоящее время используется в аэрокосмической технике.Другие приложения включают химическую обработку, производство электроэнергии, пигменты и морское оборудование. Титан нетоксичен и не вступает в реакцию с живыми тканями, что делает его безопасным для использования в медицинских процедурах, требующих имплантатов, штифтов и искусственных суставов.

Кристалл ильменита.
Фото любезно предоставлено Робертом Лавински https://www.mindat.org/photo-65675.html

Геология титана

Элемент титан в природе не существует в элементарной форме, скорее, он обычно находится в химической комбинации с кислородом или железом.Связанные с кислородом оксиды титана могут присутствовать в самых разных вулканических породах, подверженных воздействию высоких температур и давлений, в таких минералах, как рутил и ильменит. Обогащенные титаном минералы ильменит и рутил являются обычными составляющими многих метаморфических, магматических и осадочных пород, а также кварцевых жил. Титансодержащие минералы, такие как рутил, устойчивы к атмосферным воздействиям и, таким образом, могут выветриваться из вмещающих пород и накапливаться в сапролите, почве или переноситься и накапливаться в виде тяжелых минеральных песков в условиях осадконакопления.Анортозит (разновидность габбро, состоящая в основном из кальциевого полевого шпата плагиоклаза и следов минералов силиката железа, магния и алюминия) и нельсонит (гипабиссальная интрузивная порода, состоящая в основном из ильменита и апатита с переменным количеством рутила) являются двумя основными типами пород. этот источник титана в Вирджинии (Pegau, 1956).

Минеральная система Тип депозита Геологические провинции
Россыпь Ильменит / рутил / лейкоксен Прибрежная равнина
Апатит-оксид железа (IOA) / химическое выветривание остаточная концентрация и магматический Ti-Fe-P (анортозит, нельсонит) Пьемонт, Голубой хребет
Апатит оксид железа (IOA магматический Ti-Fe-P (дайки нельсонитов) Долина и хребет и Пьемонт

Таблица 2: Перспективные системы минералов титана, типы месторождений (Hofstra and Kreiner, 2020) и геологические провинции в Вирджинии


Титан в промышленности

Титан относительно широко распространен на Земле, хотя обычно встречается в небольших концентрациях.США не поддерживают поставки титана в запасы национальной обороны и на 91 процент зависят от импорта из Японии, Казахстана, Украины, Китая, России, где существуют значительные месторождения ильменита. В США титан в меньших количествах добывается в Неваде и Юте. Вирджиния — один из трех штатов США, которые в настоящее время производят минералы титана.

В Вирджинии титан добывался в нескольких местах из минералов ильменита (FeTiO 3 ) и рутила (TiO 2 ).Примерно с 1900 года добыча росла, пока Вирджиния не стала основным производителем ильменита и рутиловых концентратов в Соединенных Штатах с 1939 по 1944 год. К 1950 году производство рутила в Вирджинии прекратилось, но производство ильменита составило примерно 30 тысяч тонн (Pegau, 1956).

Округа Нельсон и Амхерст

Титан был впервые добыт в Вирджинии в 1901 году. Место, называемое районом Розленд-Пайни-Ривер, состоит из анортозитовой породы, простирающейся в юго-западном направлении от южного округа Нельсон до округа Амхерст, на расстоянии около 13 миль (см. Карту ниже).В районе Розленд-Пайни-Ривер нельсонит встречается в виде дайкообразных интрузивных тел внутри и на окраинах анортозита Розленд, который содержит вкрапленные рутил и ильменит. Росс (1941) сообщил о доказательствах замещения ильменита в дайках нельсонита, в то время как другие предположили когенетическое происхождение через магматическую сегрегацию (Watson and Tabor, 1913; Kolker, 1982) или как комбинацию кумулятивного происхождения и мобилизации в дайкообразные тела. (Dymek, 0wens, 2001). Эти богатые титаном породы позволяют производить сапролит, богатый титаном.Большая часть исторического производства рутила и ильменита была получена из сапролита, образовавшегося на выветрившихся коренных породах в районе реки Розленд-Пайни. Извлеченный титан первоначально использовался в качестве красителя в керамике. Начиная примерно с 1920 года, ильменит из этого района также добывался и обрабатывался для извлечения титана для использования в качестве пигмента краски и сплавов титана и стали. Добыча титана в районе Розленд Пайни Ривер закончилась в 1971 году.

Области добычи титана в Вирджинии

Графства Ганновер и Гучленд

В 1910 году месторождения рутила были обнаружены в восточной части Пьемонта в графствах Ганновер и Гучланд (см. № 2 на карте выше).Здесь мощные сапролиты покрывают гранитные биотитовые гнейсы, прорванные дайками пегматитов, содержащих рутил и ильменит, а также диоритом, диабазом и пироксенитом (Watson, 1913). Рутил с ильменитом выветрились из вмещающей породы и могут быть найдены в виде мелкого песка и масс в вышележащем сапролите (Watson, 1913).

Сегодня промышленный полевой шпат добывается в округе Ганновер из метанортозита Монпелье. Это крупнокристаллическое метаморфизованное тело анортозита прорвало протерозойские породы террейна Гучленд в восточной части Пьемонта.Метанортозит Монпелье изначально добывался для получения титансодержащего рутила и ильменита компанией Metal and Thermit Corporation, начиная с 1957 года. Этот объект был приобретен US Silica Corporation в 1993 году и с тех пор производит полевой шпат и кремнеземные продукты на горнодобывающих и перерабатывающих предприятиях недалеко от Монпелье. к северо-западу от Ричмонда.

Округ Роанок

минералов титана также были добыты в небольшом масштабе в округе Роанок. Порода нельсонит, содержащая ильменит и апатит, впервые была обнаружена в этом районе еще в 1890 году.Хотя некоторые образцы богатой ильменитом руды были добыты и переработаны в Ричмонде, и имеются записи о последующей разведке полезных ископаемых в этом районе, участок был заброшен, и дальнейшая добыча не велась (Watson and Taber, 1913).

Округа Динвидди и Гринсвилл

В восточных округах Динвидди и Гринсвилл промышленные тяжелые минеральные пески, содержащие титан, встречаются в виде палеопластовых отложений вдоль ныне обнаженной древней береговой линии. Тяжелые минералы были естественным образом сконцентрированы на прибрежных пляжах эпохи плиоцена и дюнных песках под действием ветра и волн.Ключевые тяжелые минералы в этих месторождениях включают ильменит, рутил, циркон и лейкоксен (смесь измененных титансодержащих минералов). В 1996 году началась добыча и переработка тяжелых минеральных песков на месторождении Old Hickory. Вторая шахта (Бринк) была разрешена примерно в 19 милях к югу в округе Гринсвилл в 2008 году. пески добываются экскаватором, а затем обрабатываются для разделения каждого тяжелого минерала (ильменита, лейкоксена, рутила и циркона) по весу и магнетизму.В 2017 году Iluka Resources Ltd. приостановила свою деятельность, но продолжает арендовать горнодобывающие предприятия на этих участках.

Отложения тяжелого минерального песка плиоцена считаются наземным аналогом того, что может представлять собой неоткрытый экономический ресурс, содержащийся в песчаных отмелях, которые образовались на внешнем континентальном шельфе Вирджинии. В исследовании, которое включало анализ 390 проб отложений из морских вибраокоренных и отборных проб, Берквист (1990) сообщил о концентрациях одного или нескольких полезных ископаемых, которые были равны или превышали пороговые уровни экономичности для береговых отложений.Отдел геологии и минеральных ресурсов Вирджинии проводит исследования для оценки потенциала морских ресурсов.


Berquist, C.R. Jr., 1990, Химический анализ морских образцов тяжелых минералов, внутренний континентальный шельф Вирджинии. В: Berquist, C.R., Jr., (редактор), Исследования тяжелых минералов Внутренний континентальный шельф Вирджинии: Публикация 103 Отделения минеральных ресурсов Вирджинии, стр. 109–124.

Дымек, Р.Ф. и Оуэнс Б.Е., 2001, Петрогенезис апатит-богатых пород (нельсонитов и оксидно-апатитовых габброноритов), связанных с анортозитами массивов: Economic Geology v.96, стр. 797-815.

Fortier, SM, Nassar, NT, Lederer, GW, Brainard, J., Gambogi, J., and McCullough, EA, 2018, Draft Critical Mineral List — Summary of Methodology and Background Information — US Geological Survey Technical Input Document in Response к Приказу Секретаря № 3359: Открытый отчет Геологической службы США за 2018-1021, 15 стр.

Хофстра, А.Х., Крейнер, округ Колумбия, 2020, Таблица систем-месторождений-товаров-критических минералов для Инициативы по картированию ресурсов Земли: У.S. Отчет геологической службы в открытом доступе за 2020-1042 гг.

Джонсон, С. С., 1964, Минеральные пигменты железа и титана в Вирджинии: Virginia Minerals, т. 10, н. 3, стр. 1-6.

Колкер А., 1982, Минералогия и геохимия месторождений оксида Fe-Ti и апатита (нельсонита) и оценка гипотезы жидкой несмешиваемости: Economic Geology v. 77, n. 5, стр. 1146-1158.

Ньютон, М. и Ромео, А.Дж., 2006 г., Геология месторождения тяжелого минерального песка Старый Гикори, округа Динвидди и Сассекс, Вирджиния.В: Reid, C.J. (ed), Proceedings of the 42nd Forum on the Geology of Industrial Minerals. Геологическая служба Северной Каролины, Информационный циркуляр 34, стр. 464-480.

Пегау А.А., 1956, Титан: Отдел минеральных ресурсов Вирджинии, Циркуляр по минеральным ресурсам 5, 17 стр.

Росс, К.С., 1941, Возникновение и происхождение титановых месторождений в округах Нельсон и Амхерст, Вирджиния: U.S. Geological Survey Professional Paper 198, 59 p.

Уотсон, Т.Л., Табер С., 1913, Геология титановых и апатитовых месторождений Вирджинии: Бюллетень Геологической службы Вирджинии III-A, 308 с.

Уотсон, Т. Л., 1913, Рутиловые месторождения восточной части Соединенных Штатов, Вклад в экономическую геологию, часть I.

Диоксид титана | Факты об использовании, преимуществах и химической безопасности

Использование и преимущества

Чистый диоксид титана представляет собой тонкий белый порошок, который обеспечивает яркий белый пигмент.Диоксид титана в течение столетия использовался в ряде промышленных и потребительских товаров, включая краски, покрытия, клеи, бумагу, пластмассы и резину, печатные краски, ткани с покрытием и текстиль, а также керамику, напольные покрытия, кровельные материалы, косметику. , зубная паста, мыло, средства для очистки воды, фармацевтические препараты, пищевые красители, автомобильные продукты, солнцезащитные кремы и катализаторы.

Диоксид титана производится в двух основных формах. Основная форма, составляющая более 98 процентов от общего объема производства, — это диоксид титана пигментного качества.Пигментная форма использует превосходные светорассеивающие свойства диоксида титана в областях, требующих непрозрачности и яркости белого цвета. Другая форма, в которой производится диоксид титана, представляет собой ультратонкий продукт (наноматериал). Эта форма выбирается, когда требуются различные свойства, такие как прозрачность и максимальное поглощение ультрафиолетового света, например, в косметических солнцезащитных кремах.

Пигментный диоксид титана

Пигментный диоксид титана используется в различных областях, где требуется высокая непрозрачность и яркость.Фактически, большинство поверхностей и предметов белого, пастельного и даже темного оттенков содержат диоксид титана. Диоксид титана с пигментной решеткой находит широкое применение, в том числе:

  • Краски и покрытия: Диоксид титана обеспечивает непрозрачность и долговечность, помогая обеспечить долговечность краски и защиту окрашенной поверхности.
  • Пластмассы, клеи и резина: Диоксид титана может помочь минимизировать хрупкость, выцветание и растрескивание, которые могут возникнуть в пластмассах и других материалах в результате воздействия света.
  • Косметика: Пигментный диоксид титана используется в некоторых косметических средствах, чтобы помочь скрыть пятна и осветлить кожу. Диоксид титана позволяет использовать более тонкие покрытия для макияжа для достижения того же желаемого эффекта.
  • Бумага: Диоксид титана используется для покрытия бумаги, что делает ее более белой, яркой и непрозрачной.
  • Материалы и ингредиенты, контактирующие с пищевыми продуктами: Непрозрачность для видимого и ультрафиолетового света, обеспечиваемая диоксидом титана, защищает продукты питания, напитки, пищевые добавки и фармацевтические препараты от преждевременной деградации, увеличивая долговечность продукта.Особые классы высокочистого диоксида титана пигментного качества также используются в таблетках, покрытиях капсул и в качестве декоративной добавки в некоторых пищевых продуктах.

Ультратонкий или наноразмерный диоксид титана

Ультратонкий диоксид титана чаще всего используется в следующих специальных областях:

  • Солнцезащитный крем: Наноразмерный диоксид титана становится прозрачным для видимого света, одновременно выступая в качестве эффективного поглотителя УФ-излучения.Поскольку размер частиц настолько мал, нанодиоксид титана не отражает видимый свет, но поглощает УФ-свет, создавая прозрачный барьер, защищающий кожу от вредных солнечных лучей. По данным Фонда рака кожи, использование солнцезащитных кремов, содержащих диоксид титана, может помочь предотвратить возникновение рака кожи.
  • Катализаторы: Наноразмерный диоксид титана используется в качестве материала носителя для катализаторов. Основные области применения включают в себя автомобильную промышленность для удаления вредных выбросов выхлопных газов и на электростанциях для удаления оксидов азота.

Вопросы о безопасности солнцезащитного крема? Используйте это руководство по химическим ингредиентам, используемым в солнцезащитных кремах.

Титановый медицинский металл — лучший выбор — Supra Alloys

Список преимуществ титана обширен. Это делает его невероятно полезным для множества различных отраслей, включая автомобильную, аэрокосмическую и архитектурную. Но поскольку титан устойчив к коррозии, биосовместим и обладает врожденной способностью соединяться с человеческими костями, он также стал одним из основных продуктов в области медицины.От хирургических титановых инструментов до ортопедических титановых стержней, штифтов и пластин, медицинский и стоматологический титан действительно стал основным материалом, используемым в медицине.

Титан медицинского класса

Титан 6AL4V и 6AL4V ELI, сплавы, состоящие из 6% алюминия и 4% ванадия, являются наиболее распространенными типами титана, используемыми в медицине. Из-за своего гармонирующего фактора с человеческим телом эти титановые сплавы широко используются в медицинских процедурах, а также при пирсинге.Также известен как Gr. 5 и гр. 23, это одни из наиболее известных и легко доступных типов титана в США, и ряд дистрибьюторов специализируются на этих конкретных сортах.

Ti-6Al-4V и Ti-6Al-4V ELI обеспечивают большую стойкость к излому при использовании в дентальных имплантатах. Процедура имплантации начинается с введения титанового винта в челюсть. Винт напоминает корень зуба и действует как корень. По прошествии отведенного времени для того, чтобы кость вросла в титановый винт медицинского класса, к имплантату присоединяют искусственный зуб.

Преимущества медицинского титана

  • Сильный
  • Легкий
  • Коррозионностойкий
  • Экономичный
  • Нетоксичный
  • Биосовместимость (нетоксична И не отторгается организмом)
  • Долговечный
  • Неферромагнитный
  • Остеоинтегрированный (соединение кости с искусственным имплантатом)
  • Доступность на больших расстояниях
  • Гибкость и эластичность не уступают человеческой кости

Два самых больших преимущества титана — это его высокое отношение прочности к весу и его коррозионная стойкость.Добавьте к этому его нетоксичность и способность бороться с любой коррозией, вызываемой биологическими жидкостями, и неудивительно, что титан стал предпочтительным металлом в области медицины.

Титан также невероятно прочен и долговечен. Когда титановые сепараторы, стержни, пластины и штифты вставляются в корпус, они могут прослужить более 20 лет. А стоматологический титан, такой как титановые штифты и имплантаты, может служить даже дольше.

Еще одним преимуществом титана для использования в медицине является его неферромагнитное свойство, что позволяет безопасно обследовать пациентов с титановыми имплантатами с помощью МРТ и ЯМРТ.

Остеоинтеграция — это уникальное явление, при котором естественные кости и ткани вашего тела фактически соединяются с искусственным имплантатом. Это надежно закрепит титановый зубной или медицинский имплант на месте. Титан — один из немногих металлов, допускающих такую ​​интеграцию.


Фото: TitaniumTools.com

Применение медицинского титана

Большинство из нас знает кого-нибудь, кому потребовалась ортопедическая операция по замене вышедшего из строя тазобедренного сустава, плечевого сустава или сильно сломанной кости.Скорее всего, именно титан медицинского качества был предпочтительным материалом для хирургов при реконструкции этих частей тела. Как было показано в предыдущем разделе, природные свойства титана делают его идеальным сплавом для использования в организме.

Титан медицинского назначения используется при производстве:

  • Штифты
  • Костные пластины
  • Винты
  • Слитки
  • Стержни
  • Провода
  • Посты
  • Грудные клетки раздвижные
  • Кейджи для спондилодеза
  • Замена пальцев рук и ног
  • Челюстно-лицевое протезирование


Фото: замена тазобедренного сустава.инфо

Некоторые из наиболее распространенных применений титана — операции по замене тазобедренного и коленного суставов. Он также используется для замены плечевых и локтевых суставов и для защиты позвонков после сложных и инвазивных операций на спине. Титановые колышки используются для прикрепления накладных глаз и ушей, а титановые сердечные клапаны даже конкурируют с обычными тканевыми клапанами.

Хирургические титановые инструменты

Титан идеально подходит для хирургических инструментов по ряду характеристик:

  • Он тверже стали, но легче по весу.
  • Устойчив к бактериям.
  • Опять же, его можно использовать вместе с приборами, излучающими излучение.
  • Титан невероятно прочен, что обеспечивает большую долговечность инструментов.

Благодаря этим прекрасным свойствам он используется для создания ряда хирургических устройств из титана:

  • Щипцы хирургические
  • Втягивающие
  • Пинцет хирургический
  • Шовный инструмент
  • Ножницы
  • Иглодержатели и микроиглодержатели
  • Стоматологические инструменты для удаления зубного налета
  • Стоматологические лифты
  • Сверла стоматологические
  • Оборудование для офтальмологической хирургии Lasik
  • Лазерные электроды
  • Зажимы для полой вены


Титановые хирургические иглодержатели
Фото: PHIndustries.com

Стоматологический титан

Как упоминалось ранее, титан обладает способностью сливаться с живой костью. Это свойство дает огромное преимущество в мире стоматологии. Зубные имплантаты из титана стали наиболее широко распространенным и успешно используемым типом имплантатов из-за его способности к остеоинтеграции. Когда костеобразующие клетки прикрепляются к титановому имплантату, между костью тела и недавно имплантированным инородным объектом образуется структурный и функциональный мост.


Фото: дантист из Гоа через Flickr

Ортодонтические брекеты из титана также набирают популярность. Они прочнее, безопаснее и легче своих стальных собратьев. И, конечно же, биосовместимость медицинского титана делает его использование в брекетах даже более выгодным, чем сплавы-конкуренты.

Будущее биомедицинского титана

Ожидается, что использование титана в биомедицинской промышленности в ближайшие годы будет только расти.С учетом того, что демография бэби-бумеров продолжает стареть, а наша отрасль здравоохранения подталкивает людей к более активной жизни, вполне логично, что медицинская промышленность будет продолжать исследовать новые и инновационные способы использования этого популярного металлического сплава. А поскольку реформа здравоохранения является серьезной проблемой в настоящее время, рентабельность титана делает его еще более привлекательным для тех, кто хочет сократить расходы на здравоохранение.

Об авторе

Крейг Шенк — генеральный директор Supra Alloys, поставщика титана с полным спектром услуг и обрабатывающего центра со штаб-квартирой в Камарилло, Калифорния.Крейг имеет большой опыт работы в специальной металлургической промышленности, особенно в области медицинского применения титана.

Для получения дополнительной информации свяжитесь с нами через веб-сайт www.Supraalloys.com, позвоните по телефону 805.388.2138 или напишите автору по адресу [email protected]

Применения титана и его сплавов

Аэрокосмическая промышленность

Сегодня половина всех производимых титановых сплавов используется в аэрокосмической отрасли. Аэрокосмическая промышленность была первой отраслью, которая выиграла от выдающегося соотношения прочности и веса титана.В 1950-х годах Советский Союз первым начал производство титана. Стратегическое значение металла во время холодной войны означало, что излишки титановой губки хранились в Национальных запасах обороны США, и были предприняты усилия для стимулирования роста промышленности в США.

За последние 60 лет реактивные двигатели значительно улучшили соотношение тяги к массе и эффективность, что стало прямым следствием применения титана. General Electric подсчитала, что использование титана позволило улучшить соотношение тяги к массе на 350% и КПД двигателя на 45%.Управление микроструктурой и качеством также привело к повышению безопасности на 90%.

Первым самолетом, в конструкции которого использовался титан, был SR 71 Blackbird ВВС США. 85% конструкции самолета состояло из титана. До SR71 непомерная стоимость металла означала, что он использовался очень экономно.

В 1960-х годах в коммерческой авиации широко использовался титан. Без него Concorde был бы невозможен. С точки зрения экономии авиационного веса, пространственные ограничения и рабочая температура — все это факторы при выборе титанового сплава.

В шасси Boeing 777, 787 и Airbus A380 используется почти бета-титановый сплав. В A380 и 777 используется Ti-10V-2Fe-3Al (Ti 10-2-3), который обеспечивает снижение веса по сравнению с традиционным Ti 6Al 4V класса 5; в то время как Boeing 787 использует Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr (Ti-5553), который имеет улучшенную прочность и твердость.

В реактивных двигателях

используется титановый сплав Ti-6Al-4V, который используется для изготовления лопаток турбокомпрессора, но не используется в зонах с температурой выше 400 градусов из-за риска возгорания.

Титан используется также в танках и другой бронеавтомобиле и личной броне. Несмотря на высокую стоимость, выгода от безопасности значительна. USAF A-10 Thunderbolt II оснащен титановым корпусом для ванны для защиты пилотов.

Морской

Титан — предпочтительный металл для морских нефтяных вышек, где его коррозионная стойкость делает металл идеальным для длительного использования

воздействие соленой воды и агрессивных веществ. Титан также используется для катодной защиты стали в морской среде и подземных сооружениях, таких как морские ветряные турбины, где он может обеспечить защиту в течение всего срока службы установки.

В настоящее время коррозия является одной из основных проблем, с которыми сталкиваются военно-морские и торговые суда на протяжении всего срока службы; титан может смягчить эти проблемы, титановые гребные винты становятся все более распространенными, в то время как служба военно-морских исследований изучает будущее судов с титановым корпусом.

Медицинский

Титан — металл номер один для использования в биомедицине, где критически важно иметь инертный, прочный биосовместимый металл. Титан значительно превосходит органический материал, который он заменяет; материал, который может не подходить для критических применений в аэрокосмической промышленности, может служить в качестве зубных имплантатов, заменяющих бедра и других ортопедических имплантатов.

Титан обладает феноменальной способностью к остеоинтеграции, что означает, что он может сливаться с костью. Это свойство было впервые обнаружено в 1940-х годах и сыграло значительную роль в разработке замены суставов и костей, а также в улучшении внешнего протезирования; где титановый стержень выступает из кожи и используется для прикрепления протезов к кости.

Промышленное

На химических предприятиях широко используется титан. Металлический инертный керамический слой делает его идеальным для высококоррозионных химических производств, где он используется в насосах, клапанах и теплообменниках.Традиционно его использовали в окислительных средах. Когда он легирован палладием, он может использоваться в восстанавливающих средах, таких как кислоты и хлориды, основные сплавы, используемые в этих условиях, — это сплавы 11 и 17.

Для хранения ядерных отходов необходимы устойчивые к коррозии контейнеры, срок службы которых составляет сотни тысяч лет. Титан — один из немногих металлов, способных справиться с этой задачей.

Потребитель

Титан используется во все более широком диапазоне потребительских приложений.Его инертный характер делает его идеальным для ювелирных украшений, поскольку он не вступает в реакцию с кожей и не вызывает аллергии, например, аксессуары на основе меди и никеля. Это делает его популярной альтернативой браслетам с обручальными кольцами и запонкам. Появление 3D-печати, хотя и неадекватно для контроля микроструктуры титана для аэрокосмических приложений, идеально подходит для создания индивидуальных дизайнов для потребителей.

Титан используется во всем: от дизайнерских солнцезащитных очков до высококачественных зубных щеток, спорков, часов, выхлопных систем для высокопроизводительных автомобилей, велосипедов, клюшек для гольфа и компьютерных корпусов.

Архитектурный

Titanium получает все большее распространение в архитектуре.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *