Температура на титане: Климат Титана — Climate of Titan

Содержание

Климат Титана — Climate of Titan

График с подробным описанием температуры, давления и других аспектов климата Титана. Атмосферная дымка снижает температуру в нижних слоях атмосферы, а метан повышает температуру на поверхности. Криовулканы выбрасывают в атмосферу метан , который затем падает на поверхность, образуя озера.

Климат Титана , крупнейшего спутника Сатурна , похоже , во многих отношениях , что от Земли , несмотря на гораздо более низкую температуру поверхности. Его плотная атмосфера, метановый дождь и возможный криовулканизм создают аналог, хотя и с использованием других материалов, климатическим изменениям, которым подверглась Земля в течение гораздо более короткого года.

Температура

Титан получает примерно 1% солнечного света, который получает Земля. Средняя температура поверхности составляет около 90,6 К (-182,55 ° C, или -296,59 ° F). При этой температуре водяной лед имеет чрезвычайно низкое давление пара, поэтому в атмосфере почти нет водяного пара. Однако метан в атмосфере вызывает существенный парниковый эффект, который поддерживает температуру поверхности Титана гораздо более высокую, чем это было бы в противном случае тепловое равновесие.

Дымка в атмосфере Титана способствует антипарниковому эффекту , отражая солнечный свет обратно в космос, делая его поверхность значительно холоднее, чем верхние слои атмосферы. Это частично компенсирует парниковое потепление и сохраняет поверхность несколько прохладнее, чем можно было бы ожидать от одного парникового эффекта. Согласно McKay et al., «Антипарниковый эффект на Титане снижает температуру поверхности на 9 К, тогда как парниковый эффект увеличивает ее на 21 К. Конечный эффект заключается в том, что температура поверхности (94 К) на 12 К выше, чем эффективная температура 82 К. [ т. е. равновесие, которое было бы достигнуто в отсутствие атмосферы] »

Времена года

Угол наклона орбиты Титана относительно Солнца очень близок к наклону оси Сатурна (около 27 °), а наклон его оси относительно орбиты равен нулю.

Это означает, что направление падающего солнечного света почти полностью определяется циклом дня и ночи Титана и годовым циклом Сатурна. Дневной цикл на Титане длится 15,9 земных дня, то есть столько времени требуется Титану для обращения вокруг Сатурна. Титан заблокирован приливом , поэтому одна и та же часть Титана всегда обращена к Сатурну, и отдельного «месячного» цикла нет.

Сезонное изменение обусловлено годом Сатурна: Сатурну требуется около 29,5 земных лет, чтобы вращаться вокруг Солнца, выставляя разное количество солнечного света на северное и южное полушария Титана в разные периоды сатурнианского года. Сезонные погодные изменения включают в себя более крупные углеводородные озера в северном полушарии зимой, уменьшение дымки в периоды равноденствия из-за изменения атмосферной циркуляции и связанные с этим ледяные облака в южных полярных регионах. Последнее равноденствие произошло 11 августа 2009 года; это было весеннее равноденствие для северного полушария, а это означает, что южное полушарие получает меньше солнечного света и переходит в зиму.

Обычно приземный ветер слабый (<1 метр в секунду). Недавнее компьютерное моделирование показывает, что огромные дюны, похожие на сажу материала, падающие из атмосферы в экваториальных регионах, могут быть сформированы редкими штормовыми ветрами, которые случаются только каждые пятнадцать лет, когда Титан находится в равноденствии . Штормы производят сильные нисходящие потоки, текущие на восток со скоростью до 10 метров в секунду, когда достигают поверхности. В конце 2010 года, что эквивалентно ранней весне в северном полушарии Титана, в районах экваториальной пустыни Титана наблюдалась серия метановых бурь.

Из-за эксцентриситета орбиты Сатурна Титан примерно на 12% ближе к Солнцу летом в южном полушарии, что делает южное лето короче, но жарче, чем северное. Эта асимметрия может способствовать топологическим различиям между полушариями — в северном полушарии гораздо больше углеводородных озер. Озера Титана в основном спокойные, с небольшим количеством волн или ряби; однако « Кассини » обнаружил свидетельства увеличения турбулентности в течение лета в северном полушарии, предполагая, что приземные ветры могут усиливаться в определенное время года на Титане. Кассини также видел волны и рябь .

Метановый дождь и озера

Результаты исследования «

Гюйгенс» указывают на то, что атмосфера Титана периодически проливает на поверхность Луны жидкий метан и другие органические соединения. В октябре 2007 года наблюдатели отметили увеличение кажущейся непрозрачности облаков над экваториальным районом Ксанаду , что наводит на мысль о «метановой мороси», хотя это не было прямым доказательством дождя. Однако последующие изображения озер в южном полушарии Титана, сделанные за год, показывают, что они увеличены и заполнены сезонными углеводородными дождями. Возможно, участки поверхности Титана могут быть покрыты слоем толинов , но это не подтверждено. Присутствие дождя указывает на то, что Титан может быть единственным телом Солнечной системы помимо Земли, на котором могут образовываться радуги . Однако, учитывая крайнюю непрозрачность атмосферы для видимого света, подавляющее большинство любых радуг будет видно только в инфракрасном диапазоне.

Количество метановых озер, видимых около южного полюса Титана, явно меньше, чем количество наблюдаемых около северного полюса. Поскольку южный полюс в настоящее время находится летом, а северный — зимой, возникает гипотеза, что метан выпадает на полюса зимой и испаряется летом. Согласно статье Тэцуи Токано из Кельнского университета, циклоны, вызываемые этим испарением и вызывающие дождь, а также ураганные ветры со скоростью до 20 м / с (45 миль в час), как ожидается, будут формироваться над большими северными морями (Kraken Mare, Ligeia Mare, Punga Mare) только северным летом, продолжительностью до десяти дней. На сегодняшний день ни на одном из озер Титана волн не наблюдалось; однако расчеты показывают, что, поскольку северное полушарие, где расположено большинство озер, вступает в длительное титановое лето, скорость ветра может увеличиться до 3 км / ч, уровня, достаточного для возникновения волн.

Тираж

Вращающийся вихрь над южным полюсом Титана

Моделирование глобального ветра, основанное на данных о скорости ветра, сделанных Гюйгенсом во время его спуска, позволило предположить, что атмосфера Титана циркулирует в одной огромной ячейке Хэдли . Тёплый газ поднимается в южном полушарии Титана, где было лето во время спуска Гюйгенса , и опускается в северном полушарии, что приводит к высокогорному потоку газа с юга на север и низкому потоку газа с севера на юг. Такая большая ячейка Хэдли возможна только в медленно вращающемся мире, таком как Титан. Ячейка межполюсной ветровой циркуляции, по-видимому, сосредоточена в стратосфере; моделирование предполагает, что он должен меняться каждые двенадцать лет, с трехлетним переходным периодом, в течение года Титана (30 земных лет). Эта ячейка создает глобальную полосу низкого давления — что, по сути, является разновидностью межтропической зоны конвергенции Земли (ITCZ). Однако, в отличие от Земли, где океаны ограничивают ITCZ ​​тропиками, на Титане зона перемещается от одного полюса к другому, унося с собой метановые дождевые облака. Это означает, что можно сказать, что на Титане, несмотря на низкие температуры, тропический климат.

В июне 2012 года «Кассини» сфотографировал вращающийся полярный вихрь на южном полюсе Титана, который, по мнению группы визуализации, связан с «полярным колпаком» — областью плотной высотной дымки, наблюдаемой над северным полюсом с момента прибытия зонда в 2004 году. полушария теперь меняют сезоны после равноденствия 2009 года, когда южный полюс вступает в зиму, а северный — в лето, предполагается, что этот вихрь может означать формирование нового южного полярного колпака.

Облака

Титан — Северный полюс — облачная система изображена в ложных цветах. Титан — Южный полюс — деталь вихря

Облака Титана, вероятно, состоящие из метана , этана или другой простой органики, рассеяны и изменчивы, подчеркивая общую дымку.

В сентябре 2006 года « Кассини» сфотографировал большое облако на высоте 40 км над северным полюсом Титана. Хотя известно, что метан конденсируется в атмосфере Титана, облако, скорее всего, было этаном, поскольку обнаруженный размер частиц составлял всего 1–3 мкм, и этан также может замерзать на этих высотах. В декабре » Кассини» снова наблюдал облачный покров и обнаружил метан, этан и другие органические вещества. Облако было более 2400 км в диаметре и все еще было видно во время следующего пролета месяц спустя.

Одна из гипотез состоит в том, что в настоящее время идет дождь (или, если достаточно прохладно, идет снег) на северном полюсе; нисходящие потоки в высоких северных широтах достаточно сильны, чтобы вытеснять органические частицы на поверхность. Это были самые убедительные доказательства давно предполагаемого «метанологического» цикла (аналогичного гидрологическому циклу Земли ) на Титане.

Облака также были обнаружены над южным полярным регионом. Хотя обычно он покрывает 1% диска Титана, наблюдались вспышки, при которых облачный покров быстро расширялся до 8%. Одна из гипотез утверждает, что южные облака образуются, когда повышенный уровень солнечного света во время титановского лета вызывает подъем атмосферы, что приводит к конвекции . Это объяснение осложняется тем фактом, что образование облаков наблюдалось не только после летнего солнцестояния, но и в середине весны. Повышенная влажность метана на южном полюсе, возможно, способствует быстрому увеличению размера облаков. В южном полушарии Титана было лето до 2010 года, когда орбита Сатурна, управляющая движением Луны, наклонила северное полушарие к Солнцу.

При смене сезонов ожидается, что этан начнет конденсироваться над южным полюсом.

Метановые облака Титана (анимация; июль 2014 г.).

Исследовательские модели, которые хорошо согласуются с наблюдениями, предполагают, что облака на Титане группируются в предпочтительных координатах и ​​что облачный покров зависит от расстояния от поверхности в разных частях спутника. В полярных регионах (выше 60 градусов широты ) широко распространенные и постоянные этановые облака появляются в тропосфере и над ней; на более низких широтах в основном метановые облака встречаются на расстоянии от 15 до 18 км, и они более спорадические и локализованные. В летнем полушарии частые, толстые, но спорадические метановые облака, кажется, группируются около 40 °.

Наземные наблюдения также показывают сезонные колебания облачности. В течение 30 лет орбиты Сатурна облачные системы Титана проявляются в течение 25 лет, а затем исчезают в течение четырех-пяти лет, прежде чем появятся снова.

Кассини также обнаружил высотные белые облака перистого типа в верхних слоях атмосферы Титана, вероятно, образованные из метана.

Хотя на Титане еще не наблюдалось никаких свидетельств молниеносной активности, компьютерные модели предполагают, что облака в нижней тропосфере Луны могут накапливать достаточно заряда, чтобы генерировать молнии с высоты примерно 20 км. Присутствие молний в атмосфере Титана будет способствовать производству органических материалов. Кассини не обнаружил какого-либо значимого сигнала молнии в атмосфере Титана, хотя молния все еще могла присутствовать, если она была слишком слабой для обнаружения. Недавнее компьютерное моделирование показало, что при определенных обстоятельствах стримерные разряды , ранние стадии разрядов молний, ​​могут формироваться на Титане.

Ссылки

Спутник Титан: описание, фото, поиски жизни

Солнечная система > Система Сатурн > Спутники > Титан

Титаны повелевали Землей и стали прародителями олимпийских богов. Именно поэтому крупнейший спутник Сатурна назвали Титаном. Занимает 2-е место по величине в системе и превышает по объему Меркурий.

Титан – единственный спутник Сатурна, наделенный плотным атмосферным слоем, что долгое время мешало изучить поверхностные особенности. Сейчас располагаем доказательствами наличия жидкости на поверхности.

Обнаружение и имя

В 1655 году Христиан Гюйгенс заметил спутник. На это открытие его вдохновили находки Галилея возле Юпитера. Поэтому в 1650-х гг. он занялся разработкой своего телескопа. Сначала его называли просто Спутник Сатурна. Но позже Джованни Кассини найдет еще 4, поэтому его именовали по позиции – Сатурн IV.

Телескоп, с которым Уильям Гершель наблюдал за Ураном

Современное наименование досталось от Джона Гершеля в 1847 году. В 1907 году Хосел Комас Сола отслеживал потемнение Титана. Это эффект, когда центральная часть планеты или звезды кажется намного ярче края. Это стало первым сигналом к обнаружению атмосферы на спутнике. В 1944 году Джерард Койпер применил спектроскопический прибор и нашел метановую атмосферу.

Размер, масса и орбита

Сравнение размеров Земли, Луны и Титана

Радиус – 2576 км (0. 404 земного), а масса спутника Титана – 1.345 х 1023 кг (0.0255 от земной). Средняя удаленность составляет 1 221 870 км. Но эксцентриситет в 0.0288 и наклон орбитальной плоскости в 0.378 градуса привели к тому, что спутник приближается на 1 186 680 км и отдаляется на 1 257 060 км. Выше представлено фото, где сравниваются размер Титана, Земли и Луны.

Таким образом вы узнали, спутником какой планеты является Титан.

Основные параметры спутника Титан

Сведения об открытии
Дата открытия25 марта 1655
ПервооткрывателиХристиан Гюйгенс
Орбитальные характеристики
Большая полуось1 221 870 км
Эксцентриситет0,0288
Период обращения15,945 дня
Наклонение0,34854°
СпутникСатурна
Физические характеристики
Диаметр5152 км
Площадь поверхности83 млн. км2
Масса1,3452·1023 кг
Плотность1,8798 г/см3
Альбедо0,22

На орбитальный пролет Титан тратит 15 дней и 22 часов. Орбитальный и осевой периоды синхроничны, поэтому пребывает в гравитационном блоке (повернут к планете одной стороной).

Состав и поверхность

Титан отличается большей плотностью из-за гравитационного сжатия. Его показатель в 1.88 г/см3 намекает на равное соотношение водяного льда и каменистого материала. Внутри делится на слои со скалистым ядром, охватывающим 3400 км. Исследование Кассини в 2005 году намекнуло на возможное присутствие подземного океана.

Полагают, что жидкость Титана состоит из воды и аммиака, что позволяет фиксировать жидкое состояние даже при температурной отметке в -97°С.

Спутник планеты Сатурн -Титан

Этот спутник является крупнейшим среди тех, которые есть у Сатурна. Также Титан занимает вторую позицию среди спутников в нашей системе, уступая первое место только Ганимеду, вращающемуся вокруг Юпитера. Также спутник Титан является единственным космическим объектом Солнечной системы, исключая Землю, на котором точно есть вода в жидком состоянии. Титан единственный спутник в нашей системе, у которого есть достаточно плотная атмосфера. Спутник Сатурна был открыт первым среди прочих лун этого газового гиганта. Подтверждение его существования было получено в 1655 году во время обнаружения голландским астрономом Христианом Гюйгенсом.

Размеры спутника и особенности рельефа

Космический объект, вращающийся вокруг Сатурна, имеет диаметр 5152 км, это примерно на 50 процентов больше, чем у Луны. В то же время масса Татана превышает массу нашего естественного спутника на 80 процентных пунктов. Спутник Сатурна больше, чем планета Меркурий, уступая ей только по массе. По силе тяжести спутник Титан уступает Земле, этот показатель равен всего 1/7 от земного. В то же время масса Титана равняется 95 процентам от веса всех лун газового гиганта.

Спутник Титан отличается ледяной корой, которая укрывает практически всю поверхность. Ландшафт покрывают органические осадочные вещества. Рельеф геологически молодой и ровный, если не брать в расчёт небольшое число горных хребтов и кратеров. На поверхности Титана обнаружены криовулканы. Из-за плотной атмосферы, которая окружает спутник, ученым долгое время не удавалось разглядеть ландшафт Титана. Ситуация изменилась в момент прибытия к Сатурну автоматического аппарата «Кассини» в 2004 году.

По преимуществу состав атмосферы представлен азотом, а также небольшим объемом метана с этаном, наличие которых приводит к образованию облаков. Именно они являются причиной осадков на спутнике, которые выпадают в жидком или твердом виде. Поверхность спутника имеет ряд озер, которые наполнены метан-этановым составом. Давление возле поверхности спутника почти в 1.5 раз больше, чем на Земле. Поверхность Титана прогревается до -170 градусов.

Низкая температура Титана, тем не менее, позволяет сопоставить его с нашей планетой, когда она пребывала на ранних стадиях формирования. В то же время не исключается возможность обнаружения простых форм жизни на поверхности или под ней, к примеру, в подземном водоеме, условия расположения которого более комфортны, чем на ледяном ландшафте спутника.

Открытие спутника Титан

Титан был впервые обнаружен Христианом Гюйгенсом, 1655 году. На это открытие астронома и математика вдохновил Галилей, поэтому Гюйгенс, которому помогал его брат, приступил к созданию телескопа с апертурой в 57 мм. Его кратность позволяла увеличить объекты в 50 раз. Сконструированный телескоп позволил Гюйгенсу наблюдать за различными планетами в Солнечной системе. Именно у Сатурна исследователю удалось обнаружить яркий объект, который проходил полный круг вокруг газового гиганта за 16-тидневный период.

После совершения нескольких оборотов, когда кольца планеты практически не влияли на точность наблюдений, астроном смог подтвердить свою находку. После этого ученый решил зашифровать наблюдение анаграммой admovere oculis distantia sidera nostris, vvvvvvvcccrrhnbqx. Письмо с этой строкой получил Джон Валлис в июле 1655 года. Расшифровкой анаграммы послужил следующий текст – «спутник обращается вокруг Сатурна за 16 дней и 4 часа».

Спутник Сатурна долгое время не имел собственного названия. Некоторые ученые решили называть его «Гюйгенсовым спутником». Но после того, как Кассини доказал существование еще четырех спутников газового гиганта, открытую Гюйгенсом луну начали называть Saturn IV. Это обозначение связано с тем, что спутник занимает четвертую позицию от своей планеты. Но уже 1789 году подобный метод наименования пришлось упразднить, так как были найдены новые спутники, некоторые из которых были более близко к планете, чем открытые ранее объекты.

Обозначение, которым мы пользуемся сегодня, было предложено Джоном Гершелем, сыном известного астронома. Он предложил вариант обозначить семь спутников Сатурна, которые были известны на тот момент, именами титанов из древнегреческой мифологии.

Вращение спутника Титана

Орбита Титана равняется 1221870 км. Это показывает, что спутник расположен за пределами колец газового гиганта, последнее из которых находится на расстоянии в ¾ млн. км от его поверхности. Ближайшие спутники расположены на расстоянии в 242 тыс. км и 695 тыс. км от Титана. Титан и Гиперион находятся в орбитальном резонансе с соотношением 3 к 4. Титан успевает сделать полный пролет по орбите Сатурна за 15 дней и 22 часа, а его средняя скорость вращения находится в пределах 5,57 км/с. У орбиты Титана отмечается наличие эксцентриситета, который составляет 0.02. Орбита имеет отклонение от экватора газового гиганта на 0.348 градуса.

Как и в случае с Луной, спутник вращается синхронно с планетой, что обусловлено приливными силами Сатурна. Это показывает, что спутник вращается вокруг оси и вокруг планеты с одинаковым периодом, поэтому Титан всегда развернут к Сатурну одной стороной. Благодаря наклону оси вращения Сатурна в 26,73 градусов происходит постоянная смена времен года не только на планете, но и на спутниках. Вокруг Солнца Сатурн делает оборот за 30 лет. Последний летний сезон на территории южного полушария на Титане завершился в 2009 году.

Центр массы между спутником и планетой находится всего в 30000 метров от ее собственного центра. Это обусловлено огромной разницей массы между космическими телами. По этой причине Титан практически не оказывает влияния на планету.

Долгое время астрономы приходили к мнению, что спутник имеет диаметр 5550 км. В этом случае он мог бы стать первым среди спутников в Солнечной системе. Тем не менее, исследовательский аппарат «Вояджер-1», сделавший снимки спутника, продемонстрировал наличие высокоплотной атмосферы, которая не позволяла ранее в точности определиться с размерами спутника.

По своему диаметру, массе и показателю плотности, спутник похож на луны Юпитера — Ганимед и Каллисто. Масса Титана на 4/5 превышает массу Луны, а его радиус наполовину больше, чем у естественного спутника Земли. Спутник имеет среднюю плотность на уровне 1,88 г/см³, которая является самой большой среди прочих лун Сатурна. Сегодня продолжаются споры о том, каким образом произошло формирование Титана. Имело ли место влияние пылевого облака, от которого был сформирован газовый гигант, или Титан был притянут гравитацией планеты уже в более поздний период. Именно благодаря последней теории удается объяснить, почему так неравномерно распределяется масса среди спутников Сатурна. Титан отличается довольно крупными размерами, поэтому он способен поддерживать высокую температуру ядра, что обеспечивает геологическую активность.

Структура спутника Титан

Спутник представляет собой сферу, которая на 50% состоит изо льда, а еще на 50% из горных пород. Состав структуры спутника делает его в значительной степени похожим на Ганимед, Каллисто или Тритон. В то же время отличием его от указанных лун является структура плотной атмосферы.

Титан по своим габаритам похож на Меркурий или Ганимед, но у него также есть обширная атмосфера, толщина которой достигает 400 км. Современные исследования позволяют говорить о том, что она составлена азотом, который присутствует в атмосфере на уровне 95 процентов. Поэтому на поверхность спутника действует давление, на 1.5 раза превышающее атмосферу Земли. Метан, который есть в атмосфере, может запускать процесс фотолиза в верхнем слою. Спутник Сатурна является единственным среди присутствующих в Солнечной системе, рельеф которого невозможно разглядеть с помощью оптического диапазона.

Сегодня в научном сообществе не успело сложиться единое мнение о том, откуда возникла атмосфера Титана. Существует несколько разных теорий, каждая из которых сталкивается с серьезными контраргументами. Один из вариантов рассматривает возможность того, что первоначально спутник имел аммиачную атмосферу. Но со временем произошел процесс дегазации Титана, которому активно помогало ультрафиолетовое излучение. Под его воздействием аммиачная атмосфера была разложена на азот и водород, которые стали в последующем молекулами N2 и h3. Азот, имеющий большую массу, опустился ниже, а водород начал улетучиваться в космос ввиду низкой гравитации спутника.

Но ученые, не поддерживающие данную теорию, отмечают, что такой процесс может происходить только в том случае, если космический объект имеет высокую температуру, чтобы обеспечить процесс дифференциации недр на твердое ядро и ледяной покров. Но полученные данные с аппарата «Кассини» показывают, что структура Титана не имеет насколько четкого подразделения на слои.

Согласно другой теории сохранение азота могло быть связано с периодом, когда спутник только находился на стадии формировки. Но в этом случае в атмосфере должен быть аргон-36, который участвовал в образовании планет и спутников в Солнечной системе. Но исследования показывают, что этот изотоп представлен в незначительном количестве.

Одна из публикаций журнала Nature Geoscience содержит статью с теорией о том, что Титан получил свою атмосферу ввиду интенсивной кометной бомбардировки, имевшей место свыше 4 млрд. лет назад. Как заявлено авторами теории, образование азота из аммиачной атмосферы возможно при ударении тел о рельеф спутника. Такие столкновения происходят на высокой скорости, а в местах, куда падают кометы, существенно идет вверх температура, а также многократно увеличивается давление. По этой причине становится возможным протекание необходимой реакции между элементами. Чтобы проверить свою теорию, ученые воспользовались лазерными пушками, которыми была проведена бомбардировка застывшего аммиака золотыми и платиновыми снарядами. Во время опыта удалось продемонстрировать, что в момент столкновения аммиак разлагается на составные компоненты в виде водорода и азота. Ученые пришли к выводу, что интенсивная бомбардировка поверхности спутника в древности привела к высвобождению 300 квадриллионов тонн азота. Такого объема вещества, как они считают, хватает для создания существующей атмосферы спутника.

Недавние исследования потерь атмосферы спутника в сравнении с первоначальным уровнем удалось провести благодаря сравнению изотопов азота. Их соотношение примерно в 4 раза выше, чем на нашей планете. Это показывает, что уровень первозданной атмосферы Титана был приблизительно в 30 раз больше, чем сегодня. К такому выводу удалось прийти по причине того, что небольшая масса изотоп 14N должна приводить к его быстрой потере.

Атмосфера Титана

Атмосфера Титана удалена от его поверхности примерно в 10 раз выше, чем в случае с земной атмосферой. В частности, тропосфера находится на уровне 35 км. До 50 км от поверхности располагается тропопауза. В этом слое температурный режим остается стабильным, после чего начинается постоянный нагрев атмосферы. Возле поверхности планеты зафиксирована температура на уровне -180 градусов по Цельсию, но при подъеме с поверхности она повышается и достигает -121 градуса. Структура ионосферы спутника значительно сложнее земной. Основной ее массив отмечается на уровне 1200 км над поверхностью. Ученое сообщество было немало удивлено открытием второго слоя ионосферы, залегающего на расстоянии в 40-140 км над поверхностью.

Единственными телами в солнечной системе, которые обладают плотной атмосферой и имеют большое содержание азота, выступает спутник Сатурна и Земля. Состав атмосферы на Титане включает примерно 98 процентов азота, и лишь менее двух процентов метана и аргона. Во время исследований удалось обнаружить диацетилен, метилацетилен, цианоацетилен, гелий и другие компоненты. Но атмосфера Титана практически лишена свободного кислорода.

У спутника Сатурна практически нет магнитного поля, поэтому атмосфера постоянно подвергается влиянию солнечных ветров. В то же время она разрушается космическим и солнечным излучением, что приводит к разложению азота и метана на углеводородные радикалы. Из этих элементов создается ряд сложных соединений, к которым относят бензол.

Климат Титана

Поверхность Титана имеет температуру в пределах -180 градусов. Плотная и непрозрачная атмосфера приводит к тому, что разница температуры на экваторе и полюсах незначительна. Такая низкая температура в связке с высоким давлением не позволяет таять ледяному покрову, поэтому в атмосфере очень мало жидкости. Высокие слои демонстрируют существенное содержание метана. Его наличие должно было стать причиной процессов, запускающих парниковый эффект, что должно было бы повысить температуру на Титане. Но Титан окутан оранжевым туманом, в котором содержатся молекулы органических соединений, что приводит к поглощению солнечных лучей. Через этот туман проходят только инфракрасные лучи, поэтому на Титане создались условия антипарникового эффекта, который не дает повысить температуру над поверхностью.

Порывы ветра на спутнике не обладают достаточной силой. Обычно наблюдается ветер со скоростью в 0,3 м/с. На большой высоте возможно изменение направления ветра. На удалении в 10 км от поверхности ветер значительно усиливается. Здесь скорость порывов может составлять 30 м/с, поэтому возникает дифференциальное вращение. При достижении высоты в 120 км над спутником отмечен высокий уровень турбулентности. Такие данные были получены еще в 1980-х, когда к Сатурну был отправлен первый «Вояджер». Но самым ошеломляющим открытием стало то, что на высоте в 80 км над поверхностью спутника существует зона штиля. Такое невероятное явление остается без объяснения.

Информация, которую удалось получить во время спуска зонда «Гюйгенс», была использована для создания модели движения атмосферной массы над спутником. После проведенных вычислений ученые получили ячейку Хадли. Она характеризуется тем, что теплый воздух летом переносится с юга на север, где после остывания он возвращается на южную сторону. Период смены циркуляции происходит раз в 14.5 лет.

Облачность на Титане

Благодаря конденсации метана на высоте в несколько десятков км образуются облака. По данным, которые удалось получить «Гюйгенсу», показатель относительной влажности метана увеличивается в зависимости от высоты. У поверхности его значение находится в пределах 45%, а на высоте 7-8км повышается до 100%. В то же время снижение содержания метана происходит в обратном порядке. На высоте в 16 км замечены разряженные облака, которые состоят из метана и азота. На поверхности Титана может постоянно выпадать изморозь, компенсация которой происходит под действием испарения.

Во время пролета над поверхностью Титана в 2006 году аппарат «Кассини» запечатлел наличие громадного облака, которое расположилось на высоте 40 км. Ученым давно известно о возможности метана формировать облака, но в этом случае скопление газа было представлено этаном, так как размеры частиц указывали на него. К тому же, именно этан может быть конденсирован на такой высоте. Также космический зонд нашел облака над полюсом, которые представлены метаном, этаном и другими органическими соединениями. Диаметр облака был равен 2400 км. Повторно облако было заснято уже через месяц, когда зонд «Кассини» встретил его снова на том же месте. Исследователи делают предположение о том, что в тот момент над полюсом спутника шел дождь или выпал снег, если температурный режим был достаточно низким.

В различное время фиксировались скопления облаков над южным полушарием. Они занимали примерно 1 процент поверхности, но этот показатель может повышаться до 8 процентов. Различия можно объяснить тем, что в южной части спутника в тот момент времени был летний сезон, поэтому там происходил подогрев атмосферы. В подобном случае наблюдается способность метана к образованию облачного покрова, хотя уровень влажности этана равен 100%. В сентябре 2010 года исследователи приступили к анализу снимков космического зонда «Кассини», после чего они сделали выво

Путешествие по нашей вселенной: ТИТАН

      Интересной темой для обсуждения Титана является несомненно климат спутника. Температура у поверхности Титана составляет в среднем −180 °С. Из-за плотной и непрозрачной атмосферы разница температуры между полюсами и экватором составляет всего 3 градуса. Такие низкие температуры и высокое давление противодействуют таянию водяного льда, вследствие чего в атмосфере практически не содержится воды. У поверхности воздух почти полностью состоит из азота, а при подъеме концентрация азота уменьшается,  а увеличивается содержания этана C2H6 и метана CH4. На высоте 8-16 км относительная влажность газов повышается до 100 % и конденсируется в разряженные метановые и этановые облака. Давление на Титане достаточное для поддержания этих двух элементов не в газообразном, как на Земле, состоянии, а в жидком. Время от времени, когда облака накапливают достаточную влагу, на поверхность Титана, подобно Земным осадком, падают этано-метановые дожди и образовывают целые реки, моря, а то и океаны из жидкого «газа». В марте 2007 года, во время близкого сближения со спутником, аппарат «Кассини» обнаружил в районе северного полюса несколько гигантских озёр, крупнейшее из которых достигает в длину 1000 км и по площади сравнимы с Каспийским морем. Согласно исследованиям зонда и компьютерным расчетам такие озера состоят из углеродо-водородных элементов, таких как этан C2H6 -79%, метан CH4 -10%, пропан C3H8 -7-8%, а также небольшое содержание цианида водорода 2-3 % и около 1% бутилена. Такие озера и моря, при земном атмосферном давлении (100 кПа или 1 атм), за считанные секунды рассеялись и превратились бы в газовые облака. Некоторые газы, такие как пропан и этан остались бы внизу, потому что они тяжелее воздуха, а метан сразу поднялся бы  вверх и рассеялся в атмосфере. На Титане же совсем по другому. Низкие температуры и давление в 1,5 раза выше Земного, поддерживают эти вещества в достаточной плотности для жидкого состояния. Учеными не исключается тот факт, что на спутнике Сатурна в таких морях и озерах вполне может существовать жизнь. На Земле жизнь образовалась за счет взаимодействия и активности жидкой воды, на Титане же вместо воды вполне может служить этан и метан. Понятно речь идет не о крупных и даже мелких животных, а об микроскопических, простейших организмах. Например бактерий, которые поглощают молекулярный водород и питаются  ацетиленом и выделяют при этом метан. Как Земные животные вдыхают кислород и выдыхают углекислый газ.
      Ветер на поверхности спутника очень слабый его скорость не более 0,5 м/c, однако при подъеме он усиливается. Уже на высоте 10-30 км ветра дуют со скоростью 30 м/с и их направление совпадает с направлением вращения спутника. На высоте 120 км от поверхности ветер переходит в мощнейшие вихревые бури и ураганы скорость которых поднимается до 80-100 метров в секунду.

Обзор панорамы Титана в представлении художника. Озеро из метана, окруженное скалистыми

горными структурами имеет темно-желтый или светло-коричневый цвет и красиво гармонирует

с  небом оранжевого оттенка, как синее море — с голубой атмосферой Земли

Главными элементами в обороте и взаимодействия атмосферы служит метан и этан, 
которые могут образовываться в недрах Титана и выбрасываться в воздух при 
извержении вулканов. В  нижних слоях атмосферы они конденсируется в жидкость
и образует облака, а затем выпадает на поверхность в качестве метановых и этановых дождей 

Погода Титан на 10 дней


Погода на 10 дней Титан

8 декабря, вторник

Время

Прогноз

Ветер

Осадки

Давление

Влажность

300

1°

дождь со снегом

0. 5 мм

1023

99%

600

1°

дождь со снегом

0.3 мм

1023

99%

900

1°

дождь со снегом

0.3 мм

1024

100%

1200

1°

дождь со снегом

0.3 мм

1025

99%

1800

0°

пасмурно

0. 2 мм

1025

99%

2100

-1°

пасмурно

0.2 мм

1026

98%

Солнце: Долгота дня 01:49
Восход 11:43 | Закат 13:32

Луна: Последняя четверть

9 декабря, среда

300

-4°

пасмурно

0.2 мм

1026

96%

900

-6°

пасмурно

0. 1 мм

1026

98%

1200

-4°

облачно

0.1 мм

1026

96%

1500

-3°

пасмурно

0.1 мм

1026

97%

1800

-3°

облачно

0 мм

1024

98%

2100

-6°

облачно

0 мм

1024

98%

Солнце: Долгота дня 01:39
Восход 11:48 | Закат 13:28

Луна: Последняя четверть

10 декабря, четверг

300

-6°

облачно

0 мм

1023

96%

600

-5°

пасмурно

0.2 мм

1022

97%

1200

-4°

небольшой снег

0. 3 мм

1021

97%

1500

-4°

небольшой снег

0.3 мм

1021

97%

1800

-4°

небольшой снег

0.5 мм

1021

97%

2100

11 декабря, пятница

300

-4°

небольшой снег

0.3 мм

1023

97%

600

-6°

облачно

0 мм

1023

98%

900

-6°

облачно

0 мм

1023

98%

1200

-6°

облачно

0 мм

1024

98%

1500

-7°

облачно

0 мм

1024

98%

1800

-6°

пасмурно

0 мм

1024

99%

2100

-4°

пасмурно

0 мм

1023

98%

Солнце: Долгота дня 01:20
Восход 11:59 | Закат 13:19

Луна: Старая луна

12 декабря, суббота

300

-5°

пасмурно

0 мм

1023

97%

600

-6°

пасмурно

0 мм

1023

97%

900

-7°

пасмурно

0 мм

1023

97%

1200

-7°

облачно

0 мм

1024

97%

1500

-7°

облачно

0 мм

1024

97%

1800

-7°

облачно

0 мм

1024

98%

2100

-7°

пасмурно

0 мм

1024

98%

Солнце: Долгота дня 01:09
Восход 12:04 | Закат 13:14

Луна: Старая луна

13 декабря, воскресенье

300

-7°

пасмурно

0 мм

1024

97%

600

-8°

облачно

0 мм

1024

97%

900

-7°

облачно

0 мм

1024

96%

1200

-8°

облачно

0 мм

1025

93%

1500

-8°

облачно

0 мм

1025

92%

1800

-8°

малооблачно

0 мм

1025

90%

2100

-8°

малооблачно

0 мм

1026

90%

Солнце: Долгота дня 00:59
Восход 12:10 | Закат 13:09

Луна: Новолуние

14 декабря, понедельник

300

-9°

ясно

0 мм

1026

91%

600

-9°

ясно

0 мм

1026

92%

900

-9°

ясно

0 мм

1025

92%

1200

-10°

ясно

0 мм

1025

92%

1500

-10°

малооблачно

0 мм

1024

94%

1800

-10°

облачно

0 мм

1023

94%

2100

-10°

облачно

0 мм

1022

96%

Солнце: Долгота дня 00:47
Восход 12:16 | Закат 13:04

Луна: Новолуние

15 декабря, вторник

300

-8°

пасмурно

0 мм

1021

97%

600

-7°

пасмурно

0 мм

1020

96%

900

-7°

пасмурно

0 мм

1019

95%

1200

-8°

пасмурно

0 мм

1019

96%

1500

-9°

пасмурно

0 мм

1018

95%

1800

-9°

пасмурно

0 мм

1018

94%

2100

-10°

облачно

0 мм

1017

93%

Солнце: Долгота дня 00:34
Восход 12:23 | Закат 12:58

Луна: Новолуние

16 декабря, среда

300

-10°

переменная облачность

0 мм

1018

89%

600

-10°

ясно

0 мм

1018

91%

900

-8°

переменная облачность

0 мм

1019

94%

1200

-8°

небольшой снег

0.3 мм

1021

95%

Взаимодействие титана и его сплавов с газами » Все о металлургии

20.01.2015


В связи с высокой активностью титан и его сплавы в той или иней мере взаимодействуют с газами, входящими в состав атмосферы, а также с продуктами сгорания топлива, взаимодействие титана и его сплавов с азотом начинается при довольно высоких температурах. При нагреве до 825-850° С на поверхности титана не обнаруживается даже следов нитридной пленки. Выше 850° С поверхность титана тускнеет, что обусловлено образованием на поверхности тонкой нитридной пленки.
С кислородом титан и его сплавы более интенсивно, чем с азотом. При низких температурах окисление протекает очень медленно, но с повышением температуры скорость окисления резко возрастает. Особенно интенсивно технический титан взаимодействует с кислородом при температурах выше 700° С. В процессе окисления на поверхности металла образуется окисная пленка, состоящая, по существу, из рутила а под ней раствор кислорода в титане, концентрация кислорода в котором уменьшается по мере удаления от поверхности в глубь металла.
В воздухе всегда содержатся пары воды, с которыми титан взаимодействует по реакции Ti+Н2О→TiO2+h3+[Н]т1, где [H]т1 — водород, абсорбированный титаном. Таким образом, при этом взаимодействии на поверхности металла образуются окалина и водород, который частично молезуется и уходит в атмосферу, а остальная его часть переходит в титан. Образовавшаяся по этой реакции на поверхности титана окалина постепенно растворяется в нем, образуя газонасыщенный слой. Взаимодействие титана с водяным паром начинается при сравнительно низких температурах, но получает интенсивное развитие лишь при температурах выше 800—850° С, причем содержание водорода в металле существенно возрастает и может превысить допустимые пределы. Окисление титана в парах воды происходит более интенсивно, чем в чистом кислороде в связи с тем, что при взаимодействии титана с кислородом образуется плотная окисная пленка, а при взаимодействии с водяным паром — несплошная пленка. Нарушение сплошности окисной пленки обусловлено одновременной с окислением абсорбцией водорода.
При нагреве титана и его сплавов на воздухе они взаимодействуют с кислородом и парами воды, а азот не реагирует с металлом из-за меньших скоростей взаимодействия. Полагают, что примыкающий к поверхности титана слой, который образуется при нагреве на воздухе, так же как и при окислении, состоит, по существу, из рутила. Под слоем рутила лежит слой титана, обогащенный кислородом. В газонасыщенном слое выделяют альфированный и переходный слой. Альфированный слой отличается по структуре от основного металла повышенным содержанием α-фазы, что легко выявить металле графическим анализом. Переходный слой по микроструктуре заметно не отличается от основного металла, о его присутствии и глубине проникновения можно судить по более высокой микротвердости по сравнению с основным металлом.
С повышением температуры и увеличением продолжительности выдержки толщина газонасыщенного слоя титана возрастает (рис. 77), особенно интенсивно выше 800° С. Титановые сплавы окисляются при нагреве на воздухе в меньшей степени, чем титан. Интенсивность окисления промышленных титановых α+β-сплавов возрастает с увеличением содержания в них β-стабилизаторов.

О толщине окисной пленки на поверхности титана и его сплавов можно приближенно судить по ее цвету. В табл. 26 приведены цвета «побежалости» титана после окисления на воздухе в течение 1 ч при разных температурах и приближенная толщина окисной пленки, соответствующая тому или иному цвету.
При нагреве титана и его сплавов на воздухе происходит наводороживание, которое начинается при температурах 500—600° С и интенсивно развивается выше 800—900° С. Интенсивность наводороживания возрастает с увеличением влажности воздуха (рис. 78).
При нагреве титановых сплавов до температур ниже Aс3 скорость окисления сравнительно мало зависит от состава печной атмосферы. При температурах от 800° С до Aс3 толщина альфированного слоя при нагреве в электрической и газовой печах незначительно изменяется с увеличением выдержки и составляет 0,05—0,2 мм.

При температурах выше Ас3 интенсивность газонасыщения титана и его сплавов при нагреве в газопламенных печах значительно больше, чем в электрических (рис. 79). При нагреве титановых сплавов при температурах 1000-1100°С в газовой печи, особенно в окислительной атмосфере, толщина альфированного слоя может достигать нескольких миллиметров, в то время как при нагреве в электрических она обычно не превышает одного миллиметра. Интенсивность окисления титановых сплавов можно несколько уменьшить, используя восстановительную атмосферу. Однако и в этом случае толщина альфированных слоев больше, чем при нагреве в электрических печах; к тому же в восстановительной атмосфере происходит интенсивное наводороживание (табл. 27).

Иногда полагают, что для уменьшения наводороживания титана и его сплавов нужно нагревать их не в восстановительной, а в окислительной атмосфере. В действительности это не так; в окислительной атмосфере содержатся пары воды, а с ними титан и его сплавы взаимодействуют весьма интенсивно, что приводит к существенному наводороживанию, хотя и несколько меньшему, чем в восстановительной атмосфере (табл. 27). В электрических печах содержание паров воды значительно меньше по сравнению с газовыми и мазутными, в связи с чем интенсивного наводороживания не происходит. Поэтому титановые полуфабрикаты и заготовки из сплавов, сильно склонных к водородной хрупкости, рекомендуют нaгревать при термической обработке в электрических печах.
Водород по объему полуфабрикатов и заготовок распределяется довольно равномерно; лишь при очень больших сечениях содержание водорода в центре металла может быть меньше, чем в поверхностном слое. Если водород проник в металл, то его можно удалить из металла единственным способом — вакуумным отжигом. Кислород проникает в титан на небольшую глубину, в связи с чем окалину и альфированный слой можно удалить разными способами.

Температура титана — Большая химическая энциклопедия

Титан Grade 2 Температура vs b в разбавленных NaCl и NaBr … [Pg.115]

В реакции используется катализатор пентаоксид ванадия-диоксид титана с неподвижным слоем, который дает хорошую селективность по фталевому ангидриду, при условии, что температура регулируется в относительно узких пределах. Реакцию проводят в паровой фазе при температурах реактора обычно в диапазоне от 380 до 400 ° C. [Стр.332]

Оксид титана (JII), Ti2O3.Фиолетовый, образованный восстановлением TiOj с помощью h3 при высоких температурах. [Pg.400]

В идеале сплав должен быть однородным, но на практике он может содержать сегрегации, например твердую альфа-форму титана. Из-за их различных механических свойств такие сегрегации могут быть источником потертостей, когда компонент эксплуатируется при предельных значениях температуры и напряжения. [Стр.990]

Когда титан растворяется в разбавленной соляной кислоте, образуется фиолетовый раствор, содержащий ионы титана (III).Этот раствор быстро обесцвечивает подкисленный водный перманганат калия при комнатной температуре. Хлорид титана (IV) представляет собой бесцветную ковалентную жидкость, полностью гидролизуемую водой. Хлорид титана (III) образует гидратированные ионы титана (III) в воде и диспропорционирует при нагревании в вакууме. [Pg.424]

Титан играет важную роль в качестве легирующего агента с алюминием, молибденом, марганцем, железом и другими металлами. Сплавы титана в основном используются в самолетах и ​​ракетах, где важны легкая прочность и способность выдерживать экстремальные температуры.[Стр.76]

Титан Алюминий, трифторид бора, диоксид углерода, CuO, галогенуглероды, галогены, PbO, азотная кислота, хлорат калия, нитрат калия, перманганат калия, пар при высоких температурах, вода … [Стр.1212]

Рис. 7. Влияние препарата на распределение пор по размерам (a), дисперсию титана (b) и активность по эпоксидированию циклогексена (c) диоксида титана — SiUca, содержащего 10 мас. % Диоксида титана и прокаленного на воздухе. при 673 К. Образец A, образец низкотемпературного аэрогеля B, образец высокотемпературного аэрогеля C, аэрогель.
Длинноцепочечные сложные эфиры пентаэритрита были получены различными методами. Тетранонаноат получают обработкой метилнонаноата [7289-51-2] и пентаэритрита при повышенных температурах с использованием одного феноксида натрия или тетрапропоксида титана в ксилоле (12). Сложные эфиры PhenoHc, обладающие хорошей антиоксидантной активностью, были синтезированы путем взаимодействия фенолов или длинноцепочечных ауфатических кислот с пентаэритритом или триметилолпропаном (13).[Pg.464]

Сухой хлор вступает в реакцию с большинством металлов в виде горючего в зависимости от температуры. Алюнин, мышьяк, золото, ртуть, селен, теэрий и олово реагируют с сухим CI2 в газообразной или жидкой форме при обычных температурах, углеродистая сталь воспламеняется при температуре около 250 ° C. в зависимости от физической формы и формы титан бурно реагирует с сухим хлором. Влажный хлор очень реактивен из-за соляной кислоты и хлорноватистой кислоты (см. Уравнение 37). Металлы, устойчивые к влажному хлору, включают платину, серебро, тантал и титан.Тантал наиболее устойчив как к сухому, так и к влажному хлору. [Стр.509]

Сухой хлор обладает большим сродством к поглощению влаги, а влажный хлор чрезвычайно агрессивен, разрушая большинство распространенных материалов, кроме HasteUoy C, титана и тантала. Эти металлы защищены от воздействия кислот, образующихся при гидролизе хлора из-за поверхностных оксидных пленок на металле. Тантал является предпочтительным конструкционным материалом для работы с влажным и сухим хлором. Влажный газообразный хлор обрабатывается под давлением с использованием пластиков, армированных стекловолокном.Сталь с резиновым покрытием подходит для влажного газообразного хлора при температуре до 100 ° C. При низких давлениях и низких температурах также используются ПВХ, хлорированный ПВХ и армированные полиэфирные смолы. Политетрафторэтилен (ПТФЭ), поли (винигденфторид) (ПВДЭ) и . .. [Pg.510]

Водный фтористый водород с концентрацией более 60% может обрабатываться в стали при температуре до 38 ° C, при условии, что поток приемлем. В противном случае используются футеровки из МБР или политетрафторэтилена (ПТФЭ). Для всех применений материалы с футеровкой из ПТФЭ или ПТЭЭ подходят до максимальной температуры использования 200 ° C.PTEE также является предпочтительным материалом для прокладок. AHoy 20 или Monel обычно используются для клапанов и насосов. Материалы, неприемлемые для использования в HE, включают чугун, нержавеющую сталь типа 400, закаленную сталь, титан, стекло и кремнеземную керамику. [Стр.198]

Трифторид титана получают растворением металлического титана в плавиковой кислоте (1,2) или пропусканием безводного фтороводорода над тригидратом титана при 700 ° C или перегретым порошком титана (3). Взаимодействие трихлорида титана и безводного фтороводорода при комнатной температуре дает продукт, который может быть очищен сублимацией в высоком вакууме при 930–950 ° C. [Pg.255]

Оксид гафния 30–40 мол.% Керамика из оксида титана (qv) демонстрирует очень низкий коэффициент теплового расширения в диапазоне температур 20–1000 ° C. Керамика из оксида титана с 45–50 мол.% Может быть нагрета до температуры выше 2800 ° C без кристаллографических изменений (48). [Pg.443]

Содержание углерода обычно составляет около 0,15%, но может быть выше в сталях для болтовых соединений и штамповых сталях для горячей обработки. Содержание молибдена обычно составляет от 0,5 до 1,5%, он увеличивает сопротивление ползучести и предотвращает охрупчивание при отпуске при более высоком содержании хрома.В модифицированные стали для повышения стойкости к окислению добавляют сикон, титан и ванадий для стабилизации карбидов при более высоких температурах и никель для снижения чувствительности к надрезам. Большинство хромомолибденовых сталей используются в расплавленном состоянии или в нормализованном и отпущенном состоянии, некоторые из модифицированных марок имеют лучшие свойства в состоянии закалки и отпуска. [Стр.117]

Сплавы с низким коэффициентом расширения. Бинарные сплавы Fe-Ni, а также несколько сплавов типа Fe-Ni-X, где X = Cr или Co, используются из-за их низких коэффициентов теплового расширения в ограниченном диапазоне температур.Другие элементы также могут быть добавлены для обеспечения измененных механических или физических свойств. Распространенные торговые наименования включают Инвар (64% Fe — 36% Ni), F.linvar (52% Fe — 36% Ni — 12% Cr) и суперинвар (63% Fe — 32% Ni — 5% Co). Эти сплавы, имеющие множество промышленных применений, обычно используются при низких (25… 500 ° С) температурах. Исключение составляют автомобильные поршни и компоненты газовых турбин. Эти сплавы пригодны для использования при температуре около 650 ° C, сохраняя при этом низкие коэффициенты теплового расширения. Сплавы 903, 907 и 909 на основе 42% Fe — 38% Ni — 13% Co и с различными количествами ниобия, титана и алюминия являются примерами таких сплавов (2).[Pg.122]


Рабочая температура титана — Большая химическая энциклопедия

Сплавы алюминида титана на основе Ti3 A1 и TiAl представляют интерес как конструкционный материал для высокотемпературных компонентов, особенно в аэрокосмической промышленности. Хорошие механические свойства могут быть достигнуты со сплавами, состоящими из y-TiAl с 3-15 об.% A2-Ti3Al. К недостаткам относятся низкая пластичность и недостаточная стойкость к окислению при рабочих температурах 700-900 ° С [1]. Чтобы улучшить коррозионную стойкость, необходимо фундаментальное понимание окислительного поведения.Образование оксидов на поверхности сплава зависит от температуры, парциального давления кислорода в коррозионной атмосфере и термодинамической активности Ti и A1 в сплавах. [Стр.239]

Наиболее распространенными матрицами являются металлы с низкой плотностью, такие как алюминий и алюминиевые сплавы, а также магний и его сплавы. Некоторая работа проводилась со свинцовыми сплавами, в основном для подшипников, и есть интерес к армированию, например, сплавов на основе титана, никеля и железа для работы при более высоких температурах.Однако проблемы, возникающие при достижении термодинамической стабильности волокон в тесном контакте с металлами, становятся более серьезными по мере повышения потенциальной рабочей температуры, и основная часть опытно-конструкторских работ в настоящее время приходится на легкие сплавы. [Pg.262]

Одним из кандидатов является титановый сплав, армированный нитями SiC / C большого диаметра (см. Главу 4) и изготовленный путем сверхпластического формования / диффузионного соединения. Этот MMC подходит для изготовления колец компрессора с лопастями, валов, уток, компонентов вентилятора или конструктивных стержней для реактивных двигателей.Их использование для деталей, подвергающихся еще более высоким температурам, ограничено реакцией между тибром и матрицей и соображениями окружающей среды. Матрицы из алюминида титана TisAI (или y-TiAl) могут позволить повысить рабочую температуру композитов. [Pg.321]

Следует отметить, что титан aUo5 обычно не подвержен сульфидному растрескиванию под напряжением (SSC) в средах, богатых HjS, сульфидах и / или серосодержащих средах (например, высокосернистых газах / жидкостях для нефтяных скважин). Это присущее SSC сопротивление проистекает из того факта, что образование продуктов коррозии сульфида титана не является термодинамически благоприятным, так что стабильность защитной оксидной поверхностной пленки титана будет преобладать даже при более высоких температурах эксплуатации. В условиях эксплуатации с горячим кислым рассолом устойчивость к SCC, вызванному хлоридом, является более актуальной проблемой для титановых сплавов. [Pg.600]

Х. М. Клирфилд присоединился к Martin Marietta Laboratories в январе 1985 года. С тех пор он в основном исследовал поверхностные и межфазные явления в адгезивном соединении, включая подготовку поверхности титановых сплавов для структурных приложений при высоких рабочих температурах, механизмы соединения отказы, возникающие при высоких температурах, и соединение системы тепловой защиты с внешним баком космического челнока.Кроме того, он исследовал распределение примесей по глубине в кремнии, имплантированном ионами и отожженном лазером. Доктор Клирфилд является руководителем оборудования для анализа поверхности в лаборатории Мартина Мариетта. Недавно доктор Клирфилд присоединился к исследовательскому центру IBM T. J. Watson Research Center. [Pg.449]

В то время как при низких температурах предполагается, что элементы в твердом растворе замещения вносят вклад в атермическую составляющую напряжения течения, а промежуточные элементы — в тепловые барьеры, поскольку с повышением температуры все легирующие частицы становятся более или менее подвижными и ассоциируют себя с атмосферными эффектами в степени, зависящей от диффузии растворенных атомов [Ros73]. Химические эффекты, такие как окисление и коррозия под воздействием горячей соли, могут ограничивать рабочую температуру титанового сплава в одних областях применения, в других — механическое разрушение, такое как высокотемпературная ползучесть, ограничивает диапазон рабочих температур. [Стр.47]

Окисление. Синяя оксидная пленка обычно образуется примерно за 6–10 часов при выдержке не выше 540 ° C (1000 ° F). Ухудшение механических свойств из-за окисления в течение длительного времени и при обычных температурах эксплуатации не наблюдалось. В сильной окислительной среде сопротивление, вероятно, сравнимо с титаном 2 сорта или Ti-6A1-4V.[Стр.198]

Платформы двигателей построены из титановых опор и титановой пленки. Металл предварительно обрабатывают смесью травильных кислот и затем связывают при 175 ° C с помощью Redux 319, чтобы получить требуемую более высокую рабочую температуру. [Pg.306]

Водные среды и морская коррозия. Цирконий обладает отличной коррозионной стойкостью к морской воде, пресной воде, солоноватой воде и другим загрязненным водным потокам и является предпочтительным материалом для теплообменников, конденсаторов и другого оборудования, работающего с этими средами, где он может заменить титано-палладиевые сплавы. В отличие от титана и его сплавов, цирконий обладает высокой устойчивостью к щелевой коррозии. Благодаря высокой коррозионной стойкости к воздействию воды и пара под давлением, низкому поглощению нейтронов (с низким содержанием гафия), хорошей механической прочности и пластичности при рабочих температурах ядерного реактора, а также их способности оставаться стабильными даже после интенсивного излучения, циркониевые сплавы широко используются. в оболочке твэлов, топливных каналах и напорных трубах для … [Pg.776]

Сухой хлор имеет большое свойство абсорбировать влагу, а влажный хлор чрезвычайно агрессивен, разрушая большинство обычных материалов, кроме HasteUoy C, титана и тантала .Эти металлы защищены от воздействия кислот, образующихся при гидролизе хлора из-за поверхностных оксидных пленок на металле. Тантал является предпочтительным конструкционным материалом для работы с влажным и сухим хлором. Влажный газообразный хлор обрабатывается под давлением с использованием пластиков, армированных стекловолокном. Сталь с резиновым покрытием подходит для влажного газообразного хлора при температуре до 100 ° C. При низких давлениях и низких температурах также используются ПВХ, хлорированный ПВХ и армированные полиэфирные смолы. Политетрафторэтилен (ПТФЭ), поли (винихденфторид) (ПВДЭ) и… [Pg.510]

Титан устойчив к азотной кислоте от 65 до 90 мас.% И ддутовой кислоте ниже 10 мас.%. Он подвержен коррозионному растрескиванию под напряжением при концентрациях выше 90 мас.% И из-за возможности возникновения пирофорной реакции не используется в кислотной среде с красной пленкой. Тантал демонстрирует хорошую коррозионную стойкость к азотной кислоте в широком диапазоне концентраций и температур. Это дорого и обычно не используется в условиях, когда другие материалы обеспечивают приемлемую работу. Тантал чаще всего используется в приложениях, где азотная кислота близка к нормальной температуре кипения или превышает ее.[Стр.45]

Типы 321 и 347 имеют добавки титана и ниобия, соответственно, и используются в сварочных устройствах и при высоких температурах в коррозионных условиях. Тип 304L может использоваться в качестве альтернативы типам 321 и 347 при сварке (QV) и снятии напряжений при температурах ниже 426 ° C. [Pg.399]

В целом справедливо заявить, что одной из основных трудностей в интерпретации и, следовательно, в проведении окончательных испытаний явлений коррозии в средах с расплавленным металлом или солями является большое влияние очень небольшого и, следовательно, нелегко контролировать, вариации растворимости, концентрации примесей, градиента температуры и т. д.. Например, растворимость железа в жидкой ртути составляет порядка 5 x 10 при 649 ° C, а статические испытания показывают, что железо и сталь практически не меняются под воздействием ртути. Тем не менее, при эксплуатации ртутных котлов возникли серьезные эксплуатационные трудности из-за массопереноса железа от горячей части установки к холодной. Было обнаружено, что еще одно незначительное изменение существенно облегчило проблему: присутствие 10 частей на миллион титана в ртути снизило скорость атаки до незначительного значения при 650 ° C, всего лишь 1 миллионная доля титана была так же эффективна при 454 ° C. [Pg.1059]


Обработка титана на JobShop.com

Многие характеристики материала и конструкции компонентов титана делают его дорогостоящим в обработке. Из первичных форм, таких как поковки, листы, прутки и т. Д., Необходимо удалить значительное количество материала. В некоторых случаях от 50 до 90% веса первичной формы остается в виде стружки. (Сложность некоторых готовых деталей, таких как переборка, затрудняет использование методов почти чистой формы, которые минимизируют образование стружки.) Максимальная эффективность обработки титановых сплавов требуется для минимизации затрат на съем материала.

Исторически титан считался материалом, который трудно обрабатывать. Благодаря растущему распространению титана во многих отраслях промышленности, а также опыту, накопленному прогрессивными производителями, в настоящее время существует обширная база знаний в области обработки титана. Производители теперь знают, что при правильных процедурах титан можно производить с использованием технологий, не более сложных, чем те, которые используются для обработки нержавеющей стали 316.

Рассказы о проблемах, возникающих при обработке титана, обычно возникают в цехах, работающих с авиационными сплавами. Дело в том, что технически чистые сорта титана (ASTM B, сорта 1, 2, 3 и 4) с пределом прочности на разрыв от 241 до 552 МПа (от 35 до 80 ksi) обрабатываются намного легче, чем авиационные сплавы (например, ASTM B, сорт 5). : Ти-6АЛ-4В).

При более высоком содержании сплава и повышении твердости обрабатываемость титановых сплавов традиционными методами изготовления стружки обычно снижается.(Это верно для большинства других металлов.) При уровне твердости более 38 RC (350 BHN) можно ожидать увеличения сложности таких операций, как нарезание резьбы, фрезерование и протяжка. В целом, однако, если принять во внимание особые характеристики титана, обработка титана и его сплавов не должна создавать чрезмерных проблем.

Обработка титановых сплавов требует усилий резания лишь немного выше, чем те, которые необходимы для обработки сталей, но эти сплавы обладают металлургическими характеристиками, которые делают их несколько более трудными для обработки, чем стали эквивалентной твердости. Бета-сплавы являются наиболее сложными для обработки титановыми сплавами. При правильном выборе условий обработки для конкретного состава сплава и последовательности обработки можно достичь разумной производительности обработки при приемлемых уровнях затрат.

Необходимо проявлять осторожность, чтобы избежать потери целостности поверхности, особенно во время шлифования; в противном случае может произойти резкое ухудшение механических характеристик, например усталость. На сегодняшний день такие методы, как высокоскоростная обработка, не улучшили обрабатываемость титана.Похоже, что прорыв потребует разработки новых инструментальных материалов.

Характеристики, влияющие на обрабатываемость

Тот факт, что титан иногда классифицируют как труднообрабатываемый традиционными методами, частично можно объяснить физическими, химическими и механическими свойствами металла. Например:

  • Титан плохо проводит тепло. Тепло, выделяемое при резке, не рассеивается быстро. Таким образом, большая часть тепла сосредоточена на режущей кромке и торце инструмента.
  • Титан имеет сильную склонность к легированию или химической активности с материалами в режущих инструментах при рабочих температурах инструмента. Это вызывает истирание, сварку и смазывание, а также быстрое разрушение режущего инструмента.
  • Титан имеет относительно низкий модуль упругости, благодаря чему он обладает большей «упругостью», чем сталь. Работа имеет тенденцию отходить от режущего инструмента, если не выполняются тяжелые разрезы или не используется надлежащая поддержка. Тонкие детали имеют тенденцию отклоняться под давлением инструмента, вызывая вибрацию, трение инструмента и проблемы с допусками.Следовательно, очень важна жесткость всей системы, а также использование острых режущих инструментов правильной формы.
  • Усталостные свойства титана сильно зависят от склонности к повреждению поверхности при использовании определенных методов обработки. Следует проявлять осторожность, чтобы избежать потери целостности поверхности, особенно во время шлифования. (Эта характеристика описана более подробно ниже.)
  • Характеристики упрочнения титана
  • таковы, что титановые сплавы демонстрируют полное отсутствие «наростов».«Из-за отсутствия неподвижной массы металла (нароста) перед режущим инструментом образуется большой угол сдвига. Это приводит к тому, что тонкая стружка контактирует с относительно небольшой площадью на торце режущего инструмента и приводит к высокому несущие нагрузки на единицу площади. высокая несущая сила, в сочетании с трением, разработанным микросхемой, как она устремляется по области подшипника, приводит к значительному увеличению тепла на очень локализованный участке режущего инструмента. Кроме того, сочетание высоких опорные усилия и нагрев вызывают образование кратеров вблизи режущей кромки, что приводит к быстрой поломке инструмента.

Что касается усталостных свойств титана, кратко указанных в приведенном выше списке, представляют интерес следующие детали. Как указано, следует избегать потери целостности поверхности. Несоблюдение этой меры предосторожности может привести к резкой потере механических свойств (например, усталости). Даже правильная практика шлифования с использованием обычных параметров (частота вращения круга, подача вниз и т. Д.) Может привести к значительному снижению усталостной прочности из-за повреждения поверхности. Основные усталостные свойства многих титановых сплавов зависят от благоприятного сжимающего поверхностного напряжения, вызванного действием инструмента во время обработки.Электромеханическое удаление материала с получением поверхности без напряжений может привести к отклонению от обычных расчетных характеристик усталостной прочности. (Эти результаты аналогичны, когда задействованы механические процессы, такие как шлифование, хотя причины разные.)

Традиционная обработка титана

Термин «механическая обработка» имеет широкое применение и относится ко всем типам процессов удаления металла и резки. К ним относятся токарная обработка, растачивание, фрезерование, сверление, развертывание, нарезание резьбы, пиление и газовая резка, протяжка, строгание, фрезерование зубчатых колес, формование, стружка и шлифование.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *