Титан тяжелый или легкий металл: «Что легче — сталь или титан? ?» – Яндекс.Кью

alexxlab

Содержание

Топ 10 самых прочных металлов в мире

Использование металлов в повседневной жизни началось на заре развития человечества. В первую очередь была освоена медь, которая доступна в природе и легко поддается обработке. До сих пор археологи при раскопках находят различные медные изделия и домашнюю утварь. В процессе эволюции люди постепенно учились соединять различные металлы, получая все более прочные сплавы, пригодные для изготовления орудий труда, а позже и оружия. В наше время продолжаются эксперименты, благодаря которым можно выявить самые прочные металлы в мире.

10 Титан

Титан – высокопрочный твердый металл, который сразу же привлек к себе внимание. Свойствами титана являются: высокая удельная прочность; стойкость к высоким температурам; низкая плотность; коррозийная стойкость; механическая и химическая стойкость. Титан применяется в военной промышленности, медицине авиации, кораблестроении, и других сферах производства.

9 Уран

Самый известный элемент, который считается одним из самых прочных металлов в мире, и в нормальных условиях представляет собой слабый радиоактивный металл. В природе находится как в свободном состоянии, так и в кислых осадочных породах. Он достаточно тяжел, широко распространен повсеместно и обладает парамагнитными свойствами, гибкостью, ковкостью, и относительной пластичностью. Уран применяется во многих сферах производства.

8 Вольфрам

Известен как самый тугоплавкий металл из всех существующих, и относится к самым прочным металлам в мире. Представляет собой твердый переходный элемент блестящего серебристо-серого цвета. Обладает высокой прочностью, отличной тугоплавкостью, стойкостью к химическим воздействиям. Благодаря своим свойствам поддается ковке, и вытягивается в тонкую нить. Известен в качестве вольфрамовой нити накаливания.

7 Рений

Среди представителей данной группы считается переходным металлом высокой плотности серебристо-белого цвета. В природе встречается в чистом виде, однако встречается в молибденовом и медном сырье. Отличается высокой твердостью и плотностью, и имеет отличную тугоплавкость.

Обладает повышенной прочностью, которая не теряется при многократных перепадах температур. Рений относится к дорогим металлам и имеет высокую стоимость. Используется в современной технике и электронике.

6 Осмий

Блестящий серебристо-белый металл со слегка голубоватым отливом, относится к платиновой группе и считается одним из самых прочных металлов в мире. Аналогично иридию имеет высокую атомную плотность высокую прочность и твердость. Поскольку осмий относится к платиновым металлам, имеет схожие с иридием свойства: тугоплавкость, твердость, хрупкость, стойкость к механическим воздействиям, а также к влиянию агрессивных сред. Нашел широкое применение в хирургии, электронной микроскопии, химической промышленности, ракетной технике, электронной аппаратуре.

5 Бериллий

Относится к группе металлов, и представляет собой элемент светло-серого цвета, обладающий относительной твердостью и высокой токсичностью. Благодаря своим уникальным свойствам бериллий применяется в самых различных сферах производства: ядерной энергетике; аэрокосмической технике; металлургии; лазерной технике; атомной энергетике. Из-за высокой твердости бериллий используется при производстве легирующих сплавов, огнеупорных материалов.

4 Хром

Следующим среди самых прочных металлов в мире является хром – твердый, высокопрочный металл голубовато-белого цвета, стойкий к воздействию щелочей и кислот. В природе встречается в чистом виде и широко применяется в различных отраслях науки, техники и производства. Хром используется для создания различных сплавов, которые используются при изготовлении медицинского, а также химического технологического оборудования. В соединении с железом образует сплав феррохром, который используется при изготовлении металлорежущих инструментов.

3 Тантал

Тантал является одним из самых прочных металлов в мире. Он представляет собой серебристый металл с высокой твердостью и атомной плотностью. Благодаря образованию на его поверхности оксидной пленки, имеет свинцовый оттенок. Отличительными свойствами тантала являются высокая прочность, тугоплавкость, стойкость к коррозии, воздействию агрессивных сред.

Металл является достаточно пластичным металлом и легко поддается механической обработке. Сегодня тантал успешно используется: в химической промышленности; при сооружении ядерных реакторов; в металлургическом производстве; при создании жаропрочных сплавов.

2 Рутений

Рутений – серебристый металл, принадлежащий к платиновой группе. Его особенностью является наличие в составе мышечной ткани живых организмов. Ценными свойствами рутения являются высокая прочность, твердость, тугоплавкость, химическая стойкость, способность образовывать комплексные соединения. Рутений считается катализатором многих химических реакций, выступает в роли материала для изготовления электродов, контактов, острых наконечников.

1 Иридий

Самый прочный металл – иридий – серебристо-белый, твердый и тугоплавкий, который относится к платиновой группе. В природе высокопрочный элемент встречается крайне редко, и часто входит в соединение с осмием. Из-за своей природной твердости он плохо поддается механической обработке и обладает высокой стойкостью к воздействию химический веществ.

Иридий с большим трудом реагирует на воздействие галогенов и перекиси натрия. Этот металл играет важную роль в повседневной жизни. Его добавляют к титану, хрому и вольфраму для улучшения стойкости к кислым средам, применяют при изготовлении канцелярских принадлежностей, используют в ювелирном деле для создания ювелирных изделий. Стоимость иридия остается высокой из-за ограниченного присутствия в природе.

Источник

Глава 4. ЗНАКОМЬТЕСЬ — ТИТАН!. Металл Века

Глава 4. ЗНАКОМЬТЕСЬ — ТИТАН!

ЛЕГКАЯ СТАЛЬ

Брусок металла неяркого серебристо-серого цвета. ”Сталь” — привычно мелькает в сознании. Но стоит взять брусок в руку, как на мгновение возникает ощущение нереальности происходящего: металл оказывается удивительно, неправдоподобно легким. Это не сталь, а титан.

Любопытно наблюдать за реакцией людей, плохо знакомых с цветными металлами, когда к ним в руки попадает какой- нибудь предмет из титана. Первоначальное удивление (темный металл, а такой легкий!) сменяется недоумением, а затем убеждением, что их «разыгрывают”, и они пытаются разобраться, где же скрывается подвох: вертят предмет в руках, говорят, что внутри металла имеются пустоты и тому подобное. Но никакого подвоха нет. Титан действительно почти вдвое легче железа и всего лишь в полтора раза тяжелее алюминия. Один кубический сантиметр железа имеет массу 7,8 грамма, алюминия — 2,7, титана — 4,5 грамма. Надо признать все же, что 4,5 грамма в кубическом сантиметре не так уж и мало, особенно если учесть, что в кубическом сантиметре магния содержится 1,7 грамма, а такой металл, как литий, вдвое легче воды.

Поскольку к легким относят металлы, удельная масса которых не превышает 5 граммов на кубический сантиметр, то титан, следовательно, самый тяжелый среди легких металлов. Но и ”самый тяжелый”, он все-таки по праву принадлежит к числу легких металлов.

Однако легкость сама по себе еще ничего не решает. Легок натрий, но он плавится уже при температуре около 100 °С и как щелочной металл настолько активен, что его нельзя хранить на открытом воздухе. Хранят этот элемент в керосине. Еще легче и активнее металл литий. Он, как и остальные щелочные металлы, так непрочен, что легко режется обыкновенным ножом.

Мы привыкли к тому, что всякий конструкционный материал имеет свои достоинства и недостатки. Если алюминий,

например, почти в три раза легче стали, то он и в несколько раз менее прочен и плавится уже при 660 градусах, тогда как точка плавления стали находится выше 1500 °С. Примерно то же самое можно сказать и о магнии.

Интересно, а насколько титан уступает стали по прочности? Титан не уступает стали: он в полтора раза прочнее! Но, может быть, этот металл плавится при невысоких температурах? Титан плавится только при 1660 °С, то есть при более высокой температуре, чем железо и сталь. Так что не зря титан отливает стальным блеском: этот отлив не обманывает.

Но, кроме хорошей прочности, конструкционный материал обязательно должен иметь и такое важное качество, как пластичность. Пластичность — это способность материала изменять свою форму не разрушаясь, и именно в этой способности титану долго было отказано. Еще в сороковые годы нашего века о титане писали, что он ”хрупок и легко превращается в порошок при дроблении в ступке”.

Любопытна и следующая запись: «Попытки вытянуть проволоку из титана безуспешны”.

Меньше всего хотелось бы иронизировать над автором приведенных строк, тем более что он поставил перед собой задачу ”заполнить досадный пробел в литературе, посвященной столь важному и интересному химическому элементу”.

На протяжении полутора столетий подлинных свойств металла не знал никто в мире. Но как только стали получать титан достаточной степени чистоты, сразу выяснилось, что причиной хрупкости металла являются примеси, а чистый титан очень пластичный материал. Его куют, как железо, вытягивают в проволоку, прокатывают в листы, трубы, ленты и даже в фольгу толщиной в сотые доли миллиметра.

Титан — более упругий металл, чем магний и алюминий, но менее упругий, чем сталь. Он гораздо тверже алюминия, магния, меди, железа и почти не уступает особо обработанным легированным сталям. Титан — один из немногих металлов, которые наряду с высокой прочностью и пластичностью обладают хорошей вязкостью, то есть противостоят воздействию ударов.

Этот металл характеризуется еще и таким ценным свойством, как отличная выносливость.

Важный показатель любого металла — предел текучести. Чем он выше, тем лучше металл сопротивляется нагрузкам, стремящимся смять его, изменить размеры и форму изготовленной из него детали. У титана предел текучести весьма высок: в два с половиной раза выше, чем у железа, в три с лишним раза выше, чем у меди, и почти в 18 раз превосходит этот же показатель для алюминия.

Итак, титан гораздо прочнее и легче обычной углеродистой стали, получаемой из чугуна. Но в современном машиностроении широко распространены не столько углеродистые, сколько легированные стали, то есть сплавы на основе железа с добавками никеля, хрома, марганца, молибдена, вольфрама, а также других цветных и редких металлов. Легированные стали значительно прочнее углеродистых и в несколько раз прочнее технического титана. Выходит, что титан все-таки уступает стали? Нет не уступает! Титан тоже можно легировать и тогда получают сплавы, прочность которых в два- три раза больше прочности чистого титана.

Титановые сплавы — это, быть может, самые совершенные материалы, которыми располагает современная техника. Они превосходят все другие распространенные металлы по такому важному показателю, как удельная прочность. Что это такое? Не что иное, как прочность, приходящаяся на единицу массы.

Чтобы нагляднее постичь это, представим себе такую картину. На помост выходят тяжелоатлеты. Вряд ли нас удивит то, что грузный человек поднимает большую тяжесть. Ведь так оно и должно быть: те, кто полегче, обладают, как правило, меньшей силой, а от массивного, с мощными бицепсами атлета мы ждем и высокого результата. Не зря же в тяжелоатлетическом спорте введены различные весовые категории. А теперь вообразим, что после этого тяжелоатлета на помост вышел скромный, на первый взгляд ничем не примечательный спортсмен, худощавый, среднего роста и с первой попытки покорил тот же самый вес. Кто же из них сильнее? Конечно же, худощавый!

Такую же аналогию можно провести относительно титановых сплавов и специальных сталей. Титановые сплавы почти вдвое легче, а нагрузки выдерживают почти такие же.

Если бы все достоинства титана заключались только в его легкости и прочности, то и этого было бы уже достаточно для развития титановой промышленности, так как и в этом случае игра стоила свеч и нашлось бы немало отраслей, заинтересованных в таком материале. Но, помимо прочности и легкости, титан отличается еще и замечательной стойкостью против коррозии.

Титан и тантал в медицине. Статья

Титан и тантал – определение, актуальные свойства

Титан для медицины

Определение и полезные характеристики
Титан (Ti) – легкий металл серебристого оттенка, внешне напоминающий сталь – является одним из химических элементов Периодической таблицы, размещенным в четвертой группе четвертого периода, атомный № 22 (рис. 1).

Рисунок 1. Титановый самородок.

Имеет атомную массу 47,88 при удельной плотности 4,52 г/см3. Температура плавления – 1669°С, температура кипения –3263 °С. В промышленных марках с высокой устойчивостью является четырехвалентным. Характеризуется хорошей пластичностью и ковкостью.

Будучи одновременно легким и обладая высокой механической прочностью, вдвое превышающей аналогичный показатель Fe и вшестеро – Al, титан также имеет низкий коэффициент теплового расширения, что позволяет применять его в широком температурном диапазоне.

Титан характеризуется низким показателем теплопроводности, вчетверо меньшим по сравнению с железом и более чем на порядок меньшем, чем у алюминия. Коэффициент терморасширения при 20°С относительно невелик, но увеличивается по мере дальнейшего нагревания.

Отличается данный материал и весьма высоким показателем удельного электросопротивления, который, в зависимости от наличия посторонних элементов, может варьироваться в диапазоне 42·11-8. ..80·11-6 Ом·см.

Титан относится к парамагнитным металлам, имея невысокий показатель электропроводности. И хотя у парамагнитных металлов магнитовосприимчивость, как правило, уменьшается по мере разогревания, титан в данном отношении можно отнести к разряду исключений, поскольку его магнитовосприимчивость, напротив, возрастает с увеличением температуры.

За счет суммы вышеперечисленных свойств титан совершенно незаменим в качестве исходного сырья для различных областей практической медицины и медицинского приборостроения. И все же самым ценным качеством титана для использования с этой целью является его высочайшая устойчивость к коррозионным воздействиям, и, как следствие, гипоаллергенность.

Своей коррозионной стойкостью титан обязан тому, что при температурах вплоть до 530-560 °С поверхность металла покрыта прочнейшей естественной защитной пленкой оксида TiO2, совершенно нейтральной по отношению к агрессивным химико-биологическим средам. В отношении устойчивости к коррозии титан сравним с платиной и металлами-платиноидами, и даже превосходит эти благородные металлы. В частности, он исключительно устойчив к воздействию кислото-щелочных сред, не растворяясь даже в столь агрессивном «коктейле», как царская водка. Достаточно отметить, что интенсивность коррозионного разрушения титана в морской воде, имеющей химсостав во многом сходный с человеческой лимфой, не превышает 0,00003 мм/год или 0,03 мм в течение тысячелетия!

Благодаря биологической инертности титановых конструкций к организму человека, при имплантации они не отторгаются и не провоцируют аллергических реакций, быстро обтягиваясь костно-мышечными тканями, структура которых остается постоянной на протяжении всей последующей жизни.

Существенным преимуществом титана является и его ценовая доступность, обуславливающая возможность массового применения.

Марки титана и титановые сплавы
Наиболее востребованными медициной марками титана являются технически чистые ВТ1-0, ВТ1-00, ВТ1-00св. В них почти не присутствуют примеси, количество которых столь незначительно, что колеблется в пределах нулевой погрешности. Так, в марке ВТ1-0 содержится около 99,35-99,75% чистого металла, а в марках ВТ1-00 и ВТ1-00св, соответственно, – 99,62-99,92% и 99,41-99,93%.

На сегодняшний день в медицине используется широкий спектр титановых сплавов, различных по своему химсоставу, и механотехнологическим параметрам. В качестве легирующих добавок в них чаще всего используются Та, Al, V, Mo, Mg, Cr, Si, Sn. К наиболее эффективным стабилизаторам можно причислить Zr, Au и металлы платиновой группы. При введении в титан до 12% Zr его коррозиестойкость увеличивается на порядки. Достичь же наибольшего эффекта удается при добавлении в титан небольшого количества Pt и платиноидов Pd, Rh, Ru. Введение в Ti лишь 0,25% данных элементов позволяет на десятки порядков уменьшить активность его взаимодействия с кипящими концентрированными H2SO4 и HCl.

Широкое распространение в имплантологии, ортопедии и хирургии получил сплав Ti-6Al-4V, значительно превосходящий по эксплуатационным параметрам «конкурентов» на базисе кобальта и нержавеющих сталей. В частности, модуль упругости у титановых сплавов в два раза ниже. Для медицинского применения (имплантаты для остеосинтеза, эндопротезы суставов и т.д.) это является большим преимуществом, так как обеспечивает более высокую механосовместимость имплантата с плотными костными структурами организма, у которых модуль упругости составляет 5¸20 Гпа. Еще более низкими показателями в этом отношении (до 40 ГПа и ниже) характеризуются титано-ниобиевые сплавы, разработка и внедрение которых особенно актуальны. Однако прогресс не стоит на месте, и сегодня на смену традиционному Ti-6Al-4V приходят новые медицинские сплавы Ti-6Al-7Nb, Ti-13Nb-13Zr и Ti-12Mo-6Zr, не содержащие алюминия и ванадия – элементов, оказывающих хотя и незначительное, но все же токсичное воздействие на живые ткани.

В последнее время все более востребованными для медицинских нужд становятся биомеханически совместимые имплантаты, материалом для изготовления которых служит никелид титана TiNi. Причиной роста популярности данного сплава является присущий ему т. наз. эффект запоминания формы (ЭЗФ). Его сущность состоит в том, что контрольный образец, будучи деформированным при пониженных температурах, способен постоянно сохранять вновь обретенные очертания, а при последующем нагревании – восстанавливать изначальную конфигурацию, демонстрируя при этом сверхупругость. Никелид-титановые конструкции незаменимы, в частности, при лечении позвоночных травм и дистрофии опорно-двигательного аппарата.

Тантал для медицины

Определение и полезные характеристики
Тантал (Ta, лат. Tantalum) – тяжелый тугоплавкий металл серебристо-голубоватого «свинцового» оттенка, которому обязан покрывающей его пленке пентаоксида Ta2O5. Является одним из химических элементов Периодической таблицы, размещенным в побочной подгруппе пятой группы шестого периода, атомный № 73 (рис. 2).

Рисунок 2. Кристаллы тантала.

Тантал имеет атомную массу 180,94 при высокой удельной плотности 16,65 г/см3 при 20 °C (для сравнения: удельная плотность Fe – 7,87 г/см3, Рв – 11,34 г/см3). Температура плавления – 3017 °С (более тугоплавкими являются только W и Re). 1669°С, температура кипения – 5458 °С. Тантал характеризуется свойством парамагнитности: его удельная магнитовосприимчивость при комнатной температуре составляет 0,849·10-6.

Данный конструкционный материал, сочетая в себе высокие показатели твердости и пластичности, в чистом виде хорошо поддается механообработке любыми способами (штамповка, прокатка, ковка, протяжка, скручивание, резание, и т. д.). При низких температурах обрабатывается без сильного наклепа, подвергаясь деформационным воздействиям (ст. сжатия 98,8%) и не нуждаясь при этом в предварительном обжиге. Тантал не утрачивает пластичности даже в случае его заморозки до –198 °C.

Значение модуля упругости тантала составляет 190 Гн/м2 или 190·102 кгс/мм2 при 25 °С, благодаря чему он легко перерабатывается в проволоку. Осуществляется также выпуск тончайшего танталового листа (толщина примерно 0,039 мм) и других конструкционных полуфабрикатов.

Своеобразным «двойником» Та является Nb, характеризуемый множеством схожих свойств.

Тантал отличает исключительная стойкость к агрессивным средам. Это является одним из ценнейших его свойств для применения во множестве отраслей, включая медицинскую. Он устойчив к воздействию таких неорганических агрессивных кислот, как HNO3, H2SO4, HCl, H3PO4, а также органических кислот любых концентраций. По данному параметру его превосходят лишь благородные металлы, да и то не во всех случаях. Так, Та, в отличие от Au, Pt и многих других драгметаллов, «игнорирует» даже царскую водку HNO3+3HCl. Несколько меньшая устойчивость тантала наблюдается по отношению к щелочам.

Высокая коррозиестойкость Та проявляется и по отношению к атмосферному кислороду. Процесс окисления начинается только при 285 °С: на металле формируется поверхностная защитная плёнка пентаоксида тантала Ta2O5. Именно наличие пленки из этого единственно стабильного из всех окислов Та делает металл невосприимчивым к агрессивным реагентам. Отсюда – такая особенно ценная для медицины характеристика тантала, как высокая биосовместимость с организмом человека, воспринимающим вживляемые в него танталовые конструкции как собственную ткань, без отторжения. На этом ценнейшем качестве основано медицинское использование Та в таких сферах, как восстановительная хирургия, ортопедия, имплантология.

Тантал входит в число редких металлов: его запасы в земной коре составляют примерно 0,0002%. Это обуславливает высокую стоимость данного конструкционного материала. Вот почему столь распространено применение тантала в виде наносимых на основной металл тонких пленок защитных антикоррозийных покрытий, имеющих, кстати, в три-четыре раза большую твердость, чем чистый отожженный тантал.

Еще чаще тантал используется в виде сплавов как легирующую добавку в менее дорогостоящие металлы для придания получаемым соединениям комплекса необходимых физико-механических и химсвойств. Стальные, титановые и другие металлические сплавы с добавлением тантала широко востребованы в химико-медицинском приборостроении. Из них, в частности, практикуют изготовление змеевиков, дистилляторов, аэраторов, рентгеновской аппаратуры, устройств контроля и т.д. В медицине тантал и его соединения применяют также с целью изготовления оборудования для операционных.

Примечательно, что в ряде областей тантал, как менее дорогостоящий, но имеющий множество адекватных эксплуатационных характеристик, способен успешно заменять драгметаллы платиноиридиевой группы.

Марки тантала и его сплавы
Основными марками нелегированного титана с содержанием примесей в пределах статистической погрешности являются:

  • ТВЧ: Ta — 99,9%, (Nb) — 0,2%. Прочие примеси, такие как (Ti), (Al), (Co), (Ni), содержатся в тысячных и десятитысячных долях процента.
  • ТВЧ 1: Химический состав указанной марки на 99,9% состоит из Ta. Ниобию (Nb), который всегда присутствует в промышленном тантале, соответствует всего 0,03%.
  • ТЧ: Та – 99,8%. Примеси (не более %): Nb — 0,1%, Fe — 0,005%, Ti, H — по 0,001%, Si — 0,003%, W+Mo, O — по 0,015%, Co — 0,0001%, Ca — 0,002%, Na, Mg, Mn — по 0,0003%, Ni, Zr, Sn — по 0,0005%, Al — 0,0008%, Cu, Cr — по 0,0006%, C, N — по 0,01%.
  • Т: Та – 99,37%, Nb – 0,5%, W – 0,05%, Mo – 0,03%, (Fe) — 0,03%; (Ti) — 0,01%, (Si) — 0,005%.

Высокие показатели твердости Ta позволяют изготавливать на его основе конструкционные твердые сплавы, например, Ta с W (ТВ). Замена сплава TiС танталовым аналогом TaС существенно оптимизирует механические характеристики конструкционного материала и расширяет возможности его применения.

Актуальность применения Та в медицинских целях
На медицинские нужды расходуется примерно 5% производимого в мире тантала. Несмотря на это, значимость его использования в данной отрасли трудно переоценить.

Как уже отмечалось, тантал является одним из лучших металлических биоинертных материалов благодаря самообразующейся на его поверхности тончайшей, но очень прочной и химически стойкой пленки пентаоксида Та2О5. Благодаря высоким показателям адгезии, облегчающей и ускоряющей процесс сращивания имплантата с живой тканью, наблюдается низкий процент отторжения танталовых имплантатов и отсутствие воспалительных реакций.

Из таких танталовых полуфабрикатов, как лист, пруток, проволока и прочие формы выпуска, изготавливают конструкции, востребованные в пластической, кардио-, нейро- и остеохирургии для наложения швов, сращивания костных обломков, стентирования и клипирования сосудов (рис. 3).

Рисунок 3. Танталовая крепежная конструкция в плечевом суставе.

Применение тонких танталовых пластинчатых и сетчатых конструкций практикуется в челюстно-лицевой хирургии и для лечения черепно-мозговых травм. Волокнами танталовой пряжи замещают ткань мышц и сухожилий. С помощью тантала Хирурги используют танталовое волокно при полостных операциях, в частности, с целью укрепления стенок брюшной полости. Танталовые сетки незаменимы в сфере офтальмопротезирования. Тончайшие танталовые нити используют даже для регенерации нервных стволов.

И, конечно, Та и его соединения, наряду с Ti, повсеместно применяют в ортопедии и имплантологии для изготовления суставных эндопротезов и стоматологического протезирования.

С начала нового тысячелетия обретает все более широкую популярность инновационная сфера медицины, в основу которой заложен принцип использования статических электрополей для активизации в человеческом организме желательных биопроцессов. Научно доказано наличие высоких электретных свойств покрытия из пентаоксида тантала Та2О5. Титанооксидные электретные пленки ужа получили распространение в сосудистой хирургии, эндопротезировании, создании медицинских инструментов и приборов.

Практическое применение титана и тантала в конкретных отраслях медицины

Травматология: конструкции для сращивания переломов

В настоящее время для скорейшего сращивания переломов все чаще применяют такую инновационную технологию, как металлический остеосинтез. С целью обеспечить стабильное положение костных осколков используют различные фиксирующие конструкции, как наружные, так и внутренние, имплантируемые в тело. Однако применяемые ранее стальные изделия показывают невысокую эффективность ввиду их подверженности коррозии под воздействием агрессивной среды организма и явления гальванизации. В результате наступает как быстрое разрушение самих фиксаторов, так и реакция отторжения, вызывающая воспалительные процессы на фоне сильных болевых ощущений вследствие активного взаимодействия ионов Fe с физиологической средой костно-мышечных тканей в электрическом поле организма.

Избежать нежелательных последствий позволяет изготовление титановых и танталовых фиксаторов-имплантатов, обладающих свойством биосовместимости с живыми тканями (рис. 4).

Рисунок 4. Титановые и танталовые конструкции для остеосинтеза.

Подобные конструкции простых и сложных конфигураций могут быть использованы для продолжительного или даже постоянного внедрения в организм человека. Это особенно важно для пожилых пациентов, поскольку избавляет их от необходимости операции по удалению фиксатора.

Эндопротезирование

Искусственные механизмы, имплантируемые хирургическим путем в костную ткань, называются эндопротезами. Наибольшее распространение получило эндопротезирование суставов – тазобедренного, плечевого, локтевого, коленного, голеностопного и т.д. Процесс эндопротезирования всегда представляет собой сложную операцию, когда часть не подлежащего естественному восстановлению сустава удаляется с последующей ее заменой на имплантат-эндопротез.

К металлическим компонентам эндопротезов предъявляется ряд серьезных требований. Они должны одновременно обладать свойствами жесткости, прочности, эластичности, возможностью создания необходимой поверхностной структуры, стойкостью к коррозионным воздействиям со стороны организма, исключающей риск отторжения, другими полезными качествами.

Для изготовления эндопротезов могут быть использованы различные биоинертные металлы. Ведущее место среди них занимают титан, тантал и их сплавы. Эти долговечные, прочные и удобные в обработке материалы обеспечивают эффективную остеоинтеграцию (воспринимаются костной тканью как естественные ткани организма и не вызывают с его стороны негативных реакций) и быстрое срастание костей, гарантируя стабильность протеза на длительные сроки, исчисляемые десятилетиями. На рис. 5 представлено применение титана в артропластике бедра.

Рисунок 5. Титановый эндопротез тазобедренного сустава.

При эндопротезировании как альтернативу использованию цельнометаллических конструкций широко используют метод плазменного напыления на поверхность неметаллических компонентов протеза защитных биосовместимых покрытий на основе оксидов Ti и Та.

Чистый титан и его сплавы. В сфере эндопротезирования находят широкое применение как чистый Ti (напр. CP-Ti с содержанием Ti 98,2-99,7 %), так и его сплавы. Наиболее распространенный из них Ti-6AI-4V при высоких показателях прочности, характеризуется коррозиестойкостью и биологической инертностью. Сплав Ti-6A1-4V отличается особенно высокой механопрочностью, имея торсионно-аксиальные характеристики, предельно близкие к аналогичным параметрам кости.

К настоящему времени разработан целый ряд современных титановых сплавов. Так, в химическом составе сплавав Ti-5AI-2,5Fe и Ti-6AI-17 Niobium не содержится токсичный V, кроме того, они отличаются низким значением модуля упругости. А сплаву Ti-Ta30 присуще наличие модуля терморасширения, сопоставимого с аналогичным показателем металлокерамики, что обуславливает его устойчивость при длительном взаимодействии с металлокерамическими компонентами имплантата.

Тантало-циркониевые сплавы. В сплавах Та+Zr совмещаются такие важнейшие для эндопротезирования свойства, как биосовместимость с тканями организма на основе коррозионной и гальванической стойкости, поверхностная жесткость и трабекулярная (пористая) структура металлической поверхности. Именно благодаря свойству трабекулярности возможно значительное ускорение процесса остеоинтеграции – наращивания на металлической поверхности имплантата живой костной ткани.

Эластичные эндопротезы из проволочной титановой сетки. Благодаря высокой пластичности и легкости в современной восстановительной хирургии, других медицинских отраслях активно используются инновационные эластичные эндопротезы в виде тончайшей проволочной титановой сетки-«паутины». Упругая, прочная, эластичная, долговечная и сохраняющая свойство биоинертности, сетка является идеальным материалом для эндопротезов мягких тканей (рис. 6).

Рисунок 6. Сетчатый эндопротез из титанового сплава для пластики мягких тканей.

«Паутину» уже успешно опробовали в таких сферах, как гинекология, челюстно-лицевая хирургия и травматология. По мнению специалистов, сетчатые титановые эндопротезы не знают себе равных в плане стабильности при практически нулевом риске побочных проявлений.

Титано-никелевые медицинские сплавы с эффектом запоминания формы

Сегодня в различных сферах медицины находят широкое распространение сплавы из никелида титана, имеющие т. наз. с эффект запоминания формы (ЭЗФ). Данный материал применяют для эндопротезирования связочно-хрящевой ткани опорно-двигательного аппарата человека.

Никелид титана (международный термин нитинол) представляет собой интерметаллид TiNi, который получают путем сплавления в равных пропорциях Ti и Ni. Важнейшей характеристикой никелид-титановых сплавов является свойство сверхупругости, на котором и базируется ЭЗФ.

Сущность эффекта состоит в том, что образец при охлаждении в определенном диапазоне температур легко деформируется, причем деформация самоустраняется при повышении температуры до первоначального значения с возникновением сверхупругих свойств. Другими словами, если пластину из сплава нитинол изогнуть при пониженной температуре, то в этом же температурном режиме она будет сохранять свою новую форму сколь угодно долго. Однако стоит лишь повысить температуру до исходной, пластина вновь выпрямится подобно пружине и обретет первоначальную форму.

Образцы продукции медицинского назначения из сплава нитинол показаны на представленных ниже рис. 7, 8, 9, 10.

Рисунок 7. Набор имплантатов из никелида титана для травматологии (в виде скоб, скреп, фиксаторов и т.д.).

Рисунок 8. Набор имплантатов из никелида титана для хирургии ( в виде зажимов, дилататоров, хирургического инструментария).

Рисунок 9. Образцы пористых материалов и имплантатов из никелида титана для вертебрологии (в виде эндопротезов, изделий пластинчатой и цилиндрической конфигурации).

Рисунок 10. Материалы и эндопротезы из никелида титана для челюстно-лицевой хирургии и стоматологии.

Помимо этого, никелид-титановые сплавы, как и большинство изделий на титановой основе, биоинертны вследствие высокой коррозие- и гальваностойкости. Таким образом, это идеальный по отношению к организму человека материал для изготовления биомеханически совместимых имплантатов (БМСИ).

Применение Ti и Та для изготовления сосудистых стентов

Стентами (от англ. stent) — в медицине называют специальные, имеющие вид упругих сетчатых цилиндрических каркасов, металлоконструкции, помещаемые внутрь крупных сосудов (вен и артерий), а также прочих полых органов (пищевод, кишечник, желче- мочевыводящие протоки и др.) на патологически суженных участках с целью их расширения до необходимых параметров и восстановления проходимости.

Наиболее востребовано применение метода стентирования в такой сфере, как сосудистая хирургия, и, в частности, коронарная ангиопластика (рис. 11).

Рисунок 11. Образцы титановых и танталовых сосудистых стентов.

На сегодняшний день научно разработаны и внедрены в реальную практику сосудистые стенты более чем полутысячи различных типов и конструкций. Они различаются между собой по составу исходного сплава, длине, конфигурации отверстий, виду поверхностного покрытия, другим рабочим параметрам.

Требования, предъявляемые к сосудистым стентам, призваны обеспечить их безупречную функциональность, а потому многообразны и весьма высоки.

Данные изделия должны быть:

  • биосовместимыми с тканями организма;
  • гибкими;
  • эластичными;
  • прочными;
  • рентгеноконстрастыми и т.д.

Основными материалами, используемыми сегодня при изготовлении металлостентов являются композиции благородных металлов, а также Та, Ti и его сплавы (ВТ6С, ВТ8, ВТ 14, ВТ23, нитинол), полностью биоинтегрируемые с тканями организма и сочетающие в себе комплекс всех прочих необходимых физико-механических свойств.

Сшивание костей, сосудов и нервных волокон

Периферические нервные стволы, поврежденные в результате различных механических травм или осложнений тех или иных заболеваний, нуждаются для восстановления в серьезном хирургическом вмешательстве. Положение усугубляется тем, что обычно подобные патологии наблюдаются на фоне травмирования сопутствующих органов, таких, как кости, сосуды, мышцы, сухожилия и др. В этом случае разрабатывается комплексная программа лечения с наложением специфических швов. В качестве же исходного сырья для изготовления шовного материала – нитей, скреп, фиксаторов и т.д. – используются титан, тантал и их сплавы, как металлы, обладающие химической биосовместимостью и всем комплексом необходимых физикомеханических свойств.

На представленных ниже рисунках изображены примеры подобных операций.

Рисунок 12. Сшивание кости титановыми скрепами.

Рисунок 13. Сшивание пучка нервных волокон с применением тончайших танталовых нитей.

Рисунок 14. Сшивание сосудов с применением танталовых скрепок.

В настоящее время разрабатываются все более совершенные технологии нейро- остео- и вазопластики, однако применяемые для этого титано-танталовые материалы продолжают удерживать пальму первенства перед всеми прочими.

Пластическая хирургия

Пластической хирургией называют устранение хирургическим путем дефектов органов с целью воссоздания их идеальных анатомических пропорций. Часто при этом подобные реконструкции выполняются с использованием имплантируемых в ткани различных металлических изделий в виде пластин, сеток, пружин и т.д.

Особенно показательна в данном отношении краниопластика – операция по исправлению деформации черепа. В зависимости от показаний в каждой конкретной клинической ситуации краниопластика может выполняться посредством наложения на оперируемый участок жестких титановых пластин или эластичных сеток из тантала. В обоих случаях допускается применение как чистых металлов без легирующих добавок, так и их биоинертных сплавов. Примеры краниопластики с применением титановой пластины и танталовой сетки представлены на приведенных ниже рисунках.

Рисунок 15. Краниопластика с использованием титановой пластины.

Рисунок 16. Краниопластика с применением танталовой сетки.

Титано-танталовые конструкции могут применяться также при косметическом восстановлении лица, груди, ягодиц и многих других органов.

Нейрохирургия (наложение микроклипсов)

Клипированием (англ. clip зажим) называется нейрохирургическая операция на сосудах головного мозга, имеющая целью остановить кровотечение (в частности, при разрыве аневризмы) либо выключить из кровообращения травмированные мелкие сосуды. Сущность метода клипирования заключается в том, что на поврежденные участки накладываются миниатюрные металлические зажимы — клипсы.

Востребованность метода клипирования, прежде всего, в нейрохирургической сфере объясняется невозможность перевязывания мелких мозговых сосудов традиционными способами.

В связи с разнообразием и спецификой возникающих клинических ситуаций, в нейрохирургической практике используется обширная номенклатура сосудистых клипсов, различающихся по конкретному назначению, способу фиксации, размерным и другим функциональным параметрам (рис. 17).

Рисунок 17. Клипсы для выключения аневризм головного мозга.

На фотографиях клипсы кажутся крупными, на самом же деле по размерам они не больше ноготка ребенка и устанавливаются под микроскопом (рис. 18).

Рисунок 18. Операция по клипированию аневризмы сосуда головного мозга.

Для изготовления клипсов, как правило, используют плоскую проволоку из чистого титана или тантала, в некоторых случаях из серебра. Такие изделия абсолютно инертны по отношению к мозговому веществу, не вызывая реакций противодействия.

Стоматологическая ортопедия

Широкое медицинское применение титан, тантал и их сплавы нашли в стоматологии, а именно в сфере протезирования зубов.

Ротовая полость – особенно агрессивная среда, негативно воздействующая на металлические материалы. Даже такие традиционно используемые при дентальном протезировании драгметаллы, такие как золото и платина, в ротовой полости не могут совершенно противостоять коррозии и последующему отторжению, не говоря уже о высокой стоимости и большой массе, вызывающей дискомфорт у пациентов. С другой стороны, легкие ортопедические конструкции из акриловой пластмассы также не выдерживают серьезной критики в силу своей недолговечности. Подлинной революцией в стоматологии стало изготовление отдельных коронок, а также мостовидных и съемных протезов на базисе титана и тантала. Данные металлы, ввиду таких присущих им ценных качеств, как биологическая инертность и высокая прочность при относительной дешевизне успешно конкурируют с золотом и платиной, а по ряду параметров даже превосходят их.

Большой популярностью, в частности, пользуются штампованные и цельнолитые титановые коронки (рис. 19). А коронки с плазменным напылением из нитрида титана TiN по внешнему виду и функциональным свойствам практически неотличимы от золотых (рис. 19)

Рисунок 19. Цельнолитая титановая коронка и коронка с напылением из нитрида титана.

Что же касается протезов, то они могут быть несъемными (мостовидными) для восстановления нескольких рядом стоящих зубов или съемными, используемыми при утрате всего зубного ряда (полная адентия челюсти). Наиболее распространенные протезы – бюгельные (от нем. der Bogen «дуга»).

Бюгельный протез выгодно отличает наличие металлического каркаса, на котором крепится базисная часть (рис. 20).

Рисунок 20. Бюгельный протез нижней челюсти.

Сегодня бюгельная часть протеза и кламмеры выполняются, как правило, из чистого медицинского титана высокой чистоты марки ТВЧ.

Подлинной революцией в стоматологии явилась становящаяся все более востребованной технология имплантационного зубного протезирования. Протезирование на имплантатах – самый надежный способ крепления ортопедических конструкций, которые в этом случае служат десятилетиями или даже пожизненно.

Дентальный (зубной) имплантат – служащая опорой для коронок, а также мостовидных и съемных протезов двусоставная конструкция, базовая часть которой (собственно имплантат) представляет собой конусный штифт с резьбой, ввинчиваемый непосредственно в кость челюсти. На верхнюю платформу имплантата устанавливается абатмент, служащий для фиксации коронки или протеза (рис. 21).

Рисунок 21. Зубной имплантат Nobel Biocare из чистого медицинского титана класса 4(G4Ti).

Чаще всего для изготовления винтовой части имплантата служит чистый медицинский титан с поверхностным тантал-ниобиевым напылением, способствующим активизации процесса остеоинтеграции – сращивания металла с живыми костными и десневыми тканями.

Однако некоторые производители предпочитают изготавливать не двусоставные, а цельные имплантаты, в которых винтовая часть и абатмент имеют не раздельную, а монолитную структуру. При этом, например, немецкая компания Zimmer производит цельные имплантаты из пористого тантала, который, в сравнении с титаном, обладает большей гибкостью и внедряется в ткань кости с практически нулевым риском осложнений (рис. 22).

Рисунок 22. Цельные зубные имплантаты Zimmer из пористого тантала.

Тантал, в отличие от титана – более тяжелый металл, поэтому пористая структура существенно облегчает изделие, не вызывая, к тому же, необходимости в дополнительном внешнем напылении остеоинтегрирующего покрытия.

Примеры имплантационного протезирования отдельных зубов (коронки) и путем установки на имплантаты съемных протезов показаны на рис. 23.

Рисунок 23. Примеры применения титано-танталовых имплантатов в зубном протезировании.

Ныне, в добавление к уже существующим, разрабатываются все новые методики протезирования на имплантатах, показывающие высокую эффективность в различных клинических ситуациях.

Изготовление медицинского инструментария

Сегодня в мировой клинической практике используется сотни разновидностей различных хирургических и эндоскопических инструментов и медицинской аппаратуры, изготавливаемых с применением титана и тантала (ГОСТ 19126—79 «Инструменты медицинские металлические. Общие технические условия». Они выгодно отличаются от прочих аналогов по показателям прочности, пластичности и коррозиестойкости, обуславливающей биологическую инертность.

Титановые мединструменты по легкости почти вдвое превосходят стальные аналоги, являясь при этом более удобными и долговечными.

Рисунок 24. Хирургические инструменты, изготовленные на титано-танталовой основе.

Основными медицинскими отраслями, в которых более всего востребован титаново-танталовый инструментарий, являются офтальмологическая, стоматологическая, отоларингологическая и хирургическая. В составе обширной номенклатуры инструментов представлены сотни наименований шпателей, клипсов, расширителей, зеркал, зажимов, ножниц, щипцов, скальпелей, стерилизаторов, тубусов, долот, пинцетов, всевозможных пластин.

Биохимические и физикомеханические характеристики легких титановых инструментов имеют особую ценность для военно-полевой хирургии и различных экспедиций. Здесь они совершенно незаменимы, поскольку в экстремальных условиях буквально каждые 5-10 граммов лишнего груза являются существенной обузой, а устойчивость к коррозии и максимум надежности – обязательные требования.

Титан, тантал и их сплавы в виде монолитных изделий или тонких защитных покрытий активно применяют в медицинском приборостроении. Их используют при изготовлении дистилляторов, насосов для перекачки агрессивных сред, стерилизаторов, компонентов наркозо-дыхательной аппаратуры, сложнейших устройств для дублирования работы жизненно важных органов типа «искусственное сердце», «искусственное легкое», «искусственная почка» и др.

Титановые головки аппаратов для УЗИ имеют самый продолжительный эксплуатационный ресурс, при том, что аналоги из прочих материалов даже при нерегулярном воздействии ультразвуковых колебаний быстро приходят в негодность.

В дополнение к выше сказанному можно отметить, что титан, как и тантал, в отличие от многих других металлов, имеют способность к десорбированию («отталкиванию») излучения радиоактивных изотопов, в связи с чем активно применяются в производстве различных защитных устройств и радиологической аппаратуры.

Титан – элемент, который интересует учёных и производство уже более двухсот лет

Металлы тысячи лет служат прочной основой цивилизации. Вспомним: уже в эпоху позднего каменного века – неолита – человек научился использовать самородные металлы и метеоритное железо и обнаружил в кострах необычные бесформенные пористые камни, в которых были металлические вкрапления.

Однако огонь не только дал людям хорошую пищу, теплое жильё, выжигал леса под пашню и плавил самородный металл. При горении древесины выделялась тепловая энергия, и образовывался углерод, и вдруг некоторые камни и почва «превращались» в металлы.

Самыми первыми металлами, которые человечество научилось выплавлять, были медь, свинец, олово, а также сплавы из них – бронза и латунь.

Металлы существенно изменили быт людей. Создавалась новая техника для обработки земли, строительства, охоты и, к сожалению, – для войн. (И если вникнуть с историю техники, то можно убедиться в том, что улучшали в первую очередь качество вооружений).

Человечество пребывало ещё в бронзовом веке, когда в различных регионах планеты уже создавали сплавы на основе железа.

Наступил железный век. Тысячелетиями усовершенствовались технологии литья чугунных орудий и различных механизмов, стальных клинков. Алхимики и химики выделяли из природных минералов металлические соединения и открывали новые металлы, возникла и развивалась металлургия – наука о производстве металлов.

С XVII века развернулась индустриализация. Для техники, новых видов транспорта, мостов, промышленных зданий потребовалось много металла, в первую очередь – высококачественной стали.

Эти задачи решали «методом проб и ошибок», а к концу XIX века – и на основе фундаментальных научных исследований. В металлургии, кроме химических процессов, для нагрева и плавления начали применять электрическую энергию.

Но темпы научно-технического прогресса продолжали расти. Во второй половине прошлого века создавались ракеты, атомные электростанции, суперистребители, мощные турбины, новые классы кораблей и многое другое, неизвестное и немыслимое. Техника нового поколения работала при сверхвысоких давлениях и ударах, невиданных ранее высоких и, наоборот, очень низких (криогенно стойких) температурах, а также при других экстремальных нагрузках.

Конечно, металлурги продолжали создавать новые специальные типы сталей. Например, для повышения жаропрочности добавили в сплав вольфрам, ванадий, молибден. Но сталь от этого становилась ещё тяжелее. А масса многих машин и аппаратов должна быть как можно меньше. Требовались сплавы прочнее стали, жаростойкие и криогенностойкие, нержавеющие и не растворяющиеся в агрессивных средах.

В первой половине прошлого века уже начали широко применять лёгкий металл — алюминий и его сплавы. И хотя прочность их была намного меньше, чем у стали, они очень пригодились для лёгких конструкций, таких ответственных, как самолёты и дирижабли, и даже некоторые корабли.

Алюминий и его сплавы не ржавеют и не разъедаются почти никакими кислотами, поэтому из них изготовляют химическое оборудование, различную утварь. В электротехнике чистый алюминий пригодился из-за хорошей электропроводимости, а сплав алюминия с кремнием обладает отличными литейными свойствами и из него отливают корпуса двигателей внутреннего сгорания для автомобилей и самолётов.

Но алюминиевые сплавы сравнительно легкоплавкие. Необходимо было найти металл и создать из него сплавы лучше и легче, чем сплавы из железа.

И такой металл нашёлся. Причём, если железная руда и бокситы (сырьё для алюминия) сконцентрированы в определённых залежах, то сырьё для металла, отвечающего требованиям научно-технического прогресса, оказалось буквально под ногами, в виде песка или в виде руды.

Вспомним, что земная поверхность состоит из соединений металлов и неметаллов, ими покрыто дно морей и океанов, они растворены в морской воде. Вот только выделить металл из его соединений бывает совсем не просто. И тысячелетний путь, пройденный человечеством в поисках металлургических технологий, часто не подходил для того, чтобы «добыть» новый металл и организовать его производство. Вот и над укрощением крайне необходимого для современной техники металла специалисты работают уже более двухсот лет.

Одним из «любимых» занятий химиков прошлых веков было определять состав «земель», попадавшихся под руку. В 1791 году англичанин У. Грегор, исследуя состав магнитного железистого песка с пляжа Корнуолла, выделил новую «землю» (оксид) неизвестного металла.

А через четыре года независимо от него немец Мартин Генрих Клапрот (1743—1817) открыл в минерале рутиле новый элемент. Немецкий исследователь отметил невозможность определения свойств нового элемента только по его оксиду и назвал его титаном – в честь стойких борцов с богами Олимпа из древнегреческой мифологии.

Немного ранее он же открыл металл, который назвал ураном. Клапрот установил, что рутил и «земля Трегора»— оксиды одного и того же химического элемента, за которым и осталось название «титан».

В свободном виде титан не встречается, но зато находится на 10-м месте по распространённости в природе: в рутиле, ильмените, перовските, титаните, других минералах и в морских глинистых отложениях.

Первый образец металлического титана удалось выделить из оксида в 1825 году химику Каролингского университета (Швеция) Йёнсу Якобу Берцелиусу (1779-1848). Однако его способ был настолько сложным, а сам титан оказался настолько химически активным, что никто не увидел перспективы в его применении.

Только спустя 100 лет голландцы А. ван Аркел и И. де Бур в 1925 году, применив технологию термического разложения паров йодида титана (TiI4), наконец получили чистый титан.

Этот йодидный способ применяют для получения небольших количеств титана очень высокой чистоты (до 99,99%). Титановую губку помещают в реторту и нагревают до 100 – 200°С; внутрь реторты вводят и разбивают ампулу с йодом, взаимодействующим с титаном по реакции Ti+2I2 → TiI4. (В принципе, можно применять и другие галогениды). Разложение TiI4 на Ti+2I2 и выделение титана происходит на титановых проволоках, натянутых в реторте, нагретых до 1300- 1400°С пропусканием тока.

Было установлено, что титан – лёгкий прочный металл серебристо-белого цвета. Температура его плавления 16600С, точка кипения 32600C. Металл существует в двух модификациях: α-Ti и β-Ti, плотность которых, соответственно, равна 4,505 и 4,32 г/см3. Между прочим, титановая пыль при температуре 4000С взрывается. Пожароопасна и титановая стружка.

Ряд особых физико-химических свойств титана, прежде всего высокая удельная прочность (отношение прочности к удельному весу), большая коррозионная стойкость во многих агрессивных средах, хорошая обрабатываемость давлением и другие ценные технологические свойства делают его.

Действительно, в середине прошлого века научно-технический прогресс без титана и его сплавов начал «пробуксовывать». И пришлось, не считаясь с затратами, искать способы промышленного производства важнейшего материала.

Естественно, что перво-наперво попробовали выплавить титан так, как выплавляют из железных руд чугун («Страна знаний», 2015, №8). Концентрат титановой руды начали плавить в смеси с древесным углём или антрацитом в электродуговой печи и получили шлак из окиси титана и различных примесей.

Но «отобрать» кислород у титана непросто, поэтому на втором этапе решили использовать более активный элемент – хлор.

В специальную печь, в нижней части которой нагревается угольная пластина при пропускании через неё электрического тока, загружают титановый шлак, а через фурмы задувают хлор. И при температуре 800-12500С образуются пары четырёххлористого титана, а также хлориды других примесей. Пары очищают от твёрдых частиц, охлаждают в конденсаторах, и получают жидкий четырёххлористый титан.

Экспериментаторы нашли и другие способы получения титана. Не будем их описывать подробно. Отметим только, что получить четырёххлористый титан можно в хлоратоpax непрерывного действия, в солевом расплаве, в кипящем слое.

А научную основу третьего этапа – термитные реакции заложил Николай Николаевич Бекетов (1827-1911) («Страна знаний», 2015 № 4).

Магниетермию выполняют в герметичных реакторах (ретортах) из нержавеющей стали, установленных в электрических печах сопротивления. Из реторты откачивают воздух, заполняют её инертным газом аргоном, заливают туда расплавленный магний и, постепенно, – жидкий четырёххлористый титан. Титан восстанавливается магнием по реакции TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2 с выделением большого количества тепла.

Необходимая по технологии температура 800-900°С поддерживается в реакторе дозированной подачей TiCl4. (Вместо магния иногда применяют натрий, и этот способ восстановления называют натриетермическим.) Правда, к сожалению, получается не плотный слиток, а пористая титановая губка (до 60% Ti). С подобной железной заготовкой – «крицей» имели дело металлурги-кузнецы в древности. («Страна знаний», 2015, № 8).

К сожалению, при проковке этой губки чистый титан получать не удавалось. Необходимо было разрабатывать ещё одну технологическую операцию – переплавлять эту смесь так, чтобы избавить её от примесей.

И здесь наступил следующий этап «борьбы человека с титаном». Теперь из губчатого титана требовалось выплавить плотные, без пор и включений металлические заготовки для проката или отливок. В середине ХХ века перед мировой металлургией открылся очередной этап покорения своенравного металла – придание ему нужных для новой техники качеств.

Результаты работ засекречивали: основными заказчиками были творцы новой военной техники. Решением задач переплава и сварки в принципе и применительно к конкретному производству занимались десятки институтов и лабораторий в СССР, США, Великобритании, Франции и ещё в некоторых странах. Работали интенсивно – гонка вооружений уже набрала обороты.

Установка для электронно-лучевого переплава
в ИЭС им. Е.О.Патона

Работы по исследованию и разработке металлургических и сварочных процессов применительно к титану были начаты в Институте электросварки им. Е.О. Патона (ИЭС) НАН Украины в конце 50-х годов прошлого века под общим руководством академика Бориса Евгеньевича Патона (род. 1918).

Вскоре в Киеве впервые в мире были разработаны самые эффективные технологии получения слитков титана и его сплавов из первичной шихты и из вторичных отходов. Для решения проблемы пригодились знания, накопленные в процессе создания новых сварочных технологий и электрошлакового переплава.

Сотрудники ИЭС им. Е.О. Патона применили энергию электронных лучей, дуговой плазмы, индукционный и электрошлаковый нагрев. Каждый из процессов имеет свои преимущества и используется для производства металла с конкретными свойствами, именно такими, какие требуются для ответственных конструкций.

Мощный электронный луч плавит заготовки в вакууме под давлением 0,01- 0,1 Па. Технологические процессы обеспечивают удаление посторонних примесей и растворённого газа, позволяют получать слитки титана и его сплавов с однородной бездефектной структурой. Для их внедрения было создано семейство многоцелевых промышленных плавильных электронно-лучевых установок (ЭЛУ).

В плазменно-дуговых электропечах заготовки расплавляют одним или несколькими дугами, сжатыми потоками аргона в плазмотронах. Плазменно-дуговая печь позволяет выплавлять титановые слитки непосредственно из кусковой шихты (губчатого титана), минуя операцию прессования заготовок.

Одним из наиболее универсальных независимых источников нагрева является высокочастотное магнитное поле, создаваемое электрическим током в индукторе. Особенности индукционного нагрева, в том числе интенсивное перемешивание жидкого металла, гарантируют выравнивание химического состава, возможность выдерживать металл в жидком состоянии неограниченное время в вакууме, обеспечивают высокое качество отливок.

Альтернативой переплаву в вакуумных условиях является электрошлаковый переплав. Для него не требуется такого сложного оборудования, строгого выдерживания режима плавки, и при достаточно высоком качестве себестоимость работ самая низкая. Наилучшего качества удаётся достичь в печах камерного типа.

Схема электропечи для получения
четырёххлористого титана:
1 – корпус печи;
2 – футеровка;
3 – угольная набойка;
4 – токоподводящие графитовые
электроды;
5– устройство загрузки шихты;
6 – брикетная шихта;
7, 8 –трубки для подачи хлора;
9 – отверстие для удаления
парогазовой смеси.

В ИЭС была разработана технология магнитоуправляемой электрошлаковой плавки для производства сплавов титана с любым большим количеством компонентов. Наиболее существенными преимуществами этой технологии являются возможность рафинирования низкосортного дешёвого сырья от вредных примесей, высокая плотность литья, меньшие затраты технологической электроэнергии и сравнительно дешёвое оборудование.

И чем дешевле становилось производство титана и сплавов с качествами, необходимыми для ответственных изделий, тем больше была в них потребность. Только в СССР за короткое время производство титановой продукции было налажено на двух десятках заводов.

Для экономии дорогого металла в тех конструкциях, где требовалась стойкость к агрессивным средам, но не важен был вес изделия, были разработаны способы изготавливать биметалл. В 1980-х годах было освоено производство биметаллических листов путём горячей прокатки заготовок. И самым лучшим конструкционным материалом является композиция сталь+титан, т.е. сталь, плакированная (покрытая) титаном.

В ИЭС им. Е.О. Патона открыт цех «Титан», который может выпускать до 1500 т титановых слитков в год для проката высококачественных полуфабрикатов.

Так, из таких сплавов толщиной 200-250 мм на Феодосийском судостроительном заводе «Море» были изготовлены крыльевые устройства для морских судов. В 2009 году была создана технология электронно-лучевой плавки крупногабаритных слитков жаропрочных сплавов на основе титана.

Впервые в мире получен слиток диаметром 840 мм из жаропрочного титанового сплава ВТ3-1, а вскоре был получен слиток диаметром 1100 мм, длиной до 4000 мм, массой 16 тонн.

Впервые в мировой практике в цехе «Титан» спроектирована, изготовлена и запущена в эксплуатацию электронно-лучевая установка для получения титановых слитков недроблёных блоков губчатого титана. Для изготовления атомных и химических реакторов ИЭС им. Е.О. Патона налажено производство полых слитков, из которых раскатывают титановые кольца диаметром до 2000 мм.

Впервые в мире были изготовлены бесшовные титановые трубы длиной до 9000 мм из трубной заготовки.

Всё большее применение в гражданских отраслях промышленности находят как традиционные титановые сплавы, так и новые титановые сплавы с уникальными физико-химическими характеристиками. Титан является одним из наиболее распространённых геттерных (от «геттер» — газопоглотитель, вещество, поглощающее и прочно удерживающее газы, кроме инертных) материалов, используемых в высоковакуумных насосах.

Детальное изучение коррозийной стойкости сплава Т100 в разнообразных агрессивных средах, в том числе и в биологических, показало его перспективность для применения в медицине для изготовления эндопротезов и медицинских инструментов.

Для потребностей стоматологии в ИЭС им. Е.О. Патона разработан титановый сплав системы Ti-Al-Nb-Zr.

Одним из важнейших потребителей титановых сплавов в Украине является аэрокосмический комплекс. В конструкциях самолётов масса деталей из титановых сплавов составляет 8 – 9 % массы планёра. Это, главным образом, тяжело нагруженные силовые элементы, такие как подкосы и цилиндры шасси, кронштейны системы управления, детали механизации крыла, противопожарные перегородки, грузовые дорожки настила.

Из титановых сплавов изготавливают трубопроводы, теплообменники, компенсаторы и другие узлы самолетов.

В химической, пищевой промышленности из сплавов титана делают реакторы, трубопроводы, насосы, трубопроводную арматуру, опреснительные установки и др.

Первой в мировой практике монументальной скульптурой из титана является памятник Юрию Гагарину на площади его имени в Москве.

Титановые сплавы имеют наиболее высокую удельную прочность среди всех металлических материалов. Титан используют для легирования сталей и создания спецсплавов. Разработано множество сплавов титана с различными металлами. Нитинол (никель-титан) — сплав, обладающий памятью формы, применяется в медицине и технике.

Алюминиды титана являются очень стойкими к окислению и жаропрочными. Карбид, диборид, карбонитрид титана — важные компоненты сверхтвёрдых материалов для обработки металлов.

Титановые сплавы используются при изготовлении спортивных товаров, мобильных телефонов, часов, бронежилетов.

На любые металлы, керамику, стекло и многие другие материалы можно напылить нитрид титана, который имеет цвет золота, но, в отличие от него, это тончайшее покрытие очень прочное и во много раз дешевле. Технология напыления разработана в Физико-техническом институте в Харькове и широко применяется для покрытия металлом инструментов, зубных коронок, посуды, куполов церквей и изделий бижутерии.

Крупнейшими в мире сварными конструкциями из титановых сплавов являются малошумные тяжёлые ракетные подводные крейсера стратегического назначения (ТРКСН проекта 941, шифр «Акула», по классификации НАТО – «Typhoon»). Первый из 12 кораблей был построен в Северодвинске на «Севморзаводе» в сентябре 1979 года по технологиям, разработанным в ИЭС им. Е.О. Патона.

Нигде в мире больше нет подводных кораблей водоизмещением 28500 т, длиной 172,8м, шириной 23,3м. Этот крейсер может погружаться на глубину 500 м и идти там со скоростью 27 узлов. Конструкция ТРКСН выполнена по типу катамарана из двух раздельных прочных корпусов (диаметр каждого 7,2 м), между которыми расположены отсеки управления, торпедный и ракетный.

Использование титановых сплавов позволило уменьшить массу корпуса, увеличить глубину погружения, уменьшить магнитное поле. Конечно, и в странах НАТО имеются титановые лодки, но их тактико-технических данные хуже.

Несмотря на явные успехи в покорении титана, учёные продолжают совершенствовать его производство, а конструкторы и инженеры – создавать новую технику.

Сейчас мировое производство титана составляет около 4,5 млн т. в год. При нынешних темпах его потребления мировых разведанных запасов титана хватит более, чем на 150 лет.

А.П. Лютый, кандидат технических наук, завод «Днепроспецсталь», г. Запорожье

Титан — легкий, прочный, коррозионностойкий металл

Титан — простое химическое вещество, элемент таблицы Менделеева под номером 22, металл. Обозначается буквами Ti (Titanium).

Теоретически элемент титан был открыт в конце 18-го века сразу несколькими учеными, работавшими с минералами, содержащими диоксид титана. Они выделили оксид, поняли, что он содержит неизвестный науке элемент, но получить его в чистом виде не смогли. Один из этих ученых, немец Клапрот, предложил назвать неизвестный элемент титаном. Существует две версии, почему именно «титан». Первая и основная — Клапрот взял имя из греческой мифологии. Вторая — отсылка к имени царицы эльфов Титании (германская мифология). В то время под влиянием работ Лавуазье было принято давать название новым элементам по ассоциации с их свойствами. Но немецкий химик считал, что об элементе известно слишком мало, чтобы придумать «правильное» название. Как потом оказалось, название подходит новому металлу как нельзя лучше, учитывая его износостойкость и легкость.

В чистом виде титан был получен лишь в начале 20-го века. Процесс был сложным и дорогим, поэтому металл долго не был востребован промышленностью. И только в 1940-м году химик из Люксембурга Г. Кролл предложил относительно простой магниетермический способ выделения титана из его тетрахлорида. Процесс Кролла применяется для промышленного получения титана до сих пор, хотя сейчас разработаны и другие методы.

Титан достаточно распространенный элемент. Из важных металлов на земле больше только железа, магния и алюминия. В чистом виде не встречается из-за своей химической активности, но входит в состав более чем 100 минералов. Для промышленности имеют значение ильменит FeTiO3, рутил TiO2, титанит CaTiSiO5, перовскит CaTiO3, титаномагнетит FeTiO3 + Fe3O4.
Элемент можно найти в растениях, животных, в организме человека.

Свойства

Светлый серебристый металл. На воздухе быстро покрывается тонкой пленкой оксида титана, устойчивой к внешним воздействиям влаги и кислорода, поэтому изделия из титана долгое время сохраняют блеск и не тускнеют. Кроме этого, тонкая пленка переливается на свету розовым, красным и синим. Титан легкий, с низкой плотностью (плотнее алюминия, но легче железа). Прочнее меди и железа, при том, что легче их. Тугоплавкий, плавиться начинает только при t около +1670 °С. Пластичный, его можно ковать, сверлить, прокатывать. Плохо проводит электрический ток и тепло. Порошок или стружка чистого титана самовоспламеняются и взрываются уже при t около +400 °С.

При комнатной температуре титан химически инертен из-за образующейся на поверхности пленки оксида. Устойчив к влаге, морской воде, кислороду, водороду, хлору и его растворам, большинству щелочей и кислот (исключение — фтороводородная, фосфорная, а также горячая муравьиная, щавелевая, концентрированная серная). Но при нагревании вступает в реакции почти со всеми элементами, в том числе с галогенами, углеродом, водородом, хлором, азотом. Это единственный элемент, горящий в атмосфере чистого азота. Образует сплавы и соединения с металлами. Нейтрален только к инертным газам, литию, натрию, магнию, калию, сере и кальцию.

Титан физиологически инертен к органическим тканям человека. Импланты из титана могут сращиваться с костями, что часто используют в стоматологии. Однако титановая пыль канцерогенна.

Топ металлов будущего / Новости общества Красноярска и Красноярского края / Newslab.Ru

Развитие многих важных отраслей непосредственно связано с металлургией. Трудно представить авиацию без «крылатого металла» — алюминия, космонавтику без титана, а  атомную энергетику без урана. Newslab.ru составил топ металлов будущего и узнал, из каких материалов в XXI веке будут строить самолеты и делать медицинские протезы.

Microlattice — никелевая «кость»

Американские ученые по заказу авиаконцерна Boeing создали новый сверхлегкий металлический материал. Он получил название Microlattice (ultralight metallic microlattice) — ультралегкая металлическая губка. Материал этот, в прямом смысле слова, невесомый: если положить его на одуванчик, то цветок останется невредим. Однако при всей кажущейся хрупкости Microlattice может выдерживать огромные по сравнению со своим весом нагрузки. Причина в его необычном строении — на 99,99% материал полый, и, по сути, состоит из воздуха, что напоминает строение другого прочного «материала» — человеческой кости.

Основа Microlattice — это переплетенные между собой трубки, их толщина в тысячу раз меньше толщины человеческого волоса. При этом и сами трубки изнутри полые. Первые образцы нового материала были сделаны из сплава фосфора и никеля, нанесенного на полимерную губчатую основу. Возможности применения Microlattice практически безграничны. В частности, появление материала было на «ура» встречено авиационной промышленностью, ведь изготовленные из ультралегкого материала компоненты самолета сократят общую массу лайнера, что поможет существенно сэкономить на топливе.

Microlattice — как это сделано?

Видео: youtube.com/user/SciNewsRo

Гибкая и легкая сталь

В последние десятилетия сталь как материал для производства стремительно теряла популярность. И это не удивительно, сталь — материал прочный, но при этом очень тяжелый, именно поэтому ее не используют, например, в авиастроении. На первый взгляд решить эту проблему несложно: можно добавить в сплав более легкий алюминий. Эксперименты показали: это и в самом деле значительно уменьшает массу стального сплава, однако материал получается очень хрупким. Такой металл нельзя согнуть — в какой-то момент он просто ломается.

Материалы по теме

Над решением этой задачи еще с 70-х годов прошлого века бились ученые по всему миру. Сравнительно недавно хорошие новости пришли из Южной Кореи, где был получен новый стальной сплав — легкий и в то же время прочный. Для этого ученые воздействовали на структуру сплава алюминия-стали на наноуровне, а также добавили в него немного никеля. Не приходится сомневаться, что вскоре эта разработка получит повсеместное применение, ведь новый сплав обладает тем же коэффициентом удельной прочности, что и титан, но при этом стоит в десять раз дешевле.

Пластмассовый металл

Материал, соединяющий в себе податливость пластмассы и прочность металла, был создан в Йельском университете. Он получил название BMG (от bulk metallic glasses). Уникальность разработки в том, что при низких температурах и давлении материал подобно пластмассе смягчается, а также способен переходить в текучее состояние.

Такими свойствами BMG обладает благодаря своей структуре: ее основу составляют так называемые «аморфные металлические стекла». Это сплав по своим свойствам похожий на обычный металл, но при этом способный принимать различные формы, как пластик. Именно это сочетание качеств делает BMG одним из лучших материалов для создания миниатюрных и сложных по форме предметов и устройств, таких как медицинские импланты или элементы микроэлектроники.

Гидрофобный металл

Гидрофобные — отталкивающие воду материалы — сегодня не редкость. Однако все они по своей прочности вряд ли сравнятся с разработкой ученых из университета Рочестера. Им удалось создать гидрофобный металл. Для этого поверхность металла была обработана специальным лазером. Тончайшая гравировка придала материалу новые свойства: он, в буквальном смысле слова, отталкивает капли воды как резиновые мячики.

Сфер, где может пригодиться подобный материал, очень много. Это и самолетостроение — гидрофобный металл предотвратит обледенение воздушного судна, и кораблестроение — корпуса лайнеров будут менее подвержены коррозии.

Сплав магния и наночастиц для сверхлегких самолетов

Разработанный на основе магния и кремния металл взял лучшие свойства от своих «родителей»: плотность и легкость — от магния, твердость — от кремния. Совместить эти качества в одном материале удалось благодаря особой технологии производства — карбидокремниевые наночастицы не смешиваются с магнием, а распыляются в него. Именно поэтому готовый металл прочный и пластичный, но одновременно устойчив к воздействию высоких температур.

Исследователи рассчитывают, что их изобретение найдет применение в самолето- и автомобилестроении, также материал планируют использовать в производстве медтехники и электроники.

Металл для Росомахи

Новый металлический сплав с рекордно высокой температурой плавления — 4126 градусов Цельсия, это две третьих температуры поверхности Солнца, разрабатывают американские ученые.

Материалы по теме

Пока материал получен только с помощью компьютерного моделирования. В его состав вошли гафний, углерод и азот. Следующим шагом в исследованиях станет синтез материала и испытания его свойств в лаборатории.

По расчетам ученых, новый металл станет самым прочным из ныне известных. У него пока нет названия, но разработку уже успели окрестить «адамантием». Так назывался вымышленный сверхпрочный металл, из которого были сделаны когти Росомахи — одного из героев фильма «Люди Икс». В качестве основной сферы применения нового суперметалла, в первую очередь, рассматривается космическая отрасль.

Наталья Мороз, интернет-газета Newslab.ru

Металлы тяжелые — Справочник химика 21

    Металлургию делят на ч е р н у ю (получение железа и его сплавов) и цветную (получение цветных металлов). Цветная металлургия занимается получением легких (алюминий, магний, титан, щелочные металлы), тяжелых (медь, свинец, цинк, олово) и благородных (золото, серебро, платиновая группа) металлов. Современная металлургия получает более 75 металлов и много- [c.142]

    Плотность металлов изменяется в широких пределах. Самый легкий из них (литий) имеет плотность 0,53 г/см , самый тяжелый (осмий) —22,5 г/см . Почти все металлы тяжелее воды. Металлы, имеющие плотность менее 3 г/см , называют легкими, а имеющие плотность 8—10 г/см и более — тяжелыми. К первым относятся, например, магиий и алюминий, ко вторым — серебро, свинец, ртуть. [c.166]


    Свинец — темно-серый мягкий металл, тяжелый, с невысокой температурой плавления и типичной для металлов электрической проводимостью. [c.275]

    Металлам присущи характерные признаки, проявляющиеся, как правило, одновременно. Почти все металлы тяжелее воды, твердые вещества в компактном состоянии. Им присущ так называемый металлический блеск. Большинство из них — серые или белые, но медь, цезий и золото — красного или желтого цвета В высокодисперсном состоянии металлы обычно имеют черный цвет и не блестят. [c.318]

    Актиноиды — металлы тяжелые. Плотность их возрастает от тория к нептунию, а затем падает. Металлы с порядковыми номерами 97 и выше в чистом виде еще не получены. [c.63]

    Графит и дизельное топливо Сульфированная жирная кислота Жирная кислота Спирт с длинной цепью Мыло тяжелого металла Тяжелый алкилат Нефтяной сульфонат Детергент марки X для бурового раствора Детергент марки раствора Детергент марки раствора Силикат [c.336]

    Р. используют, наряду с указанными выше областями применения, при получении азота и кислорода из воздуха (см. Воздуха разделение), ряда чистых металлов, тяжелой воды, в пром-сти орг. синтеза и др. В лаб. практике применяют в осн. те же, что и в пром-сти, способы Р., проводимой в [c.235]

    Накопление тяжелых металлов Тяжелые металлы в воде, в донных отложениях, а также в гидробионтах Методы спектрального анализа  [c.453]

    Серебристо-белый металл тяжелый, низкоплавкий, мягкий, ковкий. Во влажном воздухе покрывается устойчивой оксидной пленкой. Не реагирует со щелочами. Восстановитель реагирует с водяным паром, сильными кислотами, [c.305]

    Серебристо-белый металл тяжелый, мягкий, радиоактивный. Реакционноспособный реагирует с кислородом, на воздухе покрывается оксидной пленкой. Сильный восстановитель реагирует с водой, разбавленными кислотами. Ион f в растворе бесцветен, заметно гидролизуется. Синтезирован (наиболее устойчивый изотоп С0 бомбардировкой кюрия нейтронами в ядерном реакторе. Выделен в виде СГгОз. Получение — восстановление СГгОз литием при нагревании. [c.350]

    Новый металл, тяжелый и тугоплавкий, внешне был похож на платину На него не действовали кислоты (кроме азотной), но он химически растворялся в пероксиде водорода Загораясь на воздухе, порошкообраз ный металл превращался в летучий оксид состава МдО Какой это ме талл  [c.214]

    Тяжелые металлы. Тяжелые металлы часто поступают в водные экосистемы с промышленными сточными водами и осадками кислых шахтных сточных вод. В лабораторных исследованиях, рассматривающих влияние па водоросли и простейших ряда металлов (цинк, медь, кадмий, литий, хром, ртуть, никель, свинец), получены цепные, хотя и разноречивые, результаты. [c.218]

    Простые вещества. Физические и химические свойства. В компактном состоянии все платиноиды представляют собой серебристо-белые металлы, по внешнему виду напоминающие серебро. Эти металлы мономорфны и образуют плотноупакованные кристаллические структуры с к.ч. 12. При этом элементы первой вертикальной диады (Ей, Оз) кристаллизуются в ГПУ-структуре, а остальные формируют ГЦК-решетку. Первая триада относится к так называемым легким платиноидам. Металлы второй триады называются тяжелыми платиноидами. Они являются самыми плотными из всех металлов. Тяжелые платиноиды имеют более высокие температуры плавления, чем легкие. Наиболее пластичны металлы последней вертикальной диады (Р[c.497]

    Особое внимание уделяется синтезу, изучению и применению новых экстрагентов. При этом преследуется несколько целей. Главная — нахождение очень избирательных соединений, однако решаются и задачи подбора групповых экстрагентов, например на платиновые металлы, тяжелые металлы, содержащиеся в объектах окружающей среды, и т. д. В случае возмож- [c.7]

    Если в электродиализной установке, в которой протекает раствор, содержащий хлориды, сульфаты, щелочные металлы, тяжелые металлы и щелочноземельные элементы, для промывки электродов выбран чистый сульфат натрия, то высокоселективные мембраны, играющие роль ловушек, должны быть размещены следующим образом, начиная с анодного конца установки (рис. 6.24) вначале устанавливается анионитовая мембрана 1, которая служит ловушкой для всех катионов за ней следует катионитовая мембрана, или [c.237]

    На производственных базах монтажных управлений и на монтажных площадках правка и гибка металла тяжелого профиля производятся специальными винтовыми или клиновыми скобами. [c.72]

    На заводах по изготовлению металлоконструкций и нестандартного оборудования для разделки листа, как правило, применяются специальные резательные машины, и только резка металла тяжелого профиля производится вручную с применением ряда приспособлений и шаблонов. [c.85]

    Непонятные изменения веса веществ при горении, как выяснилось, связаны с появлением или исчезновением газов во время горения. Хотя существование газов было установлено очень давно и еще за век до Ван Гельмонта (см. гл. 1) началось медленное накопление знаний о газах, даже во времена Шталя химики, принимая -сам факт существования газов, фактически не обращали на них икакого внимания. Размышляя над причинами изменения веса веществ в процессе горения, исследователи принимали в расчет только твердые тела и жидкости. Понятно, что зола легче дерева, так как при горении дерева выделяются пары. Но что это за пары, ян кто из химиков сказать не мог. Ржавый металл тяжелее исходного еталла. Может быть, при ржавлении металл получает что-то из воздуха Ответа не было. [c.39]

    Серебристо-белый металл тяжелый, мягкий, пластичный, радиоактивный. Во влажном воздухе покрывается оксидной пленкой. Пассивируется в холодной воде, концентрированных серной и азотной кислотах. Не реагирует со щелочами, гщфатом аммиака. Сильный восстановитель реагирует с горячей водой, хлороводородной кислотой, разбавленными серной и азотной кислотами. Сильными окислителями переводится в оксокатионы. Катион Np имеет темно-красную окраску, катион Np — желто-зеленую. Синтезирован (наиболее устойчивый изотоп Np) бомбардировкой нейтронами урана в ядерном реакторе. Выделен в виде NpFj и Npp4. Получение — восстановление кальцием или барием этих фторидов при нагревании. [c.346]

    Триплетные состояния интенсивно тушатся кислородом, ионами переходных металлов, тяжелыми атомами, акцепторами и донорами электронов. При рассмотрении тушения триплетных молекул следует различать статическое и динамическое тушение. При статическом тушении триплетных состояний наблюдается уменьшение концентрации триплетных молекул без изменения их времени жизни. Явление статического тушения связано с существованием комплекса между возбужденной молекулой и тушителем. Такой комплекс может образовываться как в основном состоянии, так и в синглетном возбужденном состоянии. При сильном уменьшении вероятности интеркомбинационной конверсии в комплексе по срав- [c.166]

    Серебристо-белый металл тяжелый, мягкий, радиоактивный (наиболее устойчивый изотоп Ри). Во влажном воздухе покрывается оксидной пленкой. Пассивируется в холодной воде, концентрированной серной кислоте, азотной кислоте. Не реагирует со щелочами, пцфатом аммнака. Сильный восстановитель реагирует с горячей водой, хлороводородной кислотой, разбавленной серной кислотой. Сильными окислителями переводится в оксокатионы. Катион Ри имеет сине-фиолетовую окраску, катпон Ри — желто-коричневую. Синтезирован бомбардировкой нейтронами урана в ядерном реакторе. Выделен в виде РиРз и Рир4. Получение — восстановление кальцием или литием этих фторидов при нагревании. [c.347]

    Триплетные состояния интенсивно тушатся кислородом, ионами переходных металлов, тяжелыми атомами, акцепторами и донорами электрона. При рассмотрении тушения триплетных молекул следует различать статическое и динамическое тушение. При статическом тушении триплетных состояний наблюдается уменьшение концентрации триплетных молекул без изменения их времени жизни. Явление статического тушения связано с образованием комплекса между возбужденной молекулой и тушителем. Такой комплекс может образовываться как в основном, так и в син-глетно-возбужденном состоянии. При сильном уменьшении вероятности интеркомбинационной конверсии в комплексе по сравнению со свободной молекулой наблюдается уменьшение выхода триплетных молекул. Динамическое тушение триплетных молекул обусловлено взаимодействием триплетной молекулы с тушителем при соударении. При динамическом тушении происходит уменьшение времени жизни триплетных моле- [c.293]

    Все кислые соли сероводородной кислоты — гидросульфиды, например ЫаНЗ, Са(Н8)г — хорошо растворимы в воде. Нормальные соли — сульфиды растворяются в воде по-разному. Растворимыми являются сульфиды щелочных и щелочно-земельных металлов, а также сульфид аммония (ЫН2)28. Сульфиды остальных металлов в воде не растворимы, а сульфиды меди, свинца, серебра, ртути и некоторых других металлов (тяжелых) не растворяются даже в кислотах (кроме азотной кислоты). [c.365]

    Свойства. С.-металл синевато-серого цвета, кристаллизуется в гранецентрир. кубич. решетке типа Си, а = = 0,49389 нм, 2 = 4, пространств, группа РтЗт. С.- один из легкоплавких металлов, тяжелый цветной металл т. пл. 327,50 С, т. кип. 1751 °С плотн., г/см 11,3415 (20 °С), 10,686 (327,6 С), 10,536 (450 °С), 10,302 (650 °С), 10,078 (850 °С) С° 26,65 Дж/(моль-К) 4,81 кДж/моль, [c.300]

    Серебристо-белый металл тяжелый, мягкий, радиоактивный. Реакционноспособный реагирует с кислородом, во влажном воздухе покрывается оксидной пленкой. Сильный восстановитель реагирует с горячей водой, разбавленными кислотами. Сильными окислителями переводится в оксокатионы. Ион Ат в разбавленном растворе имеет розовую окраску, заметно гидролизуется. Синтезирован (наиболее устойчивый изотоп Ат) бомбардировкой нейтронами плутония в ядерном реакторе. Выделен в виде АтРз. Получение — восстановление АтРз барием при нагревании. [c.348]

    Методы первой группы представляют собой наиболее общий путь получения восстановлением безйодных галогенидов кальцием. Лучший из них— восстановление 10%-ным избытком кальция в танталовых тиглях в атмосфере аргона хлоридов Ьа, Се, Рг, N(1, 0(1 (нагревание в течение 15 мин. при 1350—1400° С) или ( ридов остальных элементов (нагревание в течение 5 мин. при 1550°С) [816, 828, 1256, 1845, 1849]. Это дает возможность получить сразу слиток редкоземельного металла с высоким выходом, что особенно важно при переработке небольших количеств материала. Получение металлов тяжелых элементов восстановлением хлоридов приводит к образованию губчатого продукта, переработка которого в монолитный металл является источником введения дополнительного количества примесей. Температура реакции в данном случае недостаточна для плавления редкоземельных металлов. Увеличение же температуры ведет к сильному испарению самих хлоридов. Поэтому замена хлоридов менее летучими фторидами позволила вести процесс при более высокой температуре с образованием компактных металлов. [c.22]

    Главными недостатками вагонных реторт всех типов явля ются низкий коэффициент использования их емкости, не дости гающий даже 50 %, небольшая производительность единицы объема, значительные затраты металла, тяжелые условия работы при перегрузке реторт [c.65]

    На рис. 11 представлены схемы кювет для исследования адсорбции при низких температурах. Кювета, использованная Шеппардом и Йейтсом (1956) и приведенная на рис. И, а, изготовлена из металла. Тяжелый медный блок i, в котором имеется цилиндрический образец из пористого стекла, присоединен к охлаждающему сосуду Дьюара. Кювета может разбираться с разъединением конического шлифа 3 для введения образца. Через охлаждающие рубашки 4 циркулирует вода для предотвращения образования льда на кювете при проведении эксперимента при низкой температуре. Кювета присоединена к вакуумной системе через трубу 2, которую используют также для напуска адсорбирующихся газов. К кювете прикрепляются окошки из Na l. [c.51]

    Сейчас технеций получают из осколков деления урана-235 в ядерных реакторах. Правда, выделить его из массы осколков непросто. На килограмм осколков приходится около 10 г элемента № 43. В основном это изотоп технС ций-99, период полураспада которого равен 212 тысячам лет. Благодаря накоплению технеция в реакторах удалось определить свойства этого элемента, получить его в чистом виде, исследовать довольно многие его соединения. В них технеций проявляет валентность 2+, 3+ и 7+- Так же, как и рений, технеций — металл тяжелый (плотность 11,5 г/см ), тугоплавкий (температура плавления2140°С), химически стойкий. [c.235]

    Эти три металла дают, как магний, окислы RO, образую щие мало энергически основания, и, как Mg, они летучи Летучесть их возрастает с атомным весом. Магний перего няется при белокалильном жаре, цинк при температуре 930″ кадмий около 770°, а ртуть около 357°. Окислы их RO восстанов ляются легче магнезии, всех легче HgO. Свойства их солей RX (растворимость, способность образовать двойные и основные соли и многие другие качества) во многом такие же, как у MgX . С возрастанием атомного веса возрастает трудность окисления, непрочность соединений, плотность металла и соединений, редкость в природе и множество других свойств. Особенности, сравнительно Mg, ожидаются уже потому, что Zn, d и Hg суть металлы тяжелые. [c.100]

Химический тренажер. Ч.1 (1986) — [ c.8 ]

Аналитическая химия промышленных сточных вод (1984) — [ c.97 , c.100 ]

Введение в химическую экологию (1978) — [ c.35 , c.150 , c.153 , c.207 , c.208 ]

Общая химия и неорганическая химия издание 5 (1952) — [ c.311 ]

Санитарно химический анализ загрязняющих веществ в окружающей среде (1989) — [ c.0 ]

Неорганическая химия (1950) — [ c.244 ]

Экологическая биотехнология (1990) — [ c.0 ]

Общая химия Издание 4 (1965) — [ c.169 ]

Основы общей химической технологии (1963) — [ c.23 ]

Эволюция без отбора Автоэволюция формы и функции (1981) — [ c.276 , c.277 ]

Эволюция без отбора (1981) — [ c.276 , c.277 ]

Вуд на одну пятую его первоначальной толщины Превосходит стали и титана

*

Выберите страну / regionUnited StatesCanadaAfghanistanAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийский океан TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCape VerdeCayman IslandsCentral африканских RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Килинг) IslandsColombiaComorosCongoCongo, Демократическая Республика ofCook IslandsCosta RicaCote D ‘ИвуарХорватияКубаКипрЧешская РеспубликаДанияДжибутиДоминикаДоминиканская РеспубликаВосточный ТиморЭквадорЭгипетЭль-СальвадорЭкваториальная ГвинеяЭритреяЭстонияЭфиопияФолклендские острова (Мальвина) Фарерские островаФиджиФинляндияФермания Югославия Французская республика МакедонияГранция tarGreeceGreenlandGrenadaGuadeloupeGuamGuatemalaGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHeard и McDonald IslandsHoly Престол (Ватикан) HondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIran (Исламская Республика) IraqIrelandIsraelItalyJamaicaJapanJordanKazakstanKenyaKiribatiKorea, Корейские Народно-Демократической RepKorea, Республика ofKuwaitKyrgyzstanLao Народный Демократической RepLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyan Arab JamahiriyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacauMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesia, Федеративные StatesMoldova, Республика ofMonacoMongoliaMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPanamaPapua Нового GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto RicoQatarReunionRomaniaRussian FederationRwandaSaint HelenaSaint Китс и НевисСент-ЛюсияСент-Пьер и МикелонСамоаСан-Марин ОСАО Tome и PrincipeSaudi ArabiaSenegalSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSpainSri LankaSth Georgia & Sth Sandwich Институт социальных Винсент и GrenadinesSudanSurinameSvalbard и Ян MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyrian Arab RepublicTaiwan, провинция ChinaTajikistanTanzania, Объединенная Республика ofThailandTogoTokelauTongaTrinidad и TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks и Кайкос IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Арабские EmiratesUnited KingdomUruguayUS Малые отдаленные IslandsUzbekistanVanuatuVenezuelaVietnamVirgin острова (Британские) Виргинские острова (U .S.) Острова Уоллис и Футуна Западная Сахара Йемен Югославия Замбия Зимбабве

Руководство по выбору легких сплавов и металлов

Легкие сплавы и легкие металлы имеют низкую плотность и высокое отношение прочности к массе. Обычно они характеризуются низкой токсичностью по сравнению с тяжелыми металлами, хотя бериллий является исключением.

Легкие металлы включают сплавы алюминия, магния, титана и бериллия.

Алюминий и алюминиевые сплавы — это легкие цветные металлы с хорошей коррозионной стойкостью, пластичностью и прочностью.Алюминий относительно легко изготовить формованием, механической обработкой или сваркой. Этот металл является хорошим проводником электричества и тепла. Алюминий также используется в качестве легирующего элемента в стали и титановых сплавах. Алюминиевые сплавы — это универсальные металлы, которые находят применение практически во всех промышленных и коммерческих сегментах.

Магний и магниевые сплавы — это цветные металлы с низкой плотностью (относительно высоким отношением прочности к массе), хорошей пластичностью, средней прочностью и хорошей коррозионной стойкостью.Магний и магниевые сплавы используются в различных отраслях промышленности, а также в самолетах, морских судах и в электроинструментах.

Титан и титановые сплавы — это цветные металлы с превосходной коррозионной стойкостью, хорошими усталостными свойствами и высоким отношением прочности к массе. Свойства титана приводят к использованию титана и титановых сплавов в самолетах или деталях планера, компонентах реактивных двигателей из суперсплавов, коррозионно-стойком химическом технологическом оборудовании (клапаны, трубопроводы и насосы), протезах или медицинских устройствах и морском оборудовании.

Бериллий имеет второе место по плотности по сравнению с обычными конструкционными сплавами легких металлов (Al, Mg и Ti). Магний имеет плотность 1,74 г / куб. См, а алюминий — 2,7 г / куб. Необычно высокий модуль Юнга бериллия (287 ГПа) является полезным свойством в конструкционных приложениях. Высокий модуль упругости и низкая плотность делают бериллиевые сплавы полезными для применения в аэрокосмической отрасли.


Бериллий имеет более высокую удельную теплоотдачу (тепловыделение на единицу массы) по сравнению с другими металлами из-за высокой удельной теплоемкости и теплопроводности бериллия.Бериллий также имеет низкий коэффициент теплового расширения (КТР). Многие радиаторы и другие изделия для управления температурным режимом изготавливаются из бериллия, бериллиевых сплавов и керамики на основе оксида бериллия из-за превосходных термических свойств бериллия.

Технические характеристики и свойства

Выбор металлов и металлических сплавов требует анализа требуемых характеристик. Размеры, которые следует учитывать, включают внешний диаметр (OD), внутренний диаметр (ID), общую длину и общую толщину.Другие важные характеристики (в зависимости от области применения) включают форму продукта, предел прочности, предел текучести, температуру плавления, проводимость, коррозионную стойкость, пластичность и пластичность. Эти свойства различаются в зависимости от материала или состава сплава.

Приложения

Легкие металлы чаще всего используются для операций и материалов, требующих как хороших эксплуатационных свойств, так и более легких материалов. Общие области применения включают аэрокосмическую, морскую, химическую и медицинскую промышленность.

Изображение кредита:

Bharat Aerospace | Stans Energy Corp.


Титан легче стали — Rene Herse Cycles


Во второй части нашей серии статей ’12 Myths in Cycling ’ мы рассмотрим, почему титан не всегда легче стали. Я слышу, как вы говорите: «Что? Всем известно, что титан имеет вдвое меньшую плотность, чем сталь ».

Это правда: та же деталь, сделанная из титана, будет весить вдвое меньше, чем ее эквивалент из стали.Но титан имеет только половину жесткости, поэтому деталь будет вдвое менее жесткой. Чтобы детали были одинаковой жесткости, нужно использовать вдвое больше материала с титаном, и вес будет равным. То же самое и с алюминием, который на треть тяжелее и на треть жестче. (Эти числа относятся к высокопрочным сплавам; необработанный алюминий, титан и железо недостаточно прочны для использования в циклических приложениях.)


Например, если вы сделали титановую стойку, она будет весить столько же, сколько стальная стойка с той же грузоподъемностью.Поэтому лучшие стеллажи делают из стали: другие материалы не дают никаких преимуществ.

Так почему люди вообще используют титан? Есть и другие соображения, кроме жесткости. Рамочные трубы — хороший тому пример. Чем больше диаметр трубы, тем больше ее отношение жесткости к массе. Однако со стальными трубами вы сталкиваетесь с ограничениями, потому что каркасная труба не может быть изготовлена ​​со стенками намного тоньше 0,4 мм. В противном случае на нем будет слишком легко вмятина, и припой просто вырвется из ультратонкой трубки.

Способом решения этой проблемы является использование титана. При вдвое меньшей плотности стали, если вдвое увеличить толщину стенки, получится труба с такой же жесткостью и весом, что и стальная труба. Но вам не обязательно, чтобы стены были такой толщины, поэтому вы можете использовать трубы большего диаметра. Многие титановые оправы немного легче и гибче, чем стальные. Это может сделать раму более эффективной, особенно с небольшими рамами, которые часто могут быть слишком жесткими для райдеров.


Преимущество титановых труб каркаса превращается в помеху в одном месте, где нельзя увеличить диаметр трубки: в нижних перьях.Нижние перья должны соответствовать узкому пространству между шиной и шатунами. Из-за этого сделать титановые перья такой же жесткой, как их стальные аналоги, сложно, особенно на велосипеде с широкими шинами.

My Firefly (вверху) использует сверхмощные нижние перья, которые, вероятно, способствуют его отличным характеристикам, но в результате стандартные шоссейные шатуны не подходят. На фотографии выше он показан с оригинальными кривошипами, обработанными на станке с ЧПУ, что привело к высокой добротности и перекрестной цепи в шестернях, которые я использую чаще всего.С тех пор я установил кованые шатуны René Herse и подпилил концы шатунов, так что я могу использовать более короткий шпиндель BB. Это улучшило цепочку и (почти) устранило перекрестную цепочку, и коэффициент добротности тоже приемлем. Все нужно было очень тщательно оптимизировать, чтобы все работало к моему удовлетворению, потому что это очень тесная посадка.


Обеспечит ли вам титановая рама превосходные характеристики? Мой Firefly (вверху) очень похож на мои стальные велосипеды, а преимущество небольшого веса рамы теряется среди других факторов, таких как дополнительный вес дисковых тормозов.Мне нравится этот байк, но такой же, сделанный из стали, будет работать так же. Для маленьких райдеров это может быть другое дело: даже легкая стальная рама может быть слишком жесткой (маленькие рамы по своей природе жестче, чем большие). Тщательно спроектированная титановая рама может обеспечить большую гибкость в нужных местах и, следовательно, лучшую «плоскостность»…


А как насчет титановых болтов и других мелких деталей? Если вы просто замените стальную деталь, скажем, болт или шпиндель каретки, на титановую, она будет намного менее прочной.Это то, что выяснили Campagnolo, когда они представили свою нижнюю планку Super Record — многие из них сломались. Конечно, все детали имеют встроенный запас прочности, и иногда вы можете уменьшить этот запас без сбоев. Более плавный, чем средний гонщик, вероятно, сможет без сбоев проехать на титановой каретке.

То же самое и с титановыми болтами — если затянуть их осторожно, они могут работать нормально. Но затем вы задаетесь вопросом, почему вы не переделываете деталь с помощью стальных болтов меньшего размера. Они имеют такую ​​же прочность, но входят в отверстие меньшего размера, что позволяет уменьшить размер сопрягаемой детали и снизить дополнительный вес … Это один из примеров, когда хорошо спроектированная деталь со стальными болтами на самом деле легче, чем деталь, использующая титановые метизы.


Есть несколько мест, где титановые болты имеют смысл. Болты с проушиной, которые удерживают тормозные колодки наших тормозов (верхний болт на фото выше), большие не потому, что им нужна чрезвычайная прочность, а потому, что стойка тормозной колодки должна проходить через головку. Это означает, что титановый рым-болт весит вдвое меньше, но при этом обладает достаточной прочностью. И именно поэтому мы предлагаем их в качестве опции, чтобы снизить вес наших тормозов до 75 г на колесо. Это легче любого тормоза, производимого в настоящее время, и все же мы не теряем силы.

Этот рым-болт является исключением. Большинство болтов рассчитаны на нагрузки, которые им необходимо выдерживать, как и болт, которым тормоз крепится к шарниру (нижний болт на фотографии). Мы не предлагаем титановую версию этого болта, потому что он может сломаться с катастрофическими последствиями.


Заключение

Отношение жесткости к весу титана такое же, как у стали. Плотность титана ниже, что может быть преимуществом, когда вам нужно или вы хотите изготавливать детали большого размера (трубы рамы увеличенного размера, рым-болты), или недостатком, когда пространство ограничено (нижние перья, шпиндели каретки).Более низкая плотность титана позволяет снизить вес только там, где размеры стальных деталей ограничены другими факторами.

Дополнительная литература:

Легкие металлы — обзор

6.8 Тенденции в области применения

Как упоминалось в главе 1, Легкие металлы, годовое производство магния в западном мире было относительно постоянным и составляло около 250 000 тонн в течение большей части 1990-х годов. Из этого общего количества более половины использовалось в качестве добавки к различным алюминиевым сплавам, и только около 40 000 тонн было фактически израсходовано на производство конструкционных магниевых сплавов, в основном в виде литья под давлением.В последние годы потребление магния увеличивалось, и в 2015 году во всем мире было произведено около 900 000 тонн магния, около 80% из которых пришло из Китая. Ежегодные поставки отливок под давлением, по оценкам, увеличились до 290 000 тонн в 2015 году, а некоторые продукты, изготовленные из магниевых сплавов, показаны на рис. 6.40.

Рисунок 6.40. Ассортимент изделий из магниевых сплавов.

Предоставлено Hydro Magnesium.

Сравнительный анализ западных мировых рынков магниевых сплавов в 1966 г. и за период 1981–1992 гг. Ф.Хеманн обнаружил, что количество индивидуальных заявок на самом деле упало с примерно 198 до 161. Последнюю цифру можно было бы дополнительно уменьшить до 125, если бы автомобильные заявки были разделены на репрезентативные группы. Основные изменения включали существенное сокращение авиационного и ракетного рынков (всего 96 заявок в 1966 г. и только 23 в 1981–1992 гг.), Тогда как в области наземного транспорта произошло заметное увеличение. Эта последняя тенденция продолжалась в течение последнего десятилетия, поскольку рыночный спрос на магний все больше и больше увязывается с развитием автомобильной промышленности.

В авиационной промышленности применение новых конструкций планеров практически исчезло, и значительное использование магниевых сплавов ограничилось отливками для корпусов двигателей и трансмиссий, особенно для вертолетов. Исторически так называемый легковой автомобиль Volkswagon Beetle представлял собой самый крупный рынок магниевых сплавов, которые использовались для изготовления отливок картера двигателя и корпуса трансмиссии общим весом 17 кг. Как упоминалось ранее, это привело к снижению веса примерно на 50 кг по сравнению с использованием традиционного чугуна, что было критически важно для повышения устойчивости этого автомобиля с задним расположением двигателя.В общей сложности 21 559 464 автомобиля было произведено между 1934 годом, когда производство началось в Германии, и когда оно окончательно прекратилось в 2003 году в Мексике. Значительный рост цен на магний в середине 1970-х годов привел к его замене, по крайней мере частично, отливками из алюминиевого сплава. До этого было потреблено более 400 000 тонн магния.

Хотя продукты из магния уже много лет используются в военных самолетах, они мало используются в интерьерах гражданских самолетов из-за ограничений на воспламеняемость, установленных Федеральным управлением гражданской авиации США (FAA).В 2013 году результаты полномасштабных испытаний магния и прогресс, продемонстрированный в разработке метода лабораторных испытаний, привели к тому, что FAA объявило, что теперь оно допускает использование магния в креслах самолетов при соблюдении требований и условий, изложенных в Особых условиях: довольный. Два года спустя Общество автомобильных инженеров США, которое разрабатывает стандарты для авиационной промышленности, пересмотрело свой стандарт AS8049, который теперь гласит: «Магниевые сплавы могут использоваться в конструкции кресел самолетов при условии, что они проходят испытания и соответствуют требованиям к воспламеняемости в FAA. Документ отделения пожарной безопасности.«WE43 и EV31 — единственные два сплава, которые прошли обширные испытания на воспламеняемость, проведенные FAA, включая семь полномасштабных испытаний салона самолета. Magneium Elektron и итальянский производитель салонов самолетов начали производство сидений, совместимых с 16G, с основными конструктивными элементами из WE43. Эти сиденья обеспечивают значительное снижение веса по сравнению с обычно используемыми алюминиевыми сплавами, и первая партия должна быть введена в эксплуатацию в ближайшем будущем.

Текущий интерес к возможному применению магниевых сплавов в автомобилях был стимулирован постоянными требованиями к снижению веса, тем самым уменьшая расход топлива и загрязнение окружающей среды.В некоторых странах преследуется цель разработать автомобиль, который потребляет всего 3 литра топлива на 100 км пути. В этом отношении компонент расхода топлива, зависящий от массы, является ключевым фактором, поскольку он составляет примерно 60% от общего объема. Например, для блока цилиндров возможно снижение веса на 35% и 75% соответственно, если он может быть отлит из магниевого сплава, а не из алюминиевого сплава или чугуна.

Несмотря на то, что использование магниевых сплавов в автомобилях в среднем увеличивалось примерно на 15% в течение последних 15 лет и прогнозировалось 10% -ное использование в период с 2015 по 2020 год, это всего лишь изменение примерно с 1 до 5 кг на автомобиль. .Для сравнения, потребление алюминия и пластика в автомобиле весом 1500 кг, произведенном в Северной Америке, составляет 120 кг. Стоимость — главный фактор, ограничивающий более широкое использование магния (Глава 1). Европейское исследование показало, что более широкое использование магния в автомобилях требует достижения следующих целей по стоимости: отливки <стоимость отливок из алюминиевого сплава + 30%, а листовые и экструдированные компоненты должны составлять половину их текущих затрат.

Примерами некоторых текущих глобальных применений автомобильных компонентов из магниевого сплава являются литые под давлением рулевые колеса и компоненты рулевой колонки, приборные панели, рамы сидений (рис.6.10), кожухи малых двигателей, дверные ручки, педали, различные кронштейны, клапанная крышка двигателя и масляный поддон. В 2014 году Renault Samsung Motors совместно с корейской сталелитейной компанией POSCO разработали магниевый лист и объявили об использовании его для стен задних сидений VIP и багажников модернизированных автомобилей SM7. В 2015 году Porsche выбрала магниевый лист для крыши своей новой модели 911 GT3 после испытаний на магнии, алюминии и полимерах, армированных углеродным волокном. Гораздо большее потребление будет связано с более широким использованием магниевых сплавов для компонентов силовой передачи, таких как литой под давлением корпус коробки передач, как показано на рис.6.41. Как упоминалось в разделе 6.3.1, разработки были выполнены с использованием блоков цилиндров, отлитых в песчаные формы (рис. 5.9). Таблица 6.17 суммирует потенциальные автомобильные применения магниевых сплавов вместе с техническими проблемами, которые они представляют.

Рисунок 6.41. Литой под давлением корпус редуктора из магниевого сплава AZ91.

Предоставлено Volkswagen AG.

Таблица 6.17. Возможные области применения магниевого сплава в автомобилестроении и их технические проблемы

Прототип окна корпус70 Трансмиссия70 Картер АКПП разработка из стойкого сплава 9017 9017 Корпус масляного / водяного насоса
Система Продукт Технические проблемы
Интерьер Корпус подушки безопасности Улучшенный процесс литья
901
Перчаточный ящик Конструкция для магния
Кузов Дверная рама / внутренняя Тонкостенная конструкция
Стойка A и B

 Тонкостенная конструкция рама Соединение и сварка
Домкрат для запасных шин
Шасси Колесо Разработка высокопрочного сплава
Рычаг рычага Новый процесс литья (прессованное и полутвердое металлическое литье)
Кронштейны для рам рельсов Недорогие покрытия
Обод запасной шины
Силовой агрегат
Блок двигателя Конструкция для магния
Картер Стратегия крепления
Поддон картера Совместимость корпуса охлаждающей жидкости двигателя
Впускной коллектор
Подушка двигателя

Из Луо, AA: JOM , 56 (2), 42, 2002.

На основе относительной плотности принято считать, что магний может стать эффективным заменителем алюминия, если соотношение цен упадет ниже 1,5: 1. В течение последних трех десятилетий это соотношение колебалось от 1,5 до 2,5. Что может благоприятствовать магнию в будущем, так это более высокая оценка экономии затрат, которая возможна за счет экономии энергии при литье (по оценкам, до 30%) и механической обработке (до 45%), если рассчитывать на объемной основе. Усовершенствованные методы переработки лома магниевого сплава — еще одна область, в которой есть потенциал для экономии средств при использовании этого металла.

Другие области, в которых использование магния расширяется, можно отнести к категории бытовых приборов и спортивных товаров. В качестве двух примеров можно отметить тенденцию к использованию отливок из магниевого сплава для производства тонкостенных корпусов компьютеров и мобильных телефонов, в которых легкость, возможность тонкостенного литья и обеспечение электромагнитного экранирования являются особыми преимуществами. Магниевые сплавы также использовались для литья рам легких велосипедов.

В последние годы магниевые сплавы привлекают все большее внимание к потенциальным применениям в области сосудистых вмешательств и ортопедической фиксации травм.В 2016 году Magnesium Elektron и BIOTRONIK, ведущий мировой производитель и дистрибьютор кардио- и внутрисосудистых медицинских устройств, объявили о партнерстве в разработке биорезорбируемых магниевых сплавов SynerMag для сердечно-сосудистой системы. Биорассасывающийся сплав SynerMag уже прошел ряд испытаний in vitro и in vivo. Обе компании начали в 2006 году совместную программу исследований и разработок по разработке биорезорбируемого коронарного каркаса из магния. Продуктом этой программы является система сплава SynerMag 410, которая сейчас используется в качестве материала платформы в магниевых каркасах BIOTRONIK, первых в мире клинически испытанных биорезорбируемых каркасах на основе магния.Магниевый каркас BIOTRONIK последнего поколения прошел клинические испытания.

Одним из неожиданных и захватывающих событий стало открытие в 2001 году, что магниевый сплав (соединение) MgB 2 проявляет сверхпроводимость при температуре примерно 40 К (−233 ° C). Эта критическая температура ( T c ) почти вдвое выше, чем при которой могут работать более традиционные металлические сверхпроводники, такие как Nb 3 Sn, и дает возможность охлаждения жидким водородом или неоном вместо использования более дорогого жидкого гелия. .Кроме того, сообщалось, что при легировании углеродом или другими примесями MgB 2 имеет пропускную способность по току в присутствии магнитных полей, которая, по крайней мере, равна или лучше, чем у этих других металлических соединений. Проволоки MgB 2 могут быть сформированы путем взаимодействия паров магния с волокнами бора при температуре 1000 ° C или путем синтеза порошковых смесей этих двух элементов в тонких трубках. Возможные применения могут включать сверхпроводящие магниты, линии электропередач и чувствительные детекторы магнитного поля.

Поликристаллические магниевые сплавы обычно проявляют небольшой эффект псевдоупругости с восстанавливаемой деформацией до 0,4%. Эта псевдоупругость вызвана обращением двойников деформации при разгрузке. Одно недавнее открытие показывает, что поликристаллические сплавы Mg – Sc с более чем 18 ат.% Скандия в сплаве, что позволяет удерживать метастабильную β-фазу твердого раствора скандия при закалке от высокой температуры, демонстрируют удивительно большую сверхэластичность с возможностью восстановления. штамм 4.4% при -150 ° C. Сверхупругая деформация вызвана мартенситным превращением метастабильной β-фазы, вызванным напряжением. Эти сплавы также демонстрируют явление памяти формы (рис. 6.42). Если лист сплава деформируется в круглую форму при температуре жидкого азота, он вернется в свое исходное плоское состояние при нагревании. Это явление, по-видимому, вызвано обратимым превращением мартенсита в исходную β-фазу. Плотность этих сплавов Mg – Sc β-типа составляет всего около 2 г / см −3 , что составляет одну треть от плотности сплавов TiNi с памятью формы, которые в настоящее время широко используются.Однако из-за большого количества скандия в сплаве эти сплавы намного дороже коммерческих сплавов с памятью формы и могут быть ограничены возможными применениями в аэрокосмической промышленности.

Рисунок 6.42. Явление памяти формы сплава Mg – Sc β-типа.

From Ogawa, Y et al .: Science , 22 июля, 353 (6297), 368, 2016.

Ученые изобрели новую, более легкую сталь, по прочности не уступающую титану

От транспортных контейнеров до небоскребов и турбин — старая добрая сталь по-прежнему остается рабочей лошадкой в ​​нашем современном мире.Теперь ученые открывают новые секреты, позволяющие сделать материал лучше, легче и прочнее.

Сегодня группа ученых-материаловедов из Университета науки и технологий Пхохана в Южной Корее объявила о том, что они называют одним из крупнейших прорывов в области стали за последние несколько десятилетий: совершенно новый тип гибкой, сверхпрочной и легкой стали. Этот новый металл имеет отношение прочности к весу, которое соответствует даже нашим лучшим титановым сплавам, но за одну десятую стоимости, и его можно производить в небольших масштабах с помощью оборудования, уже используемого для производства стали автомобильного качества.Исследование опубликовано в Nature .

«Благодаря своей легкости наша сталь может найти множество применений в автомобилестроении и авиастроении», — говорит Хансу Ким, исследователь, возглавлявший команду.

Сгибайся, не ломайся

Ключом к созданию этой новой суперстали было преодоление проблемы, которая десятилетиями мучила ученых-материаловедов. В 1970-х годах советские исследователи обнаружили, что добавление алюминия к смеси при создании стали может привести к невероятно прочному и легкому металлу, но эта новая сталь неизбежно была хрупкой.Вам придется приложить много усилий, чтобы достичь предела ее прочности, но как только вы это сделаете, сталь скорее сломается, чем согнется.

Ученые вскоре осознали проблему: при создании сплава алюминий-сталь они время от времени сплавляли атомы алюминия и железа вместе, чтобы сформировать твердые кристаллические структуры, называемые B2. Эти жилы и самородки B2 были прочными, но хрупкими — пока Ким и его коллеги не нашли решение.

«Моя первоначальная идея заключалась в том, что если бы я мог каким-то образом вызвать образование этих кристаллов B2, я мог бы рассеять их в стали», — говорит он.Ученые подсчитали, что если небольшие кристаллы B2 отделить друг от друга, то окружающий сплав изолирует их от раскола.

Кристаллы B2 (светло-серые) диспергированы в сплаве алюминий-сталь (темно-серый).

Хансоо Ким

Ким и его коллеги потратили годы на разработку и изменение метода термообработки, а затем на тонкую прокатку стали, чтобы контролировать, когда и где образуются кристаллы B2. Команда также обнаружила, что добавление небольшого процента никеля обеспечивает еще больший контроль над образованием B2, поскольку никель заставляет кристаллы формироваться при гораздо более высокой температуре.

Еще больше супер-материалов?

Команда Кима создала новый металл в небольших масштабах. Но прежде чем его можно будет производить массово, исследователи должны столкнуться с сложной производственной проблемой.

Этот новый металл имеет отношение прочности к весу, которое соответствует даже нашим лучшим титановым сплавам

.

В настоящее время сталелитейщики используют силикатный слой для покрытия и защиты серийно выпускаемой стали от окисления воздухом и загрязнения от литейного производства. Этот силикат нельзя использовать для стали Кима, потому что он имеет тенденцию вступать в реакцию с охлаждающим алюминием, что ухудшает качество конечного продукта.Прежде чем мы начнем строить небоскребы из суперстали, им придется придумать способ защитить материал в реальном мире.

Это того стоит. Конечный продукт всей этой работы «на 13 процентов менее плотен по сравнению с обычной сталью и имеет почти такое же соотношение прочности и веса по сравнению с титановыми сплавами», — говорит Ким. Это замечательно, но Ким настаивает на том, что метод на самом деле важнее результата. Теперь, когда его результаты опубликованы, он ожидает, что ученые приготовят множество новых сплавов на основе метода B2-дисперсии.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Почему мы выбрали алюминий вместо титана

от Hadron Gear 21 января 2020 г.

Осмотр местного уличного магазина сам по себе может показаться приключением.Каждый год нас встречают новыми причудливыми технологиями уличного снаряжения и целым набором модных словечек и жаргона для усвоения. Мы хотим пролить свет на одну часто неправильно понимаемую тему: сверхлегкие металлы .

В частности, мы собираемся сосредоточить внимание на различиях между алюминием и титаном, оба из которых обычно используются в высокоэффективном снаряжении для улицы, наряду с множеством других материалов.

Начнем с основ материаловедения.Большая часть «металла», используемого в производстве, на самом деле представляет собой сплав — в основном расплав различных металлов и соединений. Например, сталь в основном состоит из железа, но может также включать углерод, марганец, никель, хром, молибден, ванадий и другие легирующие элементы. Изменение сплава может повлиять на такие вещи, как прочность, пластичность, коррозионная стойкость и многое другое.

Но подождите — это еще не все! Мы можем дополнительно улучшить свойства материала, добавив к нему термообработку или закалку — по сути, нагрев и охлаждение материала в установленном порядке.Это помогает выровнять молекулы в металле и может существенно изменить поведение металла.

Так как же на самом деле сравнивать алюминий и титан? Продолжайте читать!

Титан — это самая популярная вещь в мире товаров для активного отдыха, включая споры, и, поскольку металл был назван в честь древнегреческих богов и богинь, он, безусловно, получил свою долю ажиотажа. В большинстве имеющихся на рынке титановых шпор используется титан 1 или 2 класса (2 немного прочнее) без покрытия.Титан класса 1/2 является самым мягким и пластичным вкусом титана, и его легче всего штамповать для придания формы, но ему не хватает некоторых удивительных свойств, присущих более экзотическим сортам титана. Так чем же на самом деле титан по сравнению с алюминиевыми сплавами? Результаты могут вас удивить!

По сравнению с титаном марки 2, алюминий 7075-T6 на 33% легче и имеет более высокий предел прочности на разрыв, удельную прочность и жесткость к весу. Алюминий также можно анодировать — эффективно образуя сверхтвердую и сверхпрочную пленку на внешней стороне металла.


Вот почему мы разработали новейший металл Morsel Metal с алюминием — потому что он просто лучший для технического споркинга. И пока мы здесь, мы хотим развеять некоторые распространенные заблуждения относительно двух спорных материалов.

Миф против истины

Миф: «Титан намного легче алюминия».

Извините, что лопнул ваш пузырь, но когда мы смотрим на плотность материала, плотность титана равна 4.5 г / см3 на на 50% тяжелее , чем 3,0 г / см3 алюминия.

Миф: «Титан прочнее алюминия».

Это зависит от сплава, но алюминий 7075-T6 имеет почти вдвое большую прочность к весу, чем титан класса 2.

Миф: «Алюминий вреден для окружающей среды»

Титан потребляет почти в 4 раза больше углерода (CO2, выделяемого при производстве, транспортировке и строительстве материалов) и более чем в 3 раза больше энергии алюминия.

Миф: «Алюминий вреден для человека».

Это стойкий миф, основанный на дискредитированном исследовании, проведенном в 60-х годах. Фактически, 60% кастрюль и сковородок, продаваемых в США каждый год, сделаны из алюминия, и FDA сообщило, что количество алюминия, которое попадает в продукты питания, значительно меньше, чем количество, которое содержится в продуктах естественным образом. Кроме того, твердый анодированный алюминий придает необработанной поверхности сверхпрочную и прочную пленку.

Титановая втулка намного дороже? На сайте Morsel мы знаем, что наши новые сверхлегкие алюминиевые споры 7075-T6 являются самыми инновационными и универсальными.


Оставить комментарий

Комментарии будут одобрены перед появлением.

Алюминий против титана — управление мобильностью

Битва титанов

Алюминий против титана

Есть ли явный победитель для пользователей сверхлегких кресел?

  • Лори Ватанабе
  • 01 марта 2010 г.

При входе в чат покупатель спрашивает совета по вторичному рынку. шины для его новой сверхлегкой инвалидной коляски.Пока утомляем бренды — его главный вопрос, он делает паузу, чтобы взглянуть на свой новый поездка. Он упоминает марку и модель кресла, которое выполнено из алюминия.

«Это лучшее, что я могу получить от Medicaid», — напечатал он. «Я хотел титан ».

Если вы являетесь специалистом по комплексной реабилитации или врачом, работающим с пользователи сверхлегких кресел, вы, наверное, слышали этот комментарий и над. Вы даже можете услышать это от профессионалов отрасли: «Нам нужен титан!» Но когда алюминий и титан идут вплотную, как сегодня материалы выбора для создания сверхлегких стульев, это явно один материал, правда, всегда лучше, чем другие?

Представляем наших претендентов

Открытие титана в конце 1700-х годов обычно приписывают Германии. химик Мартин Генрих Клапрот, назвавший металл в честь Греческие Титаны, клан могущественных богов и богинь (включая Зевса мама и папа, Рея и Кронос).Среди пользователей сверхлегких сегодня титан продолжает получать королевское лечение. В другом наблюдаемом чате разговоров, пользователи сверхлегких кресел описали титан как «сексуальный» и — в одном юмористическом кейсе — «мужественный» металл. Добавление к титану на первый взгляд элитным статусом является его более высокая стоимость и его относительная редкость, по крайней мере по сравнению с алюминием.

Алюминий, напротив, является самым распространенным металлическим элементом на Земле, по данным Института минеральной информации. В то время как название титана был вдохновлен божествами, происхождение алюминия проще.Это происходит из Латинское слово alum, разновидность минерала, в сочетании с «-ium» суффикс, обычно присваиваемый элементам, названным в тот же период времени (1820-е годы). В США это «алюминий», а в Британия и другие части мира.

Когда-то алюминий называли металлом «космической эры» — в те времена, когда сталь была другим материалом для инвалидных колясок. Но с тех пор эта анекдотическая честь была заменена титаном.

Так титан просто заслуживает похвалы, или это алюминий? возможно, недооцененный и неправильно понятый как средство для сверхлегкого веса стулья?

Мы взяли нашу коллекцию предположений — широко распространенных и / или анекдотических представления о титане и алюминии — группе отраслевых экспертов и спросил их мнение.В наших «поисках истины» участвуют…

  • Джим Блэк, Invacare Corp./Top End
  • Майк Маккарти и Майк Заблоки, Pride Mobility Products
  • Том Уилан, Sunrise Medical
  • Джош Андерсон, TiLite

В настоящее время Invacare, Sunrise и TiLite предлагают как алюминий, так и титановые сверхлегкие кресла. Pride в настоящее время не имеет титана сверхлегкий в своей линейке, хотя Майк Маккарти говорит: «Титан определенно то, о чем говорят внутри компании, в дополнение к некоторым другие гибридные материалы.”

Предположение № 1

Зажигалка титана

Пожалуй, самый распространенный довод в пользу выбора кресла из титана, а не алюминиевый — это вес: Титановые стулья исторически были (или считались) легче по весу, чем алюминиевые стулья, и для потребителя, который самостоятельно проезжает много миль за свою жизнь, имея толкать стул тяжелее, чем необходимо, может стать серьезным физическая нагрузка.

Итак, наш первый вопрос: титан легче алюминия?

Ответ: Нет… а может быть.

«Считается, что титан легче», — говорит Джим. Чернить. «Титан не легче алюминия». В качестве сырья титан на самом деле весит больше алюминия, хотя оба металла весят значительно меньше стали.

«Плотность алюминия в три раза меньше плотности стали», — говорит Майк Заблоки. «Титан вдвое легче стали, поэтому, поскольку он имеет меньшую массу, он может быть таким же прочным (как сталь) при вдвое меньшем весе ».

Тогда почему так принято считать, что титановые инвалидные коляски весят? меньше, чем алюминиевые стулья, если титан весит больше алюминия? Спишите это на разные свойства металлов и на то, как они используются. в процессе производства сверхлегких инвалидных колясок.

Представьте, что производитель инвалидных колясок создает два одинаковых сверхлегкие рамы — одна алюминиевая, одна титановая — и хочет сделать каждая рама прочна, как стальной аналог.

«Вам нужно больше алюминия, чтобы равнялось такое же количество (прочности as) титан », — объясняет Заблоки, отмечая, что с титаном« вы можете использовать трубки с более тонкими стенками, чтобы получить такую ​​же прочность ».

Итак, алюминий как сырье весит меньше титана, но поскольку необходимо использовать большее количество алюминия, титан стулья исторически были легче алюминиевых аналоги.

«Вам просто нужно использовать больше алюминия, чтобы добиться желаемого результата», Майк Маккарти говорит: «В то время как титан из-за прочности возможностей, можно использовать более тонкий стеновой материал. Я думаю вот где возникает проблема восприятия ».

Но поскольку производственные процессы и конструкции инвалидных колясок эволюционировали, говорит Том Уилан, теперь титановое кресло будет легче алюминиевого.

«Раньше все самые легкие стулья были титановыми», — сказал Уилан. признает.Но он ссылается на велосипедную индустрию: «Параллели просто неотразимы, потому что 90 процентов того, что вы видите в инвалидной коляске Технологии в том, что касается основных материалов и управления материалами, исходит из велосипедной промышленности. Поскольку алюминиевые велосипедные рамы стали легче и сильнее, они догнали титан ».

И теперь, по словам Уилана, развивающиеся технологии производства позволяя работать с алюминием способами, которые не были возможно раньше. «Есть метод гидроформинга, при котором вы можно сделать алюминиевую трубку там, где она тоньше и толще в стенках по длине трубки.Мне может понадобиться стена немного толще, где Мне нужно соединить две трубы сваркой, но по длине трубы я может не понадобиться такая толщина стенки ».

Эта способность варьировать толщину стенки позволяет производителям использовать больше алюминия только там, где это необходимо, и уменьшить количество алюминий они используют в других областях. «Титан нельзя гидроформовать», Уилан говорит: «Поэтому (для этого требуется) равномерная толщина стенок по всей поверхности. Это метод, который помог алюминию наверстать упущенное….Ты просто не можешь заявлять, что титан легче, поэтому он будет будь лучшим стулом ».

Алюминий против титана: вопрос финансирования

Если в вопросе есть что-то «верное» титана по сравнению с алюминием для при создании сверхлегких стульев это: Титан стоит дороже. Гораздо более.

В качестве демонстрации, Pride Mobility Майк Заблоки из компании Products: «Мы просто взял очень простой кусок четверти дюйма круглый стержень, длиной в один фут, и сравниваемый стоимость алюминия (6061 Т6) по сравнению с титан 5-й степени.Алюминий был 32 центов за стержень, а титан был 11,04 доллара за ту же удочку. Так что есть цена разница.»

В дополнение к более высокой стоимости завод, титан, отметили наши специалисты, работать труднее, чем алюминий, что делает производство процесс дороже. «В гибка, шлифовка и сварка этого более тонкая трубка и толщина стенки очень деликатный процесс, требующий некоторых навык », — добавляет Заблкий. «Это не тот случай с алюминием — его очень легко сваривать.”

В результате есть общее восприятие что плательщики не покупают титановый сверхлегкий стулья так же охотно, как и их менее дорогие алюминиевые аналоги. Это, вероятно точнее сказать, что во многих случаях источники финансирования готовы платить за титан стульев, но эти допустимые всегда покрывайте полную стоимость стульев.

Майк, Pride Mobility Products Маккарти отмечает, что титановый сверхлегкий стулья соответствуют требованиям Центров по Услуги Medicare и Medicaid (CMS) Код сверхлегкого кресла K0005, так что «это финансируемый продукт.Это просто снижение прибыльности на стороне провайдера ».

очков Тома Уилана Sunrise Medical из этого в настоящее время в CMS используется всего пара критериев для определения ручного кресла Код HCPCS, который, в свою очередь, определяет стул допустимый.

«Сегодня в кодировании используется вес», — сказал он. говорит. «Это действительно единственная характеристика тяги в кодировке — вес и определенные характеристики настройки. Так если у меня есть регулируемая ось и у меня есть меньший вес, я могу получить больше денег для стула.Что не обязательно означают, что каждый стул с меньшим весом и имеет регулируемые оси. легче двигаться, но это основа отделяя эти (стулья) от кодировки перспектива.»

Уилан надеется на такие проекты, как Анатомическая модель силовой установки (AMPS) в настоящее время ведется на Технологический институт Джорджии (см. Главную история) может это изменить.

«AMPS может быть отличным способом сказать, «(Мы) можем разработать систему кодирования вокруг фактическая эффективность силовой установки, что означает Я могу сказать вам, какой стул на самом деле обладают потенциалом для снижения стресса и нагрузка на плечи », — отмечает Уилан.

На вопрос, как продвигается сверхлегкое финансирование в государственных программах Medicaid, Invacare Джим Блэк из Corp. говорит: «Это действительно зависит от того, по региону. Например, Техас действительно один из самых больших штатов, который обеспечивает много изделий из титана. Их Медикейд система соответствует рекомендациям Medicare, но они используют этот K0009 (другое руководство инвалидная коляска / база) код, а также K0005. В некоторых штатах они даже не решаются в (используя) K0009 (код). Так что это действительно зависит от состояния.”

Джош Андерсон из

TiLite говорит о финансировании титановые стулья могут быть повреждены, потому что «Это Так уж получилось, что алюминий рассматривается как «стандартный» материал для сверхлегкого веса инвалидное кресло. Это было не так 30 лет назад; тогда это была сталь. Но теперь мы знаем, что алюминий лучше свойства для инвалидной коляски, чем сталь. Мы просто нужны те люди, которые делают решения о финансировании, чтобы сделать следующий шаг вперед и признать, что титан — это лучший материал, чем алюминий.”

Уилан говорит: «CMS очень понятна. по этому поводу: Если вам нужен новый код или вы хотите подтолкнуть возмещение, вам нужно предоставить нам достоверное исследование. Что мы действительно нужны рандомизированные клинические испытания, которые вы редко встретите в нашей индустрии. я думаю, что мы можем решить проблемы со статистически достоверными рандомизированными клиническими испытания, но только если у нас есть действительно хорошие, указанная наука, которая в значительной степени неоспорима.

No related posts.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *