Титан и его сплавы. Титан—металл серебристо-белого цвета с плотно­стью 4,5 г/см3 и температурой плавления 1668° С

Титан —металл серебристо-белого цвета с плотно­стью 4,5 г/см³ и температурой плавления 1668° С. Титан существует в двух аллотропических модификациях: a - титан с ГП – решеткой и b - титан с ОЦК - решеткой (выше 882 °С). Титан плохо выводит тепло и электричество. Титан – парамагнитный металл. Чистый титан обладает очень высокой пластичностью, низкой прочностью, отличной коррозионной стойкостью, в том числе и в морской воде. Физико-механические свойства титана очень чувствительны к содержанию примесей, особенно газов, водорода, кислорода, азота. Например, влияние водорода на механические свойства титана настолько велико, что даже ничтожное количество его при растворении делает металл хрупким (явление водородной хрупкости).

Титан химически активен и взаимодействует с такими элементами, как АI, Cr, Ni, Cu, V, Nb, Mo, Ta, W, Co, Mn, Fe и др. Перечисленные металлы являются важными легирующими элементами в титановых сплавах. Элементы, повышающие температуру полиморфного превращения и устойчивость - фазы, называется - стабилизаторами. Из перечисленных выше металлов к ним относятся только алюминий, а остальные называются в – стабилизаторами, так как повышают устойчивость - фазы.

Сплавы титана достаточно технологичны: удовлетворительно свариваются, хорошо обрабатываются давлением в горячем и холодном состояниях, имеют хорошие литейные свойства, способны упрочнятся при термической обработке и т.д. Титановые сплавы плохо обрабатываются резанием. Наиболее распространенная термическая обработка титановых сплавов – отжиг; реже применяется упрочняющая термическая обработка, которая состоит из закалки и последующего старения.

По структуре (после охлаждения на воздухе) тита-новые сплавы подразделяются на три группы: первая группа — a- сплавы, вторая — a+b -сплавы, третья — b -сплавы.

Сплавы первой группы ВТ5, ВТ5-1, ВТ18У, ВТ20 и другие в основном легируются алюминием, в некоторых из них содержится ванадий, молибден, оло­во, цирконий. Сплавы этого класса отличаются повышенной прочно­стью и жаропрочностью, высокой термической стабильностью, отсутствием хладноломкости, очень хорошей свариваемостью. Сплавы термически не упрочняются, их подвергают рекристаллизационному отжигу (650…850⁰ С). Ме­ханические свойства сплавов следующие: s_в = 850...1150 МПа, d = 10...20%.

Сплавы второй группы ВТ6, ВТ3-1, ВТ8, ВТ14, ВТ16 и другие со­держат алюминий, ванадий, молибден, хром, кремний. Они характеризу­ются более высокой прочностью, которую можно повы­сить за счет закалки и старения; меньшей склонностью к водородной хрупкости, чем a-сплавы. Механические свойства спла­вов в отожженном состоянии лежат в диапазонах: s_в = 800...1250 МПа, d = 8...14%. Упрочняющей термической обработкой прочность (a+b) – сплавов можно увеличить на 10 – 30 %.

Сплавы третьей группы ВТ19, ВТ32, ВТ35 и другие наиболее пластичны, но наименее прочны в отожженном состоянии, однако после упрочняющей термообработки прочность их повышается на 40 – 50%.

Титановые сплавы применяются в химической про­мышленности, судостроении, машиностроении, авиации, ракетной технике, энергомашиностроении, в машинах и оборудовании легкой и пищевой промышленности. Они успешно используются в криогенной технике (аммиач­ные компрессоры, холодильные установки, центробежные насосы магистральных газопроводов для северных неф­тедобывающих районов, емкости для хранения жидкого водорода, азота, гелия и т. д.).

Дата добавления: 2014-01-06