Для получения небольших количеств титана высокой чистоты применяют иодидный метод (см. § 193).

Металлический титан плавится при 1665°С; плотность его равна 4,505 г/см³. Титан — довольно активный металл; стандартный элек­тродный потенциал системы Ti/Ti²+ равен —1,63 В. Однако благо­даря образованию на поверхности металла плотной защитной пленки титан обладает исключительно высокой стойкостью против коррозии, превышающей стойкость нержавеющей стали. Он не окисляется на воздухе, в морской воде и не изменяется в ряде агрессивных химических сред, в частности в разбавленной и кон­центрированной азотной кислоте и даже в царской водке.

Благодаря исключительно высокому сопротивлению коррозии титан — прекрасный материал для изготовления химической аппа­ратуры. Но главное свойство титана, способствующее все боль­шему его применению в современной технике, — высокая жаро­стойкость как самого титана, так и его сплавов с алюминием и другими металлами. Кроме того, эти сплавы обладают жаропроч­ностью— способностью сохранять высокие механические свойства при повышенных температурах. Все это делает сплавы титана весьма ценными материалами для самолето- и ракетостроения.

Титан лишь немного тяжелее алюминия, но в 3 раза прочнее его. Это открывает перспективы применения титана в различных областях машиностроения. Достаточно указать, что использование деталей из титана и его сплавов в двигателях внутреннего сгора­ния позволяет снизить массу этих двигателей примерно на 30%.

Широкие возможности применения титана в технике вызвали бурное развитие его производства. В 1948 г. был получен первый промышленный титан в количестве 2,5 т, в 1954 г. мировое произ­водство этого металла составило 7000 т, а в 1957 г. достигло 30 000 т. Таких темпов роста не наблюдалось в производстве ни одного из других металлов.

При высокой температуре титан соединяется с галогенами, кис­лородом, серой, азотом и другими элементами. На этом основано применение сплавов титана с железом (ферротитана) в качестве добавки к стали. Титан соединяется с находящимися в расплавлен­ной стали азотом и кислородом и этим предотвращает выделение последних при затвердевании стали — литье получается однород­ным и не содержит пустот.

Соединяясь с углеродом, титан образует карбид. Из карбидов титана и вольфрама с добавкой кобальта получают сплавы, по твердости приближающиеся к алмазу.

Диоксид титана ТЮ2 — белое тугоплавкое вещество, нераство­римое в воде и разбавленных кислотах. Это — амфотерный оксид, но как основные, так и кислотные свойства выражены у него слабо.

Применяется ТЮ₂ при изготовлении тугоплавких стекол, гла< зури, эмали, жароупорной лабораторной посуды, а также для при­готовления белой масляной краски, обладающей высокой кроющей способностью (титановые белила). |

Сплавлением ТЮ₂ с ВаСОз получают титанат бария ВаТЮз. Эта соль имеет очень высокую диэлектрическую проницаемость и, кроме того, обладает способностью деформироваться под дей-> ствием электрического поля. Кристаллы титаната бария приме­няются в электрических конденсаторах высокой емкости и малых размеров, в ультразвуковой аппаратуре, в звукоснимателях, в гид­роакустических устройствах,

225. Цирконий (Zirconium). Гафний (Hafnium). Цирконий—. довольно распространенный элемент: содержание его в земной коре составляет 0,025 % (масс.). Однако цирконий очень распылен и сколько-нибудь значительные скопления его встречаются редко.

В свободном состоянии цирконий представляет собой блестя­щий металл плотностью 6,45 г/см3, плавящийся при 1855 °С. Не содержащий примесей цирконий очень пластичен и легко поддается холодной и горячей обработке. Как и у титана, механические свой­ства циркония резко ухудшаются при содержании в нем примесей неметаллов, особенно кислорода.

Одно из наиболее ценных свойств металлического циркония — его высокая стойкость против коррозии в различных средах. Так, он не растворяется в соляной и в азотной кислотах и в ще­лочах.

Цирконий почти не захватывает медленные (тепловые) нейтро­ны. Это его свойство в сочетании с высокой стойкостью против коррозии и механической прочностью при повышенных температу­рах делает цирконий и сплавы на его основе одним из главных конструкционных материалов для энергетических атомных реак­торов. К важнейшим сплавам циркония относятся ц и р к а л«лои — сплавы, содержащие небольшие количества олова, железа, хрома и никеля.

При производстве стали присадки циркония служат для удале­ния из нее кислорода, азота, серы. Кроме того, цирконий исполь­зуется в качестве легирующего компонента некоторых броневых, нержавеющих и жаропрочных сталей.

Добавка циркония к меди значительно повышает ее прочность, почти не снижая электрическую проводимость. Сплав на основе магния с добавкой 4—5 % цинка и 0,6—7 % циркония вдвое проч­нее чистого магния и не теряет прочности при 200 °С. Качество алюминиевых сплавов также значительно повышается при добав­лении к ним циркония.

Диоксид циркония Zr02 обладает высокой температурой плав­ления (около 2700°С), крайне малым коэффициентом термического расширения и стойкостью к химическим воздействиям. Он приме­няется для изготовления различных огнеупорных изделий, напри­мер тиглей. В стекольной промышленности Zr02 используется в производстве тугоплавких стекол, в керамической — при получе­нии эмалей и глазурей.

Дата добавления: 2015-08-21