Механические свойства.

Твердость - свойство твердого тела сопротивляться проникновению в него другого тела. Твердость - одно из главных свойств твердых сплавов,т.к. от нее зависит износостойкость..

Главное влияние на нее оказывает количество карбидной фазы и величина зерна этой фазы. С увеличение количества карбидной фазы или уменьшением величины зерна твердость возрастает.

Для ТК-сплавов при постоянном размере зерен фазы WC и при увеличении размера зерен титановой фазы твердость сплава практически не меняется.

Титановольфрамовые сплавы отличаются более высокой твердостью, чем вольфрамовые, т.к. карбид титана тверже, чем карбид вольфрама.

С увеличением плотности (снижении пористости) твердость возрастает.

Наличие в избытке углерода в виде графита снижает твердость сплава, а недостаток углерода, вызывающий появление η-фазы, существенно повышает твердость, но снижает прочность.

Содержание углерода в пределах двухфазной области системы WC-Co не приводит к изменению фазового состава сплава, но отражается на составе кобальтовой фазы в связи с изменением растворимости вольфрама в кобальте (с уменьшением содержания углерода, увеличивается содержание растворенного вольфрама). Состав кобальтовой фазы в значительной степени определяет ее свойства и тем самым свойства сплава в целом)

Применение:

Твердые сплавы в настоящее время являются распространенным инструментальным материалом, широко применяемым в инструментальной промышленности. За счет наличия в структуре тугоплавких карбидов твердосплавный инструмент обладает высокой твердостью HRA 80-92 (HRC 73-76), теплостойкостью (800—1000 °C), поэтому ими можно работать со скоростями, в несколько раз превышающими скорости резания для быстрорежущих сталей. Однако, в отличие от быстрорежущих сталей, твердые сплавы имеют пониженную прочность (σи = 1000—1500 МПа), не обладают ударной вязкостью. Твердые сплавы нетехнологичны: из-за большой твердости из них невозможно изготовить цельный фасонный инструмент, к тому же они ограниченно шлифуются — только алмазным инструментом, поэтому твердые сплавы применяют в виде пластин, которые либо механически закрепляются на державках инструмента, либо припаиваются к ним.

Твердые сплавы ввиду своей высокой твердости применяются в следующих областях:

Обработка резанием конструкционных материалов: резцы, фрезы, свёрла, протяжки и прочий инструмент.

Оснащение измерительного инструмента: оснащение точных поверхностей микрометрического оборудования и опор весов.

Клеймение: оснащение рабочей части клейм.

Волочение: оснащение рабочей части волок.

Штамповка: оснащение штампов и матриц(вырубных, выдавливания и проч.).

Прокатка: твердосплавные валки (выполняются в виде колец из твердого сплава, одеваемых на металлическое основание)

Горнодобывающее оборудование: напайка спеченных и наплавка литых твердых сплавов.

Производство износостойких подшипников: шарики, ролики, обоймы и напыление на сталь.

Рудообрабатывающее оборудование: оснащение рабочих поверхностей.

Газотермическое напыление износостойких покрытий

Название	Состав	Свойства	Применение
Твёрдые сплавы	WC, TiC, TaC; связующие металлы: Co, Ni, Mo, сталь	Высокая твердость, тугоплавкость, износоустойчивость, коррозионная стойкость	Цельнотвердосплавные изделия (инструмент) для обработки металлов, сплавов и неметаллических материалов, для оснащения рабочих частей буровых инструментов и как конструкционные материалы

6.Охарактеризуйте медь и ее сплавы. Поясните состав, классификацию, свойства, применение.

Медь Cu — метал красновато-розового цвета, обладает высокой тепло- и электропроводностью, пластичностью и тягучестью. Плотность ее 8,94; температура плавления 1083°С; твердость по Моосу 2,5—3. Из-за своей мягкости медь плохо обрабатывается режущим инструментом, однако хорошо полируется.

Медь — элемент одиннадцатой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 29. Обозначается символом Cu (лат. Cuprum). Простое вещество медь (CAS-номер: 7440-50-8) — это пластичный переходный металл золотисто-розового цвета (розового цвета при отсутствии оксидной плёнки). C давних пор широко применяется человеком.

Находясь в сухом месте, медь покрывается тончайшей пленкой оксида меди, которая служит хорошей защитой от дальнейшего окисления. Во влажной среде покрывается зеленоватым напетом закиси меди, который тоже сохраняет ее о* разрушения. Медь легко растворяется в азотной кислоте и в концентрированной серной кислоте при нагревании. В соляной кислоте растворяется только в присутствии кислорода.

Медь, обладая прекрасными физическими характеристиками, широко применяется почти во всех отрасли» промышленности. В художественной промышленности медь употребляют для чеканных и филигранных работ, для изделий под эмаль и других поделок, в ювелирном производстве — для легирования сплавов благородных металлов.

Медь служит также основой для производства сплавов — латуней, бронзы, мельхиора, нейзильбера.

Латуни — медно-цинковые сплавы, содержащие до 45% цинка. Латуни значительно дешевле меди, причем, чем больше в них цинка, тем они дешевле. Латуни обладают высокими механическими свойствами: легко поддаются пластической деформации, хорошо обрабатываются режущим инструментом и полируются. На открытом воздухе неустойчивы, быстро теряют блеск, темнеют. Легко растворяются в большинстве кислот.

Плотность латуней:

3 2_8,6; температура плавления 900— 1045°С; твердость по Моосу 3—4. Высокомедистые латуни — томпаки (содержание цинка до 20%) —близки по цвету к золотым сплавам. Их используют в художественной промышленности для изготовления сувенирных и спортивных значков, декоративной посуды и дешевой ювелирной галантереи.

Латуни — основной материал, используемый при обучении ювелиров. Механические свойства латуней, содержащих от 30 до 40% цинка (марки Л62, Л68), сходны со свойствами золотого сплава 583-й пробы.

Бронзы — медно-оловянистые сплавы, содержащие от 3 до 12% олова. В состав олова в зависимости от его назначения могут входить цинк, свинец, фосфор, никель. Кроме оловянистых существуют и другие бронзы — алюминиевые, кремнистые, бериллиевые, кадмиевые.

Плотность бронзы 7,5—8,8; температура плавления 1010—1140°С; твердость по Моосу 4—4,5. Оловянистые бронзы отличаются хорошими литейными свойствами. Это было замечено людьми еще в глубокой древности. И в наши дни бронза считается прекрасным материалом для художественного литья.

В художественной промышленности используется бериллиевая бронза. Она отличается высокой твердостью и упругостью, наиболее устойчива к коррозии. Применяется для изготовления юбилейных значков и. сувениров.

Мельхиор — медно-никелевый сплав с содержанием никеля от 18 до 20%. Относится к числу декоративных сплавов. Обладает красивым серебристым цветом. Отличается высокой коррозионной стойкостью. Пластичен, легко обрабатывается: штампуется, чеканится, режется, паяется полируется. Изделия из мельхиора достаточно прочны. Плотность мельхиора 8,9; температура плавления 1170°С; твердость по Моосу 3. Мельхиор — сплав, имитирующий серебро, поэтому его применяют для изготовления посуды и недорогих ювелирных изделий с полудрагоценными камнями и без камней.

Нейзильбер — трехкомпонентный сплав на медной основе, в состав которого кроме меди входят 13,5—16,5% никеля и 18— 22% цинка. Так же как и мельхиор, считается декоративным сплавом и по внешнему виду напоминает серебро. Нейзильбер дешевле мельхиора, обладает достаточной пластичностью, тягучестью, прочностью и коррозионной устойчивостью. Плотность 8,4; температура плавления 1050°С; твердость по Моосу 3. Подобно мельхиору, нейзильбер используют в художественной и ювелирной промышленности для изготовления столовых приборов и ювелирных украшений. Широкое распространение получил при изготовлении филигранных изделий.

Состав:

Медно-фосфористые сплавы представляют собой металлы, в состав которых входит два основных элемента - медь и фосфор. Кроме того, в составе таких сплавов находятся в незначительных пропорциях висмут и сурьма. Медно-фосфористые сплавы используются в машиностроении, для создания новых сплавов, в качестве раскислителей и в производстве бытовой техники. В частности материалы этого класса, дополненные серебром, являются самофлюсующимися припоями для эффективной пайки меди и других цветных металлов.

Большим спросом в промышленном производстве пользуются жаропрочные сплавы меди, включающие кремний, хром и цинк в различных пропорциях. Эти прогрессивные материалы способны выдерживать значительные термальные нагрузки без изменения основных физико-химических характеристик. Подобное свойство обусловило широкое применение медных сплавов для изготовления деталей, работающих в условиях повышенного термального прессинга.

Жаропрочные сплавы включают в свой состав от одного до нескольких легирующих элементов. Для упрочнения термической стойкости в такие сплавы вводят хром, марганец, кремний, никель и цинк в различных пропорциях и сочетаниях. Предварительная стадия процесса производства на основе медных сплавов этой категории в обязательном порядке включает в себя термообработку заготовок для облегчения механических воздействий. Электротехнические медные сплавы – это подгруппа жаропрочных соединений, которая используется для производства электронных деталей, электрооборудования и приборов. Металлы этого класса, кроме термостойкости, отличаются повышенной электропроводностью, что и определяет область применения. В основном они представлены медным кругом различного диаметра.

Классификация медных сплавов:

Стоит отметить, что медь в чистом виде не отличается достаточной прочностью, поэтому ее нечасто используют как конструкционный материал. В связи с этим широкое распространение получили сплавы на медной основе, которых на сегодняшний день существует несколько. Медные сплавы обладают более хорошими техническими и эксплуатационными характеристиками. В зависимости от компонентов строится и классификация медных сплавов.

• Латунь представляет собой медный сплав, в котором наряду с медью используется еще и цинк, то есть получается медно-цинковый сплав, который еще носит название двойная латунь. Чтобы улучшить механические свойства и характеристики медно-цинкового сплава, к нему добавляются такие элементы как кремний, алюминий, марганец и другие. В таком случае, когда медно-цинковый сплав содержит в себе несколько компонентов, он называется специальной латунью.

• Бронза представляет собой сплав меди с цинком вместе с оловом, кремнием и другими элементами, но при этом цинк в данном случае не является основным легирующим элементом.

Поэтому в зависимости от основного легирующего элемента бронза подразделяется на две группы — это специальные и оловянные бронзы.

• Специальная бронза является двойным или многокомпонентным сплавом, в основе которого содержится медь, к которой добавляются бериллий, никель, марганец, алюминий, кадмий, хром, кремний.

• Оловянная бронза — это медный сплав с добавками олова плюс фосфор, цинк или свинец вместе с цинком. • Кремнистая бронза, если в нее добавляется марганец или никель, классифицируется на кремниево-никелевые и кремниевомарганцевые.

• Медно-никелевый сплав.

• Медно-алюминиевый сплав также подразделяется на несколько групп, что зависит от содержащихся в нем дополнительных элементов: марганца (алюминиево-марганцевые), марганца и железа (алюминиево-железо-марганцевые), железа (алюминиево-железные), никеля (алюминиево-никелевые).

Свойства:

Химические свойства меди:

Медь - малоактивный металл, который не взаимодействует с водой, растворами щелочей, соляной и разбавленной серной кислотой. Однако медь растворяется в сильных окислителях (например, азотной и концентрированной серной).

Медь обладает достаточно высокой стойкостью к коррозии. Однако, во влажной атмосфере, содержащей углекислый газ, поверхность металла покрывается зеленоватым налетом (патиной).

Основные физические свойства меди:

Температура плавления °C
Температура кипения °C
Плотность, γ при 20°C, кг/м³
Удельная теплоемкость при постоянном давлении, Ср при 20°C, кДж/(кг•Дж)
Температурный коэфициент линейного разширения, а•106 от 20 до 100°C, К-1	16,8
Удельное електрическое сопротивление, р при 20°C, мкОм•м	0,01724
Теплопроводность λ при 20°C, Вт/(м•К)
Удельная электрическая проводимость, ω при 20°C, МОм/м

Механические свойства меди:

Свойства	Состояние
Деформированное	Отожженное
Предел прочности на разрыв, σ МПа	340-450	220-245
Относительное удлинение после разрыва, δ ψ%	4-6	45-55
Относительное сужение, после разрыва, %	40-60	65-80
Твердость по Бринеллю, НВ	90-110	35-55

При отрицательных температурах медь имеет более высокие прочностные свойства и более высокую пластичность, чем при температуре 20°С. Признаков холодноломкости техническая медь не имеет. С понижением температуры увеличивается предел текучести меди и резко возрастает сопротивление пластической деформации.

Применение:

Такие свойства меди, как электропроводность и теплопроводность, обусловили основную область применения меди - электротехническая промышленность, в частности, для изготовления проводов, электродов и т. д. Для этой цели применяется чистый металл (99,98-99,999%), прошедший электролитическое рафинирование.

Медь обладает многочисленными уникальными свойствами: устойчивостью к коррозии, хорошей технологичностью, достаточно долгим сроком службы, прекрасно сочетается с деревом, природным камнем, кирпичом и стеклом. Благодаря своим уникальным свойствам, с древнейших времен этот металл используется в строительстве: для кровли, украшения фасадов зданий и т. д. Срок службы медных строительных конструкций исчисляется сотнями лет. Кроме этого, из меди изготовлены детали химической аппаратуры и инструмент для работы с взрывоопасными или легковоспламеняющимися веществами.

Очень важная область применения меди - производство сплавов. Один из самых полезных и наиболее употребляемых сплавов - латунь (или желтая медь). Ее главные составные части: медь и цинк. Добавки других элементов позволяют получать латуни с самыми разнообразными свойствами. Латунь тверже меди, она ковкая и вязкая, потому легко прокатывается в тонкие листы или выштамповывается в самые разнообразные формы. Одна беда: она со временем чернеет.

С древнейших времен известна бронза. Интересно, что бронза более легкоплавка по сравнению с медью, но по своей твердости превосходит отдельно взятые чистые медь и олово. Если еще 30-40 лет назад бронзой называли только сплавы меди с оловом, то сегодня уже известны алюминиевые, свинцовые, кремниевые, марганцевые, бериллиевые, кадмиевые, хромовые, циркониевые бронзы.

Медные сплавы, так же как и чистая медь, с давних пор используются для производства различных орудий, посуды, применяются в архитектуре и искусстве.

Медные чеканки и бронзовые статуи украшали жилище людей с древних времен. До наших дней сохранились изделия из бронзы мастеров Древнего Египта, Греции, Китая. Большими мастерами в области бронзового литья были японцы. Гигантская фигура Будды в храме Тодайдзи, созданная в VIII веке, весит более 400 тонн. Чтобы отлить такую статую, требовалось поистине выдающееся мастерство.

Название	Состав	Свойства	Применение
Медные сплавы	Cu, Zn, Sn, Al, Ni, Be, P	Прочность, высокая электропроводность, коррозионная стойкость, пластичность	Трубы, теплотехническая аппаратура, подшипники, шестерни, втулки, пружины, детали приборов точной механики, термопары, фасонные детали, декоративно-прикладные изделия и скульптура

7.Опишите алюминий и его сплавы. Поясните состав, классификацию, свойства, применение.

Алюми́ний — элемент главной подгруппы третьей группы третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 13. Обозначается символом Al (лат. Aluminium). Относится к группе лёгких металлов. Наиболее распространённый металл и третий по распространённости химический элемент в земной коре (после кислорода и кремния).

Простое вещество алюминий (CAS-номер: 7429-90-5) — лёгкий, парамагнитный металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Алюминий обладает высокой тепло- и электропроводностью, стойкостью к коррозии за счёт быстрого образования прочных оксидных плёнок, защищающих поверхность от дальнейшего взаимодействия.

Состав:

Алюминий называют крылатым металлом, так как благодаря своим физико-химическим свойствам его широко применяют в авиации. Так, самолет на 2/3 состоит из алюминия и его сплавов, а авиационный мотор — на 1/4 из сплавов алюминия. Алюминий применяют также в электропромышленности, машиностроении, пищевой промышленности, пиротехнике. В производстве металлов он занимает второе место (после железа).

Алюминий получают электролизом оксида алюминия Al203. Установлены следующие марки алюминия (ГОСТ 11069-74): А999, А995, А99, А97, А95, А85, А8, А7, А6, А5, АО, А и АЕ. Алюминий марок А85-АЕ, содержащий до 2 % примесей, называется алюминием технической чистоты.

Основные примеси в алюминии — железо и кремний. Они входят в состав алюминия примерно в равных количествах — от сотых до десятых долей процента.

Железо в твердом алюминии практически не растворяется.

Железо во всех сплавах алюминия является вредной примесью, так как оно снижает электропроводность и коррозионную стойкость сплавов и ухудшает их пластические свойства. Исключение составляют жаропрочные сплавы, в которых железо — примесь полезная. Кремний растворим в железе при комнатной температуре в количестве не более 0,12 %; при 570 °С растворимость его достигает 1,6 %. Влияние кремния на механические и физико-химические свойства алюминия подобно железу.

Для сплавов алюминия характерно, что в результате добавок менее коррозионностойких металлов получаются сплавы высокой коррозийной стойкости (например, типа магналия с 3—5 % Мg, сплавы с марганцем и кремнием) и, наоборот, если данный металл более устойчив против коррозии, чем алюминий, то сплавы получаются низкой коррозионной стойкости (например, AI—Сu).

Классификация:

Классификация алюминиевых сплавов может быть осуществлена по нескольким параметрам. Условно их можно разделить на литейные и деформируемые. Литейные сплавы предназначены для производства отливок, а деформируемые – для изготовления проката и поковок (например, алюминиевый тавр, профиль и т. д.). Рассмотрим подробнее деформируемые сплавы из алюминия. Их химический состав регламентируется ГОСТ 4784-97 и ГОСТ1131.

Классификация алюминиевых сплавов по способу упрочнения:

сплавы, упрочняемые давлением;

сплавы, упрочняемые термообработкой.

Классификация алюминиевых сплавов по ключевым свойствам:

- низкопрочные;

- высокопрочные;

- средней прочности;

- высокой пластичности;

- жаропрочные;

- ковочные;

- свариваемые;

- повышенной коррозионной стойкости.

Попробуем на основании данной классификации рассмотреть наиболее популярные алюминиевые сплавы. Их маркировка для более удобного восприятия дана как согласно ГОСТ 4784-97, так и согласно международному стандарту ISO 209-1.

Свойства:

Механические свойства:

Сплавы алюминия обладают, как правило, более высокими механическими свойствами, чем чистый алюминий. Поэтому в промышленности широкое распространение получил не чистый алюминий, а его сплавы с медью, цинком, магнием, кремнием, марганцем и другими металлами.

Все существующие алюминиевые сплавы по их технологическим свойствам делят на две группы: обрабатываемые давлением (деформируемые) и литейные.

Физические свойства:

- Металл: серебристо-белого цвета, лёгкий

- плотность — 2,7 г/см³

- температура плавления у технического алюминия — 658 °C, у алюминия высокой чистоты — 660 °C

- удельная теплота плавления — 390 кДж/кг

- температура кипения — 2500 °C

- удельная теплота испарения — 10,53 МДж/кг

- временное сопротивление литого алюминия — 10-12 кг/мм², деформируемого — 18-25 кг/мм², сплавов — 38-42 кг/мм²

- Твёрдость по Бринеллю — 24…32 кгс/мм²

- высокая пластичность: у технического — 35 %, у чистого — 50 %, прокатывается в тонкий лист и даже фольгу

- Модуль Юнга — 70 ГПа

- Алюминий обладает высокой электропроводностью (37·106 См/м) и теплопроводностью (203,5 Вт/(м·К)), 65 % от электропроводности меди, обладает высокой светоотражательной способностью.

- Слабый парамагнетик.

- Температурный коэффициент линейного расширения 24,58·10−6 К−1 (20…200 °C).

- Температурный коэффициент электрического сопротивления 2,7·10−8K−1.

Алюминий образует сплавы почти со всеми металлами. Наиболее известны сплавы с медью и магнием (дюралюминий) и кремнием (силумин).

Химические свойства:

При нормальных условиях алюминий покрыт тонкой и прочной оксидной плёнкой и потому не реагирует с классическими окислителями: с H2O (t°);O2, HNO3 (без нагревания). Благодаря этому алюминий практически не подвержен коррозии и потому широко востребован современной индустрией. Однако при разрушении оксидной плёнки (например, при контакте с растворами солей аммония NH4+, горячими щелочами или в результате амальгамирования), алюминий выступает как активный металл-восстановитель.

Применение:

Широко применяется как конструкционный материал. Основные достоинства алюминия в этом качестве — лёгкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость (на воздухе алюминий мгновенно покрывается прочной плёнкой Al2O3, которая препятствует его дальнейшему окислению), высокая теплопроводность, неядовитость его соединений. В частности, эти свойства сделали алюминий чрезвычайно популярным при производстве кухонной посуды, алюминиевой фольги в пищевой промышленности и для упаковки. Первые же три свойства сделали алюминий основным сырьем в авиационной и авиакосмической промышленности (в последнее время медленно вытесняется композитными материалами, в первую очередь, углеволокном).

Основной недостаток алюминия как конструкционного материала — малая прочность, поэтому для упрочнения его обычно сплавляют с небольшим количеством меди и магния (сплав называется дюралюминий).

Электропроводность алюминия всего в 1,7 раза меньше, чем у меди, при этом алюминий приблизительно в 4 раза дешевле[12] за килограмм, но, за счёт в 3,3 раза меньшей плотности, для получения равного сопротивления его нужно приблизительно в 2 раза меньше по весу. Поэтому он широко применяется в электротехнике для изготовления проводов, их экранирования и даже в микроэлектронике при изготовлении проводников в чипах. Меньшую электропроводность алюминия (37 1/ом) по сравнению с медью (63 1/ом) компенсируют увеличением сечения алюминиевых проводников. Недостатком алюминия как электротехнического материала является наличие прочной оксидной плёнки, затрудняющей пайку.

- Благодаря комплексу свойств широко распространён в тепловом оборудовании.

- Алюминий и его сплавы сохраняют прочность при сверхнизких температурах. Благодаря этому он широко используется в криогенной технике.

- Высокий коэффициент отражения в сочетании с дешевизной и лёгкостью напыления делает алюминий идеальным материалом для изготовления зеркал.

- В производстве строительных материалов как газообразующий агент.

- Алитированием придают коррозионную и окалиностойкость стальным и другим сплавам, например клапанам поршневых ДВС, лопаткам турбин, нефтяным платформам, теплообменной аппаратуре, а также заменяют цинкование.

- Сульфид алюминия используется для производства сероводорода.

Идут исследования по разработке пенистого алюминия как особо прочного и лёгкого материала.

Название	Состав	Свойства	Применение
Алюминиевые сплавы	Al, Mg, Si, Cu, Zn, Mn, Li, Be	Легкость, высокая электро- и теплопроводность, коррозионная стойкость, высокая удельная прочность	Конструкционные материалы в авиации, строительстве, машиностроении и др.; электротехнические устройства и материалы

8.Опишите титан и его сплавы. Поясните состав, свойства, применение.

Тита́н (лат. Titanium; обозначается символом Ti) — элемент побочной подгруппы четвёртой группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 22. Простое вещество титан (CAS-номер: 7440-32-6) — лёгкий металл серебристо-белого цвета. Существует в двух кристаллических модификациях: α-Ti с гексагональной плотноупакованной решёткой, β-Ti с кубической объёмно-центрированной упаковкой, температура полиморфного превращения α↔β 883 °C[1]. Температура плавления 1660±20 °C[2].

Состав:

Получение:

Как правило, исходным материалом для производства титана и его соединений служит диоксид титана со сравнительно небольшим количеством примесей. В частности, это может быть рутиловый концентрат, получаемый при обогащении титановых руд. Однако запасы рутила в мире весьма ограничены, и чаще применяют так называемый синтетический рутил или титановый шлак, получаемые при переработке ильменитовых концентратов. Для получения титанового шлака ильменитовый концентрат восстанавливают в электродуговой печи, при этом железо отделяется в металлическую фазу (чугун), а не восстановленные оксиды титана и примесей образуют шлаковую фазу. Богатый шлак перерабатывают хлоридным или сернокислотным способом.

Концентрат титановых руд подвергают сернокислотной или пирометаллургической переработке. Продукт сернокислотной обработки — порошок диоксида титана TiO2. Пирометаллургическим методом руду спекают с коксом и обрабатывают хлором, получая пары тетрахлорида титана TiCl4:

TiO2 + 2C + 2Cl2 → TiCl4 + 2CO

Образующиеся пары TiCl4 при 850 °C восстанавливают магнием:

TiCl4 + 2Mg →2 MgCl2 + Ti

Полученную титановую «губку» переплавляют и очищают. Рафинируют титан иодидным способом или электролизом, выделяя Ti из TiCl4. Для получения титановых слитков применяют дуговую, электроннолучевую или плазменную переработку.

Свойства:

В периодической системе элементов Д. И. Менделеева титан расположен в IV группе 4-го периода под номером 22. В важнейших и наиболее устойчивых соединениях он четырехвалентен. По внешнему виду похож на сталь. Титан относится к переходным элементам. Данный металл плавится при довольно высокой температуре (1668±4°С) и кипит при 3300 °С, скрытая теплота плавления и испарения титана почти в два раза больше, чем у железа.

Известны две аллотропические модификации титана. Низкотемпературная альфа-модификация, существующая до 882,5 ° С и высокотемпературная бетта-модификация, устойчивая от 882,5 °С до температуры плавления.

По плотности и удельной теплоемкости титан занимает промежуточное место между двумя основными конструкционными металлами: алюминием и железом. Стоит также отметить, что его механическая прочность примерно вдвое больше, чем чистого железа, и почти в шесть раз выше, чем алюминия. Но титан может активно поглощать кислород, азот и водород, которые резко снижают пластические свойства металла. С углеродом титан образует тугоплавкие карбиды, обладающие высокой твердостью.

Титан обладает низкой теплопроводностью, которая в 13 раз меньше теплопроводности алюминия и в 4 раза - железа. Коэффициент термического расширения при комнатной температуре сравнительно мал, с повышением температуры он возрастает.

Модули упругости титана невелики и обнаруживают существенную анизотропию. С повышеиием температуры до 350°С модули упругости уменьшаются почти по линейному закону. Небольшое значение модулей упругости титана - существенный его недостаток, т.к. в некоторых случаях для получения достаточно жестких конструкций приходится применять большие сечення изделий по сравнению с теми, которые следуют из условий прочности.

Титан имеет довольно высокое удельное электросопротивлеиие, которое в зависимости от содержания примесей колеблется в пределах от 42·10-8 до 80·10-6 Ом·см. При температурах ниже 0,45 К он становится сверхпроводником.

Титан - парамагнитный металл. У парамагнитных веществ магнитная восприимчивость при нагревании обычно уменьшается. Титан составляет исключение из этого правила - его восприимчивость существенно увеличивается с температурой.

Применение:

Дата добавления: 2015-07-16