Магний и титан

Основные сведения о титане

Титан (Ti) - легкий серебристо-белый металл. Титан и тиановые сплавы сочетают легкость, прочность, высокую коррозийную стойкость, длительное время может работать в агрессивной среде. Титан имеет высокую вязкость, при механической обработке склонен к налипанию на режущий инструмент, и поэтому требуется нанесение специальных покрытий на инструмент, различных смазок. По внешнему виду похож на сталь. Данный металл плавится при довольно высокой температуре (1668±4°С) и кипит при 3300 °С
Титан обладает низкой теплопроводностью, которая в 13 раз меньше теплопроводности алюминия и в 4 раза - железа.

Недостатки титана:

1. высокая стоимость производства, титан значительно дороже железа, алюминия, меди, магния;

активное взаимодействие при высоких температурах, особенно в жидком состоянии, со всеми газами, составляющими атмосферу, в результате чего титан и его сплавы можно плавить лишь в вакууме или в среде инертных газов;

трудности вовлечения в производство титановых отходов;

1. плохие антифрикционные свойства, обусловленные налипанием титана иа многие материалы, титан в паре с титаном не может работать на трение;

высокая склонность титана и многих его сплавов к водородной хрупкости и солевой коррозии;

1. плохая обрабатываемость резанием;

2. большая химическая активность, склонность к росту зерна при высокой температуре и фазовые превращения при сварочном цикле вызывают трудности при сварке титана.

Применение титана

Основная часть титана расходуется на нужды авиационной и ракетной техникии и морского судостроения. Титан используют в качестве лигирующей добавки к качественным сталям и как раскислитель. Технический титан идет на изготовление емкостей, химических реакторов, трубопроводов, арматуры, насосов, клапанов и других изделий, работающих в агрессивных средах. Из компактного титана изготавливают сетки и другие детали элетктровакуумных приборов, работающих при высоких температурах.

По использованию в качестве конструкционного материала титан находится на 4-ом месте, уступая лишь Al, Fe и Mg. Алюминиды титана являются очень стойкими к окислению и жаропрочными, что в свою очередь определило их использование в авиации и автомобилестроении в качестве конструкционных материалов. Биологическая безвредность титана делает его превосходным материалом для пищевой промышленности и восстановительной хирургии.

Титан и его сплавы нашли широкое применеие в технике ввиду своей высокой механической прочности, которая сохраняется при высоких температурах, коррозионной стойкости, жаропрочности, удельной прочности, малой плотности и прочих полезных свойств. Высокая стоимость титана и его сплавов во многих случаях компенсируется их большей работоспособностью, а в некоторых случаях они являются единственным материалом, из которого можно изготовить оборудование или конструкции, способные работать в данных конкретных условиях.

Титановые сплавы играют большую роль в авиационной технике, где стремятся получить наиболее легкую конструкцию в сочетании с необходимой прочностью. Титан легок по сравнению с другими металлами, но в то же время может работать при высоких температурах. Из титановых сплавов изготовляют обшивку, детали крепления, детали шасси, различные агрегаты. Также данные материалы применяются в конструкциях авиационных реактивных двигателей. Это позволяет уменьшить их массу на 10-25%.

Технический титан из-за недостаточно высокой теплопрочности не пригоден для применення в авиации, но благодаря исключительно высокому сопротивлению коррозии в ряде случаев незаменим в химической промышленности и судостроении. Так его применяют при изготовлении компрессоров и насосов для перекачки таких агрессивных сред, как серная и соляная кислота и их соли, трубопроводов, различного рода емкостей, фильтров и т. п. Только титан обладает коррозионной стойкостью в таких средах, как влажный хлор, водные и кислые растворы хлора, поэтому из данного металла изготовляют оборудование для хлорной промышленности.

Титановые сплавы перспективны для использования во многих других применениях, но их распространение в технике сдерживается высокой стоимостью и дефицитностью титана.
Магний — серебристо-белый, очень лёгкий металл. На воздухе почти не изменяется, т.к. покрывается тонким слоем окиси, защищающим его от дальнейшего окисления.

      В кислотах магний легко растворяется с выделением водорода. Щёлочи на магний не действуют. При нагревании магний загорается и сгорает. Раньше магнием пользовались для освещения при фотосъёмках. Применяется также магний в осветительных ракетах; раньше в пионерских лагерях, а сейчас в детских оздоровительных его подбрасывают в костры, которые зажигают при открытии и закрытии смены. При этом получается большой сноп искр.

      Магний хорошо обрабатывается резанием (стружка хорошо режется), но механические и литейные свойства его невысоки, что исключает применение его в качестве конструкционного материала.

      Со многими металлами магний образует сплавы, которые обладают более высокими по сравнению с чистым магнием механическими свойствами и коррозионной стойкостью, что значительно расширяет область применения магния. Используются сплавы магния с алюминием , цинком , марганцем, бериллием, титаном, редкоземельными элементами. Добавка к магнию небольших количеств этих металлов резко изменяет его механические свойства: сплавы магния легки, тверды, прочны, коррозионностойки.

      Лёгкие магниевые сплавы используют в качестве конструкционного материала для различных частей самолётов, а также железнодорожного и автомобильного транспорта. Детали из магниевых сплавов, полученные литьём под давлением, применяют в производстве оптических и точных приборов. Магниевый порошок в химической промышленности используют для обезвоживания органических веществ и для синтеза сложных органических веществ.

Литература

1. Фрагмент справочника "Металлы и сплавы - марки и химический состав"
   2. "Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов" Б.А. Колачев, В.А. Ливанов, В.И. Елагин
   3. "Металлургия цветных металлов" Н.И. Уткин