1.6.4. Відновлення титану

Титан відновлюють у герметичній реторті, виготовленій з нержавкої сталі. В реторту завантажують зливки магнію, і, викачавши повітря, наповнюють аргоном. Після цього реторту нагрівають в електричній печі опору до температури 700 °С і починають подавати ТіС1₄. Відбувається відновлення газоподіб­ного ТіС1₄ рідким магнієм:

ТіС1₄ + 2Mg = Ті + 2MgCl₂. (1.6.3)

Реакція супроводжується виділенням значної кількості теп­лоти. За рахунок цієї теплоти при відповідній швидкості по­дачі ТіС1₄ в реакторі підтримується необхідна температура в межах 950... 1000 °С без додаткового нагрівання. Частинки від­новленого титану спікаються в пористу масу — губку, просо­чену магнієм і хлористим магнієм. Рідкий MgCl₂ періодично зливають через отвір, що в дні реторти. Титанова губка міс­тить 60 % Ті, ЗО % Mg і 10 % MgCl₂. Коли відновлено необхід­ну кількість титану, реторту охолоджують, виймають з печі й вибирають з неї губку так, щоб вона не контактувала з воло­гою атмосферою.

Залишки металевого та хлористого магнію відокремлюють від губки вакуумною дистиляцією в апараті, в якому створю­ють вакуум при температурі 900...950 °С. Після охолодження апарату титанову губку дроблять і, якщо потрібно, пресують з неї електроди.

1.6.5. Отримання зливків титану

Плавлення титану пов'язане з певними труднощами, оскіль­ки в рідкому стані він реагує зі всіма вогнетривами, а при високих температурах взаємодіє навіть з азотом. У зв'язку з цим електродугове плавлення титанової губки здійснюють у водоохолоджуваному герметичному мідному циліндрі — ви­ливниці, яку на час плавлення вакуумують. Наявність ваку­уму не лише запобігає оксидації титану, але й сприяє його очищенню від домішок (водню, вологи, магнію, хлористого магнію).

Іноді для отримання зливків використовують подрібнену ти­танову губку. Тоді дуга горить між розплавленим металом і графітовим або вольфрамовим електродом, який піднімається в міру наповнення виливниці.

Щоб отримати високоякісний зливок, плавлення повторю­ють двічі. Друге плавлення відбувається у виливниці більшого діаметра з огляду на те, що електродом слугує зливок першого плавлення. Чистота титану після другого плавлення становить 99,6...99,7 %. Маса отриманого зливка від 500 до 5000 кг. Зливки використовують для вальцювання, кування або штампування. Під час отримання сплавів титану легувальні елементи (алюмі­ній, марганець, ванадій) додають до губки, що йде на перше плавлення. У результаті дворазового плавлення згадані елемен­ти рівномірно розподіляються у зливку.

Виробництво титану й магнію здійснюють на одному під­приємстві, оскільки хлористий магній, що є побічним продук­том при виробництві титану, служить основним продуктом для добування магнію. Водночас хлор з виробництва магнію вико­ристовують для хлорування титану.

Матеріалознавство

Розділ 2.1 КЛАСИФІКАЦІЯ І КРИСТАЛІЧНА БУДОВА МЕТАЛІВ

2.1.1. Класифікація металів

В основі прийнятої в технічній літературі класифікації ме­талів є деякі їх спільні фізико-хімічні властивості, зокрема тем­пература плавлення, густина, електропровідність, корозійна тривкість, радіоактивність тощо. Дуже часто визначальними характеристиками при виборі металів як конструкційних мате­ріалів для конкретних робочих умов є їх температура плавлен­ня і густина.

За температурою плавлення t» метали поділяють на лег­коплавкі (tn<500 °С) і тугоплавкі (*п>1700 °С) [7, с.11]. До лег­коплавких належать такі метали, як цезій (рис. 2.1.1), калій, натрій, літій, олово, свинець, цинк тощо. їх використовують для припоїв, бабітів і деяких інших легкоплавких сплавів. Туго­плавкі метали (хром, ванадій, цирконій, молібден, ніобій, тан­тал, вольфрам) широко застосовують у металургії сталі як легувальні елементи, а також для виготовлення на їх основі спеціаль­них сплавів з високою температурою плавлення.

Густина у металу виступає на перший план у випадку виго­товлення сплавів для авіації, космічної техніки і наземних транспортних засобів. Залежно від густини розрізняють легкі (у< 5-Ю³ кг/м³) і важкі (у>10-10³ кг/м³) метали [7, с.11]. Най­легший серед металів літій (у= 539 кг/м³, рис. 2.1.2), найваж­чий — осмій (у= 22 610 кг/м³).

Шляхетні метали (золото, срібло, платина, осмій, іридій, паладій, рутеній і родій) корозійнотривкі, пластичні, мають гарний зовнішній вигляд. їх застосовують у ювелірній та в прила-

добудівніи промисловості. В земній корі ці метали перебувають переважно у вільному стані.

Радіоактивні метали (уран, торій, паладій, плутоній, по­лоній, францій, радій, актиній) використовують для ядерних технологій, а також в контрольно-вимірювальних приладах.