1. Титан, его структура, свойства и применение

Титан по содержанию в земной коре занимает четвертое место среди металлов, уступая лишь алюминию, железу и магнию. Это металл серого цвета, атомный номер 22, атомная масса - 47,9, плотность - 4,505 г/см³ ( -Ti), темпера-тура плавления - 1665С.

Чистый титан обладает высокой пластичностью ( =55 %,  =80 %), Характеризуется высокой удельной прочностью. Обладает высокой коррозионной стойкостью благодаря образованию на его поверхности плотной окисной пленки. Имеет высокие технологические свойства, хорошо обрабатывается давлением.

Титан обладает полиморфизмом и может существовать в двух аллотропических модификациях:  -Ti, существующего до 882С с ГП-решеткой и  -Ti, существующего от 882С до температуры плавления с ОЦК-решеткой. Полиморфное превращение -Ti  -Ti при медленном охлаждении происходит по нормальному механизму, а при быстром охлаждении - по мартенситному механизму.

Технический титан маркируют в зависимости от содержания примесей: ВТ 1-00 (сумма примесей не более 0,398 %); ВТ 1-0 (сумма примесей не более 0,55 %). Чистейший иодидный титан (сумма примесей менее 0,1 %) получают методом термической диссоциации из четырехиодидного титана, а также методом зонной плавки. Наличие же примесей способствует упрочнению титана.

Чистый Ті σ_в = 220 н/мм², δ = 55-60 % ψ до 80 %

	σв, н/мм2	σт, н/мм2	δ, %	ψ, %
йодидный Ті	250-300	100-150	50-60	70-80
ВТ 1-0	450-500	320-450	20-25	50

Недостатки: - Титан обладает склонностью к ползучести даже при температуре 20-25 С. При повышении температуры, например, до 250 С, предел прочности титана снижается почти в 2 раза. Примеси кислорода, азота, а также пластическая деформация повышают сопротивление ползучести. Титан при повышенных температурах применять нельзя при отрицательных работает хорошо -269 ⁰С – σ_в = 1250 Н/мм².

- Недостатками титана является также активное поглощение газов (водорода - начиная с 50-70С, кислорода - с 400-500С, азота, окиси и двуокиси углерода - с 600-700С). Насыщаясь газами, он ухудшает свойства.

- Обдадает высокой химической активностью в расплавленном состоянии, поэтому плавку проводят в среде инертных газов или в вакууме.

- Титан плохо обрабатывается резанием.

- Имеет низкие антифрикционные свойства.

Основные области применения чистого титана;

- самолето- и ракетостроение, химическая промышленность и др. - в виде проката различных профилей для изготовления сварных и паяных конструкций с высокой удельной прочностью и коррозионной стойкостью;

- радио- и электронная промышленность, в роли геттерного материала для повышения степени вакуума, когда используется способность титана к поглощению газов при повышении температуры;

- изготовление сплавов на основе титана;

- в качестве легирующего и модифицирующего элемента при производстве различных сплавов.

2. Классификация сплавов титана по структуре, свойствам и технологией производства и обработки.

Титановые сплавы находят широкое применение в авиации, ракетной технике, судостроении и других отраслях промышленности. Их применяют для обшивки сверхзвуковых самолетов, изготовления деталей реактивных авиационных двигателей (диски и лопатки компрессоров и др.), корпусов ракетных двигателей, обшивки морских судов, подводных лодок и т.д.

Сплавы титана классифицируют по ряду признаков:

1) по технологии изготовления их делят на: деформируемые и литейные;

2) по механическим свойствам их делят на: сплавы нормальной прочности, высокопрочные сплавы, жаропрочные сплавы, сплавы с повышенной пластичностью;

3) по способности упрочняться термической обработкой их делят на: упрочняемые термической обработкой и не упрочняемые термической обработкой;

4) по структуре в отожженном состоянии их делят на:

-  -сплавы, имеющие структуру 100%  -твердого раствора, легированы только -стабилизаторами и нейтральными элементами;

- псевдо- -сплавы, в структуре которых, кроме -фазы, присутствует 5%  -фазы, легированы дополнительно небольшим кол-вом -стабилизаторов;

- (  ) - сплавы; в структуре  и  присутствуют в больших количествах;

- псевдо -сплавы, в структуре -фаза и небольшое количество -фазы до 5%, легированы -стабилизаторами 15-20%;

-  -сплавы, структура 100% -твердого раствора легированы -стабилизаторами.

Химический состав, структура и механические свойства некоторых сплавов титана

Марка сплава	Содержание элементов, % масс.				Структура	Механические свойства
	Al	V	Mo	Прочие		в, Н/мм2	т, Н/мм2	, %
ВТ 5	4,3-6,2	-	-	-	-сплавы	700-950	660-850	10-15
ОТ 4 ВТ 20	3,5-5 5,5-7	- 0,8-2,3	- 0,5-1,8	Mn-0,8-2 Zr-1,4-2,5	Псевдо- -сплавы	700-900 950-1150	550-650 850-1000	12-20 8
ВТ-14* ВТ 22	3,5-6,3 4,8-5,2	0,8-1,9 4,5-5,5	2,5-3,8 4,5-5,5	- Cr-0,8-1,2 Fe-0,8-1,2	(+)- сплавы	1150-1400 1100-1250	1080-1300 -	6-10 9

Примечание: * - свойства сплавов после закалки и старения; остальные сплавы – в отожженном состоянии.