Оглавление

1.Введение 3

Глава 2.Титан. 4

Глава 2.1.Титанановые сплавы, используемые в самолетостроении. 6

Глава 2.2. Влияние примесей на титановые сплавы. 10

Глава 2.3. Повышение чистоты сплавов. 11

Глава 2.4. Цена на титан и титановые сплавы. 12

Глава 2.5.Коммерциализация титана в новых областях применения. 16

Глава 2.6.Использование титановых сплавов в авиации в будущем. 21

Глава 3. Заключение. 24

Список литературы. 27

1.Введение

В настоящее время титан - один из важнейших металлических конструкционных материалов. Для этого титану в течение 200 лет пришлось пройти путь от признания его непригодным в конструкционных целях до всеобщего поклонения как перед одним из самых перспективных и вечных металлов .

Лишь три технически важных металла – алюминий , железо и магний – распространены в природе больше, чем титан. Количество титана в земной коре в несколько раз превышает запасы меди , цинка, свинца , золота, серебра, платины, хрома, вольфрама , ртути , молибдена , висмута , сурьмы , никеля и олова , вместе взятых.

Благодаря прогрессу в области самолето- и ракетостроения производство титана и его сплавов интенсивно развивалось. Это объясняется сочетанием таких ценных свойств титана, как малая плотность, высокая прочность, коррозионная стойкость, технологичность при обработке давлением и свариваемость, хладостойкость , немагнитность и ряд других ценных физико-механических характеристик.

Титановые сплавы играют большую роль в авиационной технике, где стремятся получить наиболее легкую конструкцию в сочетании с необходимой прочностью , сейчас, каждый самолет состоит как минимум из 12% титановых сплавов. Титан легок по сравнению с другими металлами, но в то же время может работать при высоких температурах. Из титановых сплавов изготовляют обшивку, детали крепления, силовой набор, детали шасси, различные агрегаты. Также данные материалы применяются в конструкциях авиационных реактивных двигателей. Это позволяет уменьшить их массу на 10-25%. Из титановых сплавов производят диски и лопатки компрессора, детали воздухозаборника и направляющего аппарата, крепеж.  Также титан и его сплавы используют в ракетостроении. Ввиду кратковременной работы двигателей и быстрого прохождения плотных слоев атмосферы в ракетостроении в значительной мере снимаются проблемы усталостной прочности, статической выносливости и отчасти ползучести.  Технический титан из-за недостаточно высокой теплопрочности не пригоден для применения 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, запорной арматуры, автоклав, 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. Из титана делают теплообменникн, работающие в коррозионно активных средах, например в азотной кислоте (не дымящей).

Титановые сплавы перспективны для использования во многих других применениях, но их распространение в технике сдерживается высокой стоимостью и дефицитностью титана. 

Глава 2.Титан.

Титан (Ti) (Titanium) — химический элемент с порядковым номером 22 в периодической системе элементов Д.И. Менделеева, атомный вес 47, 88, легкий серебристо-белый металл. Плотность 4, 51 г/с м³, tпл.=1668+ (-)5°С, tкип.=3260°С.

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 повышением 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 сечения 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.

Важное значение имеет также большая распространенность титана в природе. В земной коре содержится около 0,60% титана.

Среди конструкционных металлов титан по распространенности занимает четвертое место, уступая лишь алюминию, железу и магнию.

К недостаткам титана следует отнести:

1. высокую стоимость производства;

2. активное взаимодействие титана при высоких температурах, особенно в жидком состоянии, со всеми газами атмосферы;

3. трудности вовлечения в производство титановых отходов;

4. невысокие антифрикционные свойства, обусловленные налипанием титана на многие материалы;

5. высокую склонность титана и многих его сплавов к водородной хрупкости и солевой коррозии;

6. плохую обрабатываемость титана резанием, аналогичную обрабатываемости нержавеющих сталей аустенитного класса

Титан в авиастроении.

Двигатель известного американского самолета-разведчика У-2, один из которых, пилотируемый американским разведчиком Пауэрсом, нарушил воздушные границы СССР и был в свое время сбит под Свердловском, содержал в своей конструкции около 1400 килограммов титана. Применяемые в газовых турбинах титановые детали выдер­живают нагрев при температуре 480°С и позволяют снизить массу турбины дозвукового двигателя на 200, а сверхзвуково­го — на 100 килограммов. По мере того, как растут скорости полета и размеры самоле­тов, расширяется и применение титана в конструкциях лета­тельных аппаратов. Если в дозвуковых самолетах количество титана составляет 1—3 процента от общей массы машин, то в самолетах, летающих со скоростью до 2400 километров в час, на титан приходится уже 3—10 процентов, а в самолетах, мча­щихся с еще большими скоростями, количество титана в общей массе машины доходит до 90 процентов, то есть самолет прак­тически полностью состоит из титана, за исключением, разумеется, тех деталей, которые вообще не делаются из металлов.

В США разработан и построен самолет-перехватчик “Локхид А-11″. Он достигает высот в 20 километров и более и развивает скорость 3200 километров в час. Это первый американский полностью титановый самолет, в конструкции которого более 30 тонн титана.