68.Титан и сплавы на его основе.

Титан - легкий металл, обладающий высокими прочностными свойствами и коррозионной стойкостью. Легирование титана Fe, Al, Mn, Cr, Sn, V и Si повышает его прочность, но одновременно снижает пластичность и вязкость. Жаропрочность титана повышают Al, Zr, Mo, а коррозионную стойкость в растворах кислот – Mo, Zr, Nb, Ta и Pd. Технический титан изготавливают двух марок ВТ1-00 (99,53% Ti) и ВТ1-1 (99,46% Ti), где ВТ обозначает высококачественный титановый сплав. Технический титан обрабатывается давлением, сваривается дуговой и контактной сваркой в атмосфере инертных газов, используется для изготовления листов, труб, проволоки. Чистый титан имеет высокую коррозионную стойкость благодаря образованию на его поверхности пленки TiO₂. Например, на пластине из титана за 10 лет пребывания в морской воде не появится даже следов продуктов коррозии, а расчеты показывают, что за 1000 лет коррозия сможет проникнуть вглубь титана лишь на 0,02 мм. По удельной прочности титан занимает лидирующее положение среди промышленных металлов, например, титан в шесть раз прочнее алюминия и в 12 раз тверже, а также в 4 раза тверже железа и меди; предел текучести титана в 18 раз выше чем у алюминия и в 2,5 раза – чем у железа. Титан сохраняет свою прочность при достаточно высоких температурах (до 500С, а при добавке легирующих элементов – до 650С). Титановые сплавы подразделяют на литейные и деформируемые, а также на сплавы повышенной пластичности и высокопрочные. Титан получил широкое применение при производстве твердых сплавов для режущего инструмента – тончайшее покрытие из карбида титана значительно повышает режущие свойства инструмента. Титан входит в состав нержавеющих сплавов как легирующий элемент, делая сплавы мелкокристаллическими, тем самым улучшая их механические свойства, а также придает им высокую коррозионную стойкость. Немагнитность титана делает его незаменимым во многих отраслях техники и приборостроения, а благодаря высокому электросопротивлению (в 300 раз выше, чем у серебра и в 7 раз – чем у железа) титан нашел широкое применение в электротехнике. Сплавы титана применяют там, где главную роль играют небольшая плотность, высокая удельная прочность, теплостойкость и хорошая сопротивляемость коррозии. Титановые сплавы применяют в авиации, ракетной технике, химическом машиностроении и т.д. Широкое применение получил нитрид титана TiN_x. Покрытие из нитрида титана имеет цвет золота и по своим эстетическим и эксплуатационным свойствам не уступает золоту, поскольку не корродирует, не тускнеет, не окисляется и т.д. Покрытия нашли широкое применение как в декоративном искусстве для отделки художественных изделий, багетов для картин, фурнитуры, посуды, церковной утвари и т.д.Легированный титан применяют для изготовления ювелирных изделий, что обусловлено декоративными их свойствами, для изготовления браслетов и корпусов часов, галантерейных изделий и т.д.

69) Кобальт и сплавы на его основе.

Кобальт – тяжелый металл серебристого цвета с розоватым оттенком. Кобальт является ферромагнетиком с точкой Кюри в области 1121С. На воздухе компактный кобальт стабилен, стоек против действия воды и воздуха. Кобальт постоянно присутствует в тканях животных и растений, участвует в обменных процессах. Биологическая активность кобальта определяется его участием в построении молекулы витамина В₁₂ и его коферментных форм, фермента транскарбоксилазы. Кобальт – мощный активатор кроветворения и синтеза эритропоэтинов.В промышленности кобальт применяется главным образом в виде сплавов, а также является легирующим элементом в сплавах на основе других металлов. Сплавы кобальта используют в качестве жаропрочных и жаростойких материалов, при изготовлении постоянных магнитов, режущего инструмента и др. Порошкообразный кобальт, а также Со₃О₄ служат катализатором.

Сплавы на основе кобальта делят на магнитные, сплавы с определенным коэффициентом температурного расширения, высокопрочные, жаропрочные и др. Основные легирующие элементы в сплавах кобальта – Fe, Ni, Cr, Mo, Cu, V, Al, Ti. Магнитные кобальтовые сплавы подразделяют на магнитомягкие и магнитотвердые. Первые сплавы применяют для изготовления сердечников и полюсных наконечников в электромагнитах и трансформаторах, роторов и статоров электродвигателей и генераторов, телефонных мембран. Сплавы, содержащие примерно 92% Со (остальное Fe) имеют точку Кюри 1050С, что позволяет создавать на их основе электромагнитную аппаратуру, работающую при температурах до 1000С.

К магнитотвердым относят сплавы Fe‑Ni‑Al‑Co, Fe‑Co‑Mo, Fe‑Co‑V, содержащие 5 – 50% Co. Они характеризуются высокими значениями коэрцитивной силы, а также высокой магнитной энергией и применяются для изготовления роторов электродвигателей, магнитных зеркал, систем с постоянным намагничивающим полем. Сплавы, содержащие 52% Со и 5-14% V или Cr, используют для изготовления постоянных магнитов. Высокопрочные сплавы кобальта содержат 20-40% Со, 20% Ni, 20% Cr, добавки Mo, W и Ti. Они обладают высоким сопротивлением малым пластическим деформациям и высокой стойкостью в условиях статического и циклического нагружения, и применяются для изготовления различных упругих элементов, пружин, мембран, в качестве протезов в ортопедии, электродов для кратковременной стимуляции сердца и др. Сплав, содержащий 40% Со, а также Ni, Cr и Мо обладает высокой коррозионной стойкостью в организме человека, и его применяют для изготовления протезов при лечении костных переломов. Из кобальтовых сплавов с танталом изготавливают электроды для длительной стимуляции тканей и органов человека. Кобальтовые сплавы с температурной стабильностью модуля упругости (элинвары), содержащие примерно 12% Со используют для изготовления упругих чувствительных элементов точнейшей контрольно-измерительной аппаратуры.