Производство титана
Титан как элемент открыт в 1791г. Его промышленное производство началось в 50ых годах 20в. и получило быстрое развитие. Титановые сплавы имеют наиболее высокую удельную прочность среди всех металлических материалов, а также высокую жаропрочность и коррозионную стойкость и применяются в различных областях техники. TiO2 используется для производства титановых белил и эмалей. TiC(карбид) для особо твердых инструментальных сталей. Титан по распространению в природе занимает 4 место среди металлов и входит в состав более 70 минералов в виде соединения TiO2. К основным промышленным минералам относятся рутил и ильменит. Производство титана является технически сложным процессом. TiO2 – химически прочное соединение. Наиболее широкое распространение получил магниетермический способ, осуществляемый по следующей технологической схеме:
Титановая руда>обогащение>плавка на титановый шлак>получение TiCl4> восстановление титана магнием.
1)Обогащение титановых руд проводят до получения концентратов содержащих примерно 50% TiO2.
2)Плавку на титановый шлак проводят в электропечах и получают титановый шлак содержащий до 80% TiO2.
3)Получение TiCl4 проводят в герметезированных электрических печах при температуре 800-825°C. При хлорировании образуется TiCl4 в виде парогазовой смеси. Ее очищают от твердых частиц и охлаждают. В результате получают жидкий TiCl4.
4)Восстановление титана магнием проводят в герметичных реакторах установленных в электрических печах. После установки в печь из реактора откачивают воздух и заполняют его очищенным аргоном. После нагревания до 1700°C заливают магний и начинают подачу жидкого TiCl4, который восстанавливается магнием. Реакция сопровождается выделением большого количества тепла и в реакторе поддерживается необходимая температура без дополнительного нагрева. Частицы восстановленного титана спекаются в
пористую массу(титановая губка). Затем титановая губка рафинируется методом вакуумной дистилляции. Титановые слитки получают переплавкой вакуумной губки в вакуумных электрических печах. Вакуум предохраняет металл от окисления и способствует его очистке от поглощенных газов и примесей, обеспечивая высокое качество. Плавку повторяют 2 раза.
ЛЕКЦИЯ 5
Сплавы, основные понятия.
Чистые металлы в технике находят ограниченное применение. Их используют в электро и радио технике. Основными конструкционными материалами в машиностроении являются сплавы. Это объясняется тем, что они обладают более высоким, чем чистые металлы комплексами механических, технологических и физических свойств.
Сплав – вещество, полученное сплавлением 2х и более элементов(компонентов)
Сплав, приготовленный преимущественно из металлических элементов и обладающий металлическими свойствами называется металлическим сплавом.
К основным понятиям в теории сплавов относятся система, компонент, фаза.
Система – группа тел, выделяемых для изучения. В металловедении системами являются металлы и металлические сплавы. Чистый металл является простой(однокомпонентной) системой. Сплавы состоят из 2х или большего числа компонентов и являются сложными системами.
Компоненты – вещества образующие систему.
В металлических сплавах компонентами могут быть отдельные элементы, а также химические соединения.
Фаза – однородная часть системы, отделенная от другой части сис-мы(фазы) поверхностью раздела, при переходе через которую химический состав или структура изменяются скачком.
Например, при кристаллизации металла в системе имеются 2 фазы: жидкая(расплавленный металл) и твердая(зерна затвердевшего металла).
Почти все металлы в жидком состоянии один в другом в любом соотношении растворяются. В результате растворения образуется однородный жидкий раствор, с равномерным растворением атомов одного металла среди атомов другого металла.