Metāla

Titāns(Ti) ir pārejas metāls periodiskās tabulas 4. perioda 4. grupā (titāna apakšgrupa) ar simbolu Ti, atomskaitli 22 un relatīvo atommasu 47,867. Titāns ir ciets, spīdīgs, sudrabaini{4}}balts metāls, kas eksistē sešstūra fāzē un kubiskā fāzē. Tā relatīvais blīvums ir 4,506, kušanas temperatūra ir 1668 grādi un viršanas temperatūra ir 3287 grādi. Tā pretestība ir 42 × 10⁻⁸ Ω·m (pie 20 grādiem). Dabā tas galvenokārt sastopams kā rutils, perovskīts un ilmenīts. Sūkļa titānu ražo, reducējot titāna tetrahlorīdu ar magniju augstā temperatūrā, un pēc tam titāna lietņus iegūst, izkausējot sūkli, izmantojot elektriskā loka metodi.

Titānam piemīt izcilas īpašības, kuru dēļ tas ir plaši izmantots. Tās galvenie pielietojumi ir: aviācija, kuģu būve, ķīmiskā un naftas ķīmijas rūpniecība, transports, aizsardzība, jūras rūpniecība, elektroenerģijas ražošana, celtniecība, metalurģija, medicīnas ierīces, sporta aprīkojums, patēriņa preces un vieglā rūpniecība.

Tīrs titāns praktiski tiek izmantots reti, jo tam ir zema izturība, kas padara to nepiemērotu kā konstrukcijas materiālu. Tāpēc titāna sakausējumus galvenokārt izmanto praktiskos lietojumos. Šķidrais titāns var izšķīdināt gandrīz visus metālus, tāpēc tas var veidot sakausējumus ar ļoti dažādiem metāliem; alumīnijs ir primārais leģējošais elements titāna sakausējumos. Piemaisījumu klātbūtne titānā būtiski ietekmē tā mehāniskās īpašības; jo īpaši intersticiālie piemaisījumi (skābeklis, slāpeklis un ogleklis) var ievērojami palielināt titāna izturību, vienlaikus ievērojami samazinot tā elastību. Titāna sakausējumu kā strukturālo materiālu lieliskās mehāniskās īpašības tiek panāktas, stingri kontrolējot atbilstošu piemaisījumu līmeni vai pievienojot leģējošus elementus.

Titāna sakausējumus pēc pielietojuma var klasificēt karstumizturīgos -sakausējumos, augstas-stiprības sakausējumos, korozijizturīgos{2} sakausējumos (piemēram, titāna-molibdēna un titāna-palādija sakausējumos), zemas-temperatūras{{{6} sakausējumos (speciālajos sakausējumos titāna-dzelzs ūdeņraža uzglabāšanas materiāli un titāna-niķeļa formas atmiņas sakausējumi).

Titāna sakausējumu kausēšanas process ir līdzīgs titāna kausēšanas procesam, izņemot to, ka dažādu leģējošu elementu pievienošana izkausētam titānam tiek rūpīgi kontrolēta. Pašlaik Rietumu valstis, piemēram, ASV un Japāna, izmanto jaunas titāna sakausējuma kausēšanas tehnoloģijas, tostarp elektronu staru aukstā kamīna krāsnis un plazmas aukstā kamīna krāsnis. Elektronstaru aukstās kurtuves krāsnis ir veiksmīgi izmantotas tīra titāna un GR5 sakausējumu kausēšanai, savukārt plazmas staru tehnoloģija ir visefektīvākā metode titāna sakausējumu kausēšanai ar sarežģītu sastāvu. Krievija ir izstrādājusi kausēšanas tehnoloģiju, kas ir līdzīga aukstā -kurtuves krāsnī, kas pazīstama kā "garozas-izdedžu-patērējamu-elektrodu kausēšana." Turklāt pēdējos gados ir gūti ievērojami uzlabojumi aukstās-tīģeļu kausēšanas tehnoloģijā. Apvienojot to ar centrbēdzes liešanas procesu titāna lējumu precīzai liešanai, pašlaik tiek ražota otrās{11}}paaudzes aukstā{12}tīģeļa kausēšanas krāsns. Šī krāsns ievērojami palielinās kausēšanas jaudu, saīsinās kušanas laiku, nodrošinās pilnībā suspendētu kausēšanu un novērsīs metāla garozas veidošanos.

Vēl viens galvenais faktors, kas ierobežo titāna sakausējumu plašo izmantošanu, ir tas, ka to zemā siltumvadītspēja, augstā cietība, zemais elastības modulis un ķīmiskā reaktivitāte augstā temperatūrā apgrūtina to apstrādi, kalšanu un metināšanu. Tehniskās problēmas, kas saistītas ar niķeļa un titāna sakausējumiem-un no tā izrietošās augstās izmaksas-apgrūtina to izmantošanu plašā mērogā; tomēr to izcilo īpašību klāsts vienkārši ir pārāk pievilcīgs, lai uzlabotu ieroču un militārā aprīkojuma veiktspēju.

Titāna sakausējumu pieaugošā izmantošana aviācijas un kosmosa nozarē ir saistīta ne tikai ar tiem raksturīgajām izcilajām īpašībām, bet, vēl svarīgāk, ar straujo progresu precīzās formēšanas tehnoloģijās. Precīzas liešanas tehnoloģijas parādīšanās lieliem, monolītiem un sarežģītiem titāna sakausējuma komponentiem ir pavērusi jaunas iespējas titāna sakausējumu izmantošanas paplašināšanai lidmašīnu fizelāžās un lidmašīnu dzinējos. F-22 plaši izmanto precīzas-lietas titāna sakausējuma sastāvdaļas (kopā 54) vertikālās astes stūres izpildmehānisma korpusā un citās kritiskās nesošās vietās, veidojot aptuveni 7,1% no kopējā konstrukcijas svara.

Titanium metal Titanium Sheet factory