22 | Ti | Титан

/22 | Ti | Титан
22 | Ti | Титан 2015-11-10T13:51:06+00:00

Титан — свойства, получение и применение.

СВОЙСТВА.

Титан (Ti) — относится к категории тугоплавких металлов, атомный номер — 22, атомная масса — 48,9, плотность — 4,5г/см3, температура плавления — 1725ОС, коэффициент линейного расширения — 8,5.10-8, удельная электропроводность — 0,28м/ом.мм2 (3,2% электропроводности меди), удельное электрическое сопротивление — 8мком/см. Йодидный титан, отожжённый в вакууме при 800ОС : предел прочности при растяжении — 26,7-33,7 кг/мм2, предел текучести — 14-16,9кг/мм2, относительное удлинение — 40%, модуль упругости — 9850-10900кг/мм2, твёрдость по Роквеллу — 38RB/

Титан был открыт англичанином У. Грегори в 1791 году и назван им менакином (по названию местечка Менакан в Корнуэлле). Вторично титан был открыт в 1795 году немецким химиком М. Клапротом, который и назвал его титаном( в честь мифологических титанов, сыновей Земли). Металлический титан был получен в 1875 году русским химиком Д.К.Кирилловым, а в 1910 году американский химик Хантер получил чистый титан.

В природе известно более 80 минералов, в которых содержится титан, но промышленное значение имеют лишь два из них: ильменит, или титанистый железняк (оксид титана и железа, содержит 32% титана) и рутил( диоксид титана,60%).

Титан относится к числу наиболее распространённых элементов, его содержание в земной коре составляет 0,629%.В промышленных месторождениях титан содержится в виде минералов — рутила TiO2, ильменита FeTiO3и титаномагнетита FeO(FeTi)2O3.

Мировые прогнозные ресурсы титана оцениваются в 10 млрд тонн. Общие выявленные ресурсы титана (в пересчете на диоксид титана) составили 1,4млрд тонн, подтверждённые запасы — 0,5млрд тонн.

Хотя титана в природе несколько больше чем углерода, мощных месторождений титановых руд, в отличие от углерода, не обнаружено.

Титан — яркий серовато-серебристый металл, он имеет прочность легированной стали, но вдвое легче её, и, в отличие от стали гораздо более вязок, пластичен, хорошо поддаётся механической обработке( прокатке, ковке, резанию), устойчив против коррозии, термостоек, не теряет прочности при нагревании до 430ОС, немагнитен. Титан пригоден для сварки швов точечной и дуговой (в инертном газе) сваркой. Длительная выдержка (1000 часов) образца титана на воздухе при повышенной температуре, показала сохранение основных его свойств до температуры в 700ОС. Длительные и разнообразные испытания на противодействие коррозии в морской воде, показали очень высокую стойкость титана, превосходящую стойкость монельметалла и аустенитных сталей.

Компактный титан с поверхности может покрываться тонкой плёнкой окислов желтоватого цвета. При выдерживании титана в атмосфере с небольшим количеством кислорода при нагревании, на его поверхности образуется тонкая плёнка закиси титана, растворённой в металле, благодаря чему твёрдость поверхности титана резко возрастает. При температуре выше 375ОС, титан способен поглощать водород и становится хрупким. Расплавленный титан реагирует практически со всеми огнеупорами, включая графит, с которым образует карбиды. В вакууме расплавленный титан реагирует энергично с окисью алюминия, активно с окисью бериллия и слабо с окисью тория, которая применяется для изготовления тиглей при плавке титана.

Титан обладает свойством сгорать в азоте при нагреве его выше 800ОС, образуя нитрид титана TiN. В токе хлора титан сгорает при температуре 350ОС, с бромом и йодом реагирует при более высокой температуре. С кремнием и бором образует силициды и бориды очень высокой твёрдости.

Горячие соляная и серная кислоты растворяют титан с образованием трёхвалентной соли и выделением водорода, разбавленная азотная кислота окисляет титан до двуокиси, горячая концентрированная даёт трудно растворимую метатитановую кислоту. Сплавы на базе титана с добавкой бериллия, бора, алюминия, углерода, кремния, циркония, ванадия являются материалами с очень ценными свойствами.

ПОЛУЧЕНИЕ.

Получение титана является очень сложным многостадийным процессом. Сначала, ильменитовый концентрат в виде ильменито-угольных брикетов, плавят в электрических печах. В результате восстановительной плавки получают малоуглеродистый легированный чугун и высокотитанистый шлак с содержанием 80%двуокиси титана. Этот шлак служит сырьём для получения четырёххлористого титана. Измельчённый шлак смешивают с углём и каменноугольным пеком, а затем, брикетируют. Брикеты нагревают без доступа воздуха при температуре 800ОС. Полученные брикеты подвергают хлорированию в шахтных электрических печах. При хлорировании выделяются газы, которые содержат летучие хлориды и избыток хлора. Из печи , газы направляются в осадительную камеру, где конденсируются различные твёрдые хлориды. Далее газы подаются в башни с насадкой, которые орошаются жидким TiCl4, летучие хлориды конденсируются и TiCl4 сливаются в сгуститель, где остатки твёрдых частиц образуют отвальные шлаки. Часть полученного технического TiCl4 возвращают в башни с насадкой на орошение, а остальную часть, после фильтрования, направляют на дальнейшую очистку.

Технический четырёххлористый титан TiCl4 очищают от примесей способом ректификации. Перед ректификацией TiCl4 пропускают через разогретую до 100ОС медную стружку для восстановления железа и ванадия и связывания газообразного хлора. Ректификацию TiCl4 проводят в ректификационной колонне, где получают очищенный продукт содержащий железо, кремний и ванадий не более0,01% каждого.

Очищенный TiCl4 восстанавливается магнием при температуре 800-900ОС. При этом титан получается в виде спечённых кристаллов, которые называют губкой. Губку, после дистилляции в вакууме, или после выщелачивания водой хлористого магния переплавляют в среде аргона в дуговой или индукционной электрической печи. В дуговой печи плавку ведут с нерасходуемым или с расходуемым титановым электродом в медной изложнице, охлаждаемой водой. Титан, затвердевая у холодных стенок изложницы, образует короку, что препятствует сплавлению с медью. В процессе плавки слиток как бы вытягивается из печи.

Чистота титана, получаемого переплавкой губки, составляет 99,6-99,7%. Титан повышенной чистоты, получают в небольших количествах, путём переработки губки йодидным способом, в специальных аппаратах при температуре 1300-1400ОС с применением вакуума.

ПРИМЕНЕНИЕ.

Титан отличается высокими механическими и антикоррозионными свойствами, высокой температурой плавки и невысокой плотностью. Эти свойства титана широко используются в промышленности. Титан получают в виде порошка, прессованных или спечённых брикетов, слитков, прокатанных или протянутых прутков, проволоки, ленты, листового проката. Изделия из титана находят применение в авиации, в машиностроении( подшипники, рессоры, пружины, трущиеся детали, поршни), в металлических конструкциях, в кабельной промышленности, судостроении и других отраслях техники. Сплавы с титаном в 2-3 раза прочнее алюминиевых и в 5 раз прочнее магниевых. Благодаря этим свойствам титан применяется в самолётостроении, ракетостроении, в ядерных реакторах, в судостроении. В космической технике из титановых сплавов изготавливают баки для хранения жидкого кислорода и водорода( титан стоек при сверхнизких температурах).

Титан выступает конструкционным материалом для объектов монтируемых в космическом пространстве ( в условиях космического вакуума титан легко сваривается и режется). Титан очень устойчив к коррозии. Он не поддаётся агрессивным жидкостям, из него изготавливают реакторы химических предприятий, там, где реакторы из нержавеющей стали быстро выходят из строя, поддаваясь коррозии. Титан совершенно не корродирует в морской воде.

Небольшая присадка титана в сталь(до 0,1%)намного увеличивает её прочность и пластичность. Карбиды и нитриды титана используются для изготовления абразивов. Соединения титана используются для получения высоко устойчивых белил, красок, лаков, эмалей, тугоплавких плёнок.

Титан очень хорошо поглощает газы. Там, где вакуум-насосы не могут достичь нужного вакуума применяют титан в виде порошка. Порошок титана, охлаждённый до температуры жидкого азота, улавливает оставшиеся молекулы азота и кислорода в баллонах электронных приборов, в рабочем пространстве камер для исследования ядерных процессов.

Соединения титана с азотом и углеродом имеют высокую твёрдость, тугоплавкость и прекрасную электропроводность.

Титан добавляют не только в стали, но и в бронзы, латуни, сплавы алюминия, для придания им высоких механических свойств. Получаемые на основе титана сплавы идут на изготовление лопаток газовых турбин реактивных двигателей, фюзеляжей и кабин высотных самолётов, дисков компрессоров, защитной брони, жаростойких химических аппаратов, режущих инструментов.

Из титана изготавливают медицинские инструменты, а также, внутренние протезы.

Титан поставляется по ГОСТ

Стоимость титана на мировом рынке

Хотите узнать цену на редкоземельные элементы?

Напишите заявку на elements@raremetal.ru или позвоните нам +7(495)774-77-84

В заявке не забудьте указать:
1. Название редкоземельного элемента. (Например: диспрозий, неодим, скандий, европий и т.д.)
2. Его форма (Например: оксид, металл, ацетат и т.д.)
3. Чистота материала (Например: 99,5; 99,99; 4N; 3N и т.д.)
4. Объем редкоземельной продукции (Например: 25кг., 150кг. 500кг., 1тонна и т.д.)
5. Место доставки (Например: Челябинск, Москва, С-Пб)
6. Нужен ли дополнительный сертификат (Например: Citek)

Спасибо, что обратились в RareMetal LLC.
Качество материалов - наша репутация.

Для справки.

Q - Что значит 3N, 4N, 5N?
A - Так обозначается чистота материала, где N - Nine(9). (Например: 4N - 99,99)
___
РЗМ - Редкоземельные металлы
___
РЗО - Оксиды редкоземельных металлов
___
COA - Certificate of Analysis
___
TREO - Total Rare Earth Oxide
___
TREM - Total Rare Earth Metal

%d такие блоггеры, как: