Титан и его сплавы

Титан — полиморфный металл серебристо-белого цвета. Кристаллическая решетка его до 882,5 °С — гексагональная плотноупакованная (а-титан), при более высоких температурах — кубическая объемноцентрирован-ная (В-титан).
Свойства титана. Сочетание небольшой плотности с достаточной прочностью и отличной коррозионной стойкостью во многих агрессивных средах является важнейшим свойством титана как конструкционного материала. Немаловажную роль играет и тот факт, что по распространенности в природе титан занимает среди конструкционных материалов четвертое место после алюминия, железа и магния. По плотности (4505 кг/м3) титан занимает промежуточное положение между сплавами алюминия и сталями — двумя важнейшими конструкционными материалами. По удельной прочности (отношение временного сопротивления к плотности — ав/у) титан при комнатной температуре превосходит все металлы и даже многие легированные стали.
Механические свойства титана зависят от содержания в нем примесей — кислорода, азота, углерода. Они повышают прочность, но значительно снижают его пластичность. Вредной примесью для титана является и водород, снижающий ударную вязкость.
Титан наибольшей чистоты получают иодидным способом. Основную массу титана для производства полуфабрикатов и сплавов на его основе получают магние-термическим способом.
Титан обладает высокой удельной прочностью не только при комнатной температуре, но и в условиях глубокого холода. Несмотря на высокую температуру плавления (1668±5°С), чистый титан не является жаропрочным материалом (при повышении температуры до 250 °С его временное сопротивление на разрыв снижается почти в 2 раза).
Титан технической чистоты обладает исключительно высокой коррозионной стойкостью во многих агрессивных средах. По коррозионной стойкости он превосходит коррозионно-стойкую (нержавеющую) сталь и приближается к благородным металлам. Титан практически не подвергается воздействию атмосферного воздуха (до 500 °С), пресной и морской воды. Он не растворяется во многих органических и минеральных кислотах, в том числе и в царской водкеВ ряде производств титан — единственный стойкий против коррозии конструкционный материал (во влажном хлоре, в водных соединениях хлора и др.).
Титан интенсивно взаимодействует лишь с четырьмя неорганическими кислотами: соляной, серной, плавиковой и ортофосфорной. Он нестоек во фтористых соединениях, в сухом хлоре и броме, перекиси водорода и других агрессивных средах.
При температурах выше 500 °С титан легко окисляется, а при температурах свыше 600—700 "С поглощает азот, окись углерода и углекислый газ. При низких температурах он абсорбирует большие количества водорода.
Чрезвычайно высокая химическая активность расплавленного титана требует при плавке или сварке плавлением применения вакуума или защитной атмосферы инертных газов.
Титан обладает неплохими технологическими свойствами. Он хорошо обрабатывается давлением: легко прокатывается, куется, штампуется. Металл хорошо сваривается точечной и аргонно-дуговой сваркой.
Однако у титана как конструкционного материала имеется и ряд недостатков. Один из них уже рассмотрен — высокая химическая активность с газами при повышенных температурах. Правда, этот недостаток титана удачно используют в электронной и вакуумной технике,
1 Царская водка — смесь концентрированных кислот: азотной HN03 (1 объем) и соляной НС1 (3 объема). Сильнейший окислитель, растворяет золото («царь металлов») и платину, которые нерастворимы в каждой из этих кислот.
где титан применяется в качестве поглотителя газов для обеспечения в замкнутом объеме высокого вакуума. Существенные недостатки титана — низкий модуль упругости (102 000—145 000 МПа), что затрудняет получение жестких конструкций; склонность к ползучести при комнатной температуре; низкая теплопроводность (примерно в 15 раз ниже, чем у алюминия), что затрудняет проведение термической обработки и обработки резанием; низкие антифрикционные свойства; плохая обрабатываемость резанием (титан налипает на инструмент и быстрс его изнашивает).