Сплавы титана

Сплавы титана

Металлы в чистом виде используются человеком очень редко. Всё из-за того, что если к металлу (нас, конечно, интересует титан) добавить определённое количество другого химического вещества, то получится сплав. В зависимости от того, какое вещество добавить, изменяются его свойства, устойчивость к различным воздействиям: высоким и низким температурам, давлению, влиянию разных кислот и других агрессивных веществ.

Сплавы титана ценны для человека, наверное, даже больше, чем сам титан. Учёных так поразил этот удивительный металл, что они не жалели времени на изучение его свойств. В том числе смешивали его с другими веществами. С чем смешивали? Конечно же, с такими привычными металлами, как железо (Fe) и алюминий (Al), медь (Cu) и никель (Ni). А ещё сплавляли с марганцем (Mn) и оловом (Sn), хромом (Cr) и кремнием (Si), ванадием (V) и молибденом (Mo), цирконием (Zr) и гафнием (Hf), вольфрамом (W) и иридием (Ir), золотом (Au) и платиной (Pt), ниобием (Nb), палладием (Pd), танталом (Та) и даже бором (В). Наверное, проще в таблицу Менделеева заглянуть, её почти всю перепробовали.

Работа была проведена колоссальная. Да она и не закончена: каждый год появляются новые усовершенствованные сплавы, дающие человеку возможность создавать новые аппараты и механизмы, работающие в самых непредсказуемых условиях.

Почти все промышленные титановые сплавы, используемые человеком, содержат алюминий. Такие сплавы выдерживают более высокие температуры, не теряя при этом своей прочности, и, что немаловажно, они значительно дешевле чистого титана. Не все вещества полезны: титан с примесями водорода становится хрупким, особенно при высоких температурах. Алюминий частично нейтрализует это вредное качество титана и его сплавов. Кроме того, алюминий улучшает механические свойства сплава – пластичность и упругость (металл, конечно, не пластилин, но такими свойствами тоже обладает). И без того практически не поддающийся коррозии титан (не ржавеет) в сплаве с алюминием становится ещё более стойким к этому явлению.

С той же целью – увеличение коррозионной стойкости – в сплавы титана вводят цирконий, рений, тантал, ниобий и палладий. Это крайне полезное свойство даёт возможность использовать сплав в самых агрессивных средах. В кипящих кислотах, например. Там, где даже золото растворяется.

Сплав титана с никелем обладает удивительным свойством - «памятью прежней формы». Очень полезное свойство. Изделия из такого материала можно изогнуть, скрутить, смять, чтобы оно занимало как можно меньше места, и в таком виде отправить куда-нибудь. Хотя бы в космос. На месте изделие нагревается до нужной температуры и начинает разгибаться, расправляться, раскручиваться – приобретает первоначальную форму. Это не фантастика, так в сравнительно небольших контейнерах доставляют на орбиту огромные космические антенны.

Медь в небольших количествах добавляют к титану и титановым сплавам, повышая их стабильность в процессе эксплуатации. Наличие меди увеличивает жаропрочность сплава. Деталь из такого металла дольше сохраняет свою форму при высоких температурах.

Чтобы повысить жаропрочность сплава и при этом сохранить высокую пластичность, в него добавляют хром и молибден. Но добавлять их нужно обязательно вместе: титан-хромовые сплавы хрупки при высоких температурах. А молибден может работать и отдельно – его сплав с титаном превосходит чистый титан по стойкости против коррозии в кипящих кислотах аж в 1000 раз! Жаль, что этот металл, в отличие от титана, очень редко встречается в природе.

Надо и про железо сказать. Такие сплавы есть, они сильно различаются по количеству в них титана и железа. Ведь железо намного дешевле. В ферротитане бывает и так, что уже титан становится добавкой, улучшая свойства стали.

Подробнее об истории открытия титана и его свойствах – в книге «Титан для «чайников».

Сплавы титана
Маркировка на сварных трубах

Сплавы титана
Промплощадка АВИСМА