Титан обладает высокой прочностью, устойчивостью к коррозии и при этом имеет небольшой вес. Свойства материала позволяют использовать его в самых сложных условиях: для создания самолетов и медицинского оборудования, техники, которая работает в условиях вакуума, повышенного давления, соленого воздуха и не только.
Подробнее о добыче титана и его свойствах расскажем в этой статье.
Как получают титан
Чистого титана в природе нет, получают его из руды. Больше всего металла содержится в ильмените, рутиле, анатазе, бруките.
Добыча этой руды – относительно несложный процесс, а вот синтез титана – дорогостоящий и трудоемкий.
Этапы получения титана в промышленности:
- Добывают титановые руды, которые потом обогащают. В результате получают концентраты, содержащие значительное количество оксида титана. Побочный продукт – оксиды железа.
- На следующей стадии разделяют оксиды титана и оксиды железа. В результате получается шлак, в котором содержится до 80–90% оксида титана.
- Титановый шлак хлорируют и получают тетрахлорид титана.
- Хлорид титана восстанавливают магнием. На этой стадии получают металлический титан – в виде титановой губки.
- Для очистки от примесей разделяют реакционную массу (смесь титановой губки и соединений магния). Очищенную титановую губку направляют на плавку в вакуумно-дуговые печи.
- Повторно переплавляют слитки, полученные на предыдущей стадии, – так окончательно убирают все примеси. Конечный продукт содержит 99,6–99,7% титана. Его направляют на последующую обработку давлением (ковка, штамповка, прокатка).
Физические и химические свойства титана
Титан – это металл серебристого цвета, тугоплавкий, в полтора раза тяжелее чистого алюминия. Однако при небольшой разнице в весе прочность титана в 12 раз выше, чем у алюминия. Он в 4 раза тверже железа и меди, но поддается обработке: можно вытягивать этот металл, делать из него проволоку, ковать, прокатывать в ленты, фольгу, листы.
Титан устойчив к коррозии и воздействию кислот. В нормальных условиях (комнатная температура и атмосферное давление около 760 мм рт. ст.) на поверхности металла образуется оксидная пленка, которая защищает титан от негативного воздействия среды.
Титан невосприимчив к щелочам и хлору и вступает с ними в реакцию только при повышенной температуре.
Титан не окисляется на воздухе: взаимодействует с кислородом только при температуре выше 600 °C. В мелкодисперсном состоянии (порошок) или в виде стружки металл способен самовоспламеняться – температура вспышки составляет 400 °C. При горении титан дает яркое свечение.
Титан активно взаимодействует с азотом, в результате чего на поверхности образуется желто-коричневая оксидная пленка.
Металлические и магнитные свойства титана
Титан – парамагнитный металл. В магнитном поле он не намагничивается, но и не выталкивается из него.
Т/А: Металлические и магнитные свойства титана тоже необычны по сравнению с другими металлами
Титан сопротивляется разрушению и пластической деформации. А в сплавах с некоторыми металлами (например, с никелем) титан способен «запоминать» форму продукта, изготовленного при определенной температуре. Изделие можно деформировать, но, если нагреть до температуры изготовления, оно примет первоначальную форму.
Электрические свойства титана
У титана при нормальных условиях низкая электропроводность и невысокий коэффициент линейного расширения. Тепло и электричество этот металл проводит плохо.
Т/А: Титан обладает невысокими показателями электропроводности и теплопроводности
При низких температурах металл становится сверхпроводником электричества и может передавать энергию на огромные расстояния. Также титан обладает высоким электросопротивлением.
Технологические свойства титана
Благодаря прочности, ковкости, пластичности, сварным свойствам и устойчивости к негативному воздействию (низких температур, морской воды, кислот), титан и его сплавы востребованы во многих отраслях промышленности.
Самые распространенные марки титана:
- ВТ 1-0 – технический титан – не содержит в составе дополнительных легирующих компонентов. Используют для производства изделий, подвергающихся агрессивному воздействию: емкостей для химических реагентов, труб, насосов.
- ВТ 5 – сплав титана с алюминием и оловом. Этот металл прочный, жаропрочный.
- ВТ 6, ВТ 6С – сплавы титана с алюминием и ванадием. Имеют технические характеристики, схожие с нержавейкой, однако по качеству существенно лучше. Востребованы в медицине, авиамоделировании.
- ВТ 20 – титановый деформируемый сплав. Используют для изготовления деталей, длительно работающих в условиях повышенных температур (от 500 °C) и агрессивных сред.
- ОТ 4 – сплав, где в качестве примесей содержатся алюминий и марганец. Применяется в авиационной промышленности – для изготовления закрылок, деталей обшивки.
Титан – действительно незаменимый металл, обладающий уникальными свойствами. Ведь если бы он не был открыт, то вряд ли когда-нибудь человек смог бы полететь в космос, заниматься георазведкой на больших глубинах и создавать множество других полезных вещей.
О применении титана читайте также статью: Применение титана в современном мире: от корпусов космических кораблей до лезвий коньков.
«Фортис Металл и Дизайн» − это современное производство металлической мебели, предметов интерьера и других уникальных конструкций из металла.
Подписывайтесь на наш канал, если хотите больше узнать о том, как украсить свой дом металлическими изделиями.