Тема 5. Сплавы на основе титана.

Тема 5. Сплавы на основе титана.

Основные свойства титана.  Фазовые превращения в титане. Взаимодействие титана с примесями и легирующими элементами. Производство титана. Маркировка.

Каковы физические свойства титана?

Титан – металл серебристо-белого цвета, имеющий малую плотность (4,5 г/см3). Температура плавления титана в зависимости от степени его чистоты 1668±4 ° С.

Титан имеет две полиморфные модификации: a-титан с ГПУ решеткой и высокотемпературную модификацию b-титан с кубической ОЦК решеткой. Температура полиморфного a«b превращения составляет 882 °С. Полиморфное превращение при медленном охлаждении происходит по нормальному механизму с образованием полиэдрической структуры (рис.1,а), а при быстром охлаждении – по мартенситному механизму с образованием игольчатой структуры (рис. 1,б).

 

               

Рис.5.1. Микроструктуры технического титана, х340:

А – после отжига; б – после закалки

 

Назовите отличительные свойства титана?

   Отличительными особенностями титана являются хорошие механические свойства, малая плотность, высокая удельная прочность и коррозионная стойкость. Низкий модуль упругости титана, почти в 2 раза меньший, чем у железа и никеля, затрудняет изготовление жестких конструкций. Для повышения жесткости приходится увеличивать толщину деталей и их массу.

Опишите промышленный способ производства титана?

 Промышленный способ производства титана состоит в обогащении и хлорировании титановой руды с последующим восстановлением из четыреххлористого титана металлическим магнием по реакции:

                            TiCl₄ +2Mg — 2Mg Cl₂ +Ti.

 Полученную при этом титановую губку размалывают в порошок, прессуют и спекают или переплавляют в дуговых печах в вакууме или атмосфере инертных газов. Для уменьшения количества примесей и более равномерного их распределения по сечению слитка рекомендуется его двух-трех разовая переплавка. Характерную для титановых слитков крупнозернистую структуру измельчают путем модифицирования цирконием или бором.

Как маркируют технический титан?

 Полученный в результате переплава технический титан маркируют в зависимости от содержания примесей ВТ1-00 (å примесей £ 0,398%), ВТ1-0 (å примесей £ 0,55%).

Охарактеризуйте технологичность технического титана?

Из титана изготовляют все виды прессованного и катаного полуфабрикатов: листы, трубы, поковки, проволоки.Хорошо сваривается аргоно-дуговой сваркой в защитной атмосфере. Прочность шва 90%.

Плохо обрабатывается резанием (налипает на инструмент – он быстро изнашивается). Для обработки титана требуется твердо-сплавной или из быстрореза инструмент, малые скорости резания при большой подаче и глубине резания, интенсивное охлаждение. Низкие антифрикционные свойства.

Назовите недостатки титана и его сплавов.

К отрицательным свойства титана и его сплавов можно отнести низкий модуль нормальной упругости (110 ГПа); склонность к ползучести при комнатной температуре, если напряжения в изделии превышают 50 – 60% от предела текучести; высокую стоимость титана.

 

Тема 5.2. Принципы легирования титановых сплавов.

Какова основная цель легирования титановых сплавов?

Основной целью легирования титановых сплавов является повышение прочности, жаропрочности и коррозионной стойкости.   

Какие легирующие элементы повышают прочность титановых сплавов?    

 Легирование титана Fe, Al, Mn, Cr, Sn, V, Si повышает его прочность, но одновременно снижает пластичность и вязкость. Титановые сплавы имеют высокую удельную прочность s_в/g.

Какие элементы вводят для повышения жаростойкости?

Жаропрочность повышают (Al, Zr, Mo).

Какие элементы повышают коррозионную стойкость?

 Коррозионную стойкость в растворах кислот – Mo, Zr, Nb, Ta, Pd. 

Термическая обработка. Химико-термическая обработка.

Рис.5.3. Структура титановых сплавов в отожженном и закаленном состоянии: 1 – переходный

Каков режим азотирования?

Азотирование проводят в среде сухого, очищенного от кислорода, азота. Оно повышает поверхностную твердость, износостойкость, жаропрочность и жаростойкость, тогда как азотирование в аммиаке способствует охрупчиванию в результате насыщения водородом. Азотируют при температуре около 850-950 °С, длительностью процесса до 50 ч.

Вопросы к теме 5.1. Свойства титана. Фазовые превращения в титане. Взаимодействие титана с примесями и легирующими элементами. Производство титана. Маркировка.

Вопросы к теме 5.2. Общая характеристика титановых сплавов.

Каков режим азотирования?

Вопросы к темам 5.3.и 5.4.

Тема 5. Сплавы на основе титана.