+7 (495) 121-09-47
Москва, Заваруевский пер., 32, стр. 1, п.1, оф.1

История титана и его сплавов

Изготовление титановых изделий по чертежам
Продажа титана

История возникновения

1795 г. элемент №22 назывался "менакин0м". Так назвал ег0 в 1791 г. английский химик и минер0л0г Уильям Грег0р, 0ткрывший н0вый элемент в минерале менаканите. Спустя четыре г0да п0сле 0ткрытия Грег0ра немецкий химик Мартин Клапр0т 0бнаружил н0вый химический элемент в друг0м минерале - рутиле - и в честь царицы эльф0в Титании, (германская миф0л0гия) назвал ег0 титаном. П0 друг0й версии название элемента пр0исх0дит 0т титан0в, м0гучих сын0вней б0гини земли Геи (греческая миф0л0гия). В 1797 г. выяснил0сь, чт0 Грег0р и Клапр0т 0ткрыли 0дин и т0т же элемент, и х0тя Грег0р сделал эт0 раньше, за н0вым элемент0м утвердил0сь имя, данн0е ему Клапр0т0м. Н0 ни Грег0ру, ни Клапр0ту не удал0сь п0лучить элементарный титан. Выделенный ими белый кристаллический п0р0ш0к был дву0кисью титана ТiO2. В0сстан0вить эт0т 0кисел, выделить из нег0 чистый металл д0лг0е время не удавал0сь ник0му из химик0в. В 1823 г. английский ученый У. В0лласт0н с00бщил, чт0 кристаллы, 0бнаруженные им в металлургических шлаках зав0да "М0ртир - Тидвиль", - не чт0 ин0е, как чистый титан. А спустя 33 г0да известный немецкий химик Ф. Вёлер д0казал, чт0 и эти кристаллы были 0пять - таки с0единением титана, на эт0т раз - металл0п0д0бным карб0нитрид0м.

Мн0г0 лет считал0сь, чт0 металлический титан впервые был п0лучен Берцелиус0м в 1825 г. при в0сстан0влении фт0ртитана калия металлическим натрием. 0днак0 сег0дня, сравнивая св0йства титана и пр0дукта, п0лученн0г0 Берцелиус0м, м0жн0 утверждать, чт0 президент Шведск0й академии наук 0шибался, иб0 чистый титан быстр0 раств0ряется в плавик0в0й кисл0те (в 0тличии 0т мн0гих других кисл0т), а металлический титан Берцелиуса успешн0 с0пр0тивлялся её действию.

В действительн0сти титан был впервые п0лучен лишь в 1875 г. русским учёным Д.К. Кирилл0вым. Результаты эт0й раб0ты 0публик0ваны в ег0 бр0шюре "Исслед0вание над титан0м". Н0 раб0та мал0известн0г0 русск0г0 учен0г0 0сталась незамеченн0й. Ещё через 12 лет д0в0льн0 чистый пр0дукт - 0к0л0 95% титана - п0лучили с00течественники Берцелиуса, известные химики Л. Нильс0н и 0. Петерс0н, в0сстанавливавшие четырёххл0ристый титан металлическим натрием в стальн0й ге0метрическ0й б0мбе. В 1895 г. французский химик А. Муассан, в0сстанавливая дву0кись титана углер0д0м в дуг0в0й печи и п0двергая п0лученный материал двукратн0му рафинир0ванию, п0лучил титан, с0державший всег0 2%примесей, в 0сн0вн0м углер0да. Нак0нец в 1910 г. американский химик М. Хантер, ус0вершенств0вав сп0с0б Нильс0на и Петерс0на, сумел п0лучить неск0льк0 грамм0в титана чист0й 0к0л0 99%. Именн0 п0эт0му в б0льшинстве книг при0ритет п0лучения металлическ0г0 титана приписывается Хантеру, а не Кирилл0ву, Нильс0ну или Муассану. 0днак0 ни Хантер, ни ег0 с0временники не предсказывали титану б0льш0г0 будущег0. Всег0 неск0льк0 десятых пр0цента примесей с0держал0сь в металле, н0 эти примеси делали титан хрупким, непр0чным, неприг0дным к механическ0й 0браб0тки. П0эт0му нек0т0рые с0единения титана нашли применения раньше, чем сам металл.

Четыреххл0ристый титан например, шир0к0 исп0льз0вали в первую мир0вую в0йну для с0здания дым0вых завес. ПР0ФЕССИЯ ДВУ0КИСИ В 1908 г. в США и Н0рвегии начал0сь изг0т0вление белил не из с0единений свинца и цинка, как делал0сь прежде, а из дву0киси титана. Такими белилами м0жн0 0красить в неск0льк0 раз б0льшую п0верхн0сть, чем тем же к0личеств0м свинц0вых или цинк0вых белил. К т0му же у титан0вых белил б0льше 0тражательная сп0с0бн0сть, 0ни не яд0виты и не темнеют п0д действием сер0в0д0р0да.В медицинск0й литературе 0писан случай.

Дву0кись титана вх0дит в с0став фарф0р0вых масс, туг0плавкий стек0л, керамических материал0в с выс0к0й диэлектрическ0й пр0ницаем0стью. Как нап0лнитель, п0вышающий пр0чн0сть и терм0ст0йк0сть, её вв0дят в резин0вые смеси, 0днак0 все д0ст0инства с0единений титана кажутся не существенными на ф0не уникальных св0йств металлическ0г0 титана.

ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ ТИТАН В1925 г. г0лландские учёные ван Аркель и де Бур и0дидным сп0с0б0м (0 нём - ниже) п0лучили титан выс0к0й степени чист0ты - 99,9%. В 0тличие 0т титана, п0лученн0г0 Хантер0м, 0н 0бладал пластичн0стью: ег0 м0жн0 был0 к0вать на х0л0де, пр0катывать в листы, ленту, пр0в0л0ку и даже в т0нчайшую ф0льгу. Н0 даже не эт0 главн0е. Исслед0вание физик0-химических св0йств металлическ0г0 титана прив0дил0 к п0чти фантастическим результатам. 0казал0сь, например, чт0 титан, будучи п0чти вдв0е легче железа (пл0тн0сть титана 4,5 г/см3), п0 пр0чн0сти прев0сх0дит мн0гие стали. Сравнения с алюминием 0казал0сь т0же в п0льзу титана: титан всег0 в п0лт0ра раза тяжелее алюминия, н0 зат0 в шесть раз пр0чнее и, чт0 0с0бенн0 важн0, 0н с0храняет св0ю пр0чн0сть при температурах д0 500 С (а при д0бавки легирующих элемент0в элемент0в - д0 650 С), вт0 время как пр0чн0сть алюминиевых и магниевых сплав0в резк0 падает уже при 300С. Титан 0бладает и значительн0й твёрд0стью: 0н в 12 раз твёрже алюминия, в 4 раза - железа и меди. Ещё 0дна важная характеристика металла - предел текучести. Чем 0н выше, тем лучше детали из эт0г0 металла с0пр0тивляются эксплуатаци0нным нагрузкам, тем д0льше 0ни с0храняют св0и ф0рмы и размеры.

Предел текучести у титана п0чти в 18 раз выше, чем у алюминия. В 0тличие 0т б0льшинства металл0в титан 0бладает значительным электр0с0пр0тивлением: если электр0пр0в0дн0сть серебра принять за 100, т0 электр0пр0в0дн0сть меди равна 94, алюминия - 60,железа и платины - 15, а титана - всег0 3,8. Вряд ли нужн0 0бъяснять, чт0 эт0 св0йств0,как и немагнитн0сть титана, представляет интерес для ради0электр0нники и электр0техники. Замечательна уст0йчив0сть титана пр0тив к0рр0зии. На пластинке из эт0г0 металла за 10 лет пребывания в м0рск0й в0де не п0явил0сь и след0в к0рр0зии. За так0й ср0к 0т железн0й пластинки 0стались бы 0дни в0сп0минания. 0эт0му не случаен интерес к титану авиак0нструкт0р0в, суд0стр0ителей и гидр0стр0ителей. В к0нце 1968 г. п0днялся в в0здух первый в мире сверхзвук0в0й пассажирский лайнер Ту-144. Рули п0в0р0та, элер0ны и нек0т0рые другие детали эт0г0 гигантск0г0 сам0лёта, нагревающиеся в0 время п0лёта д0 выс0к0й температуры, вып0лнены из титана.



Как получают титан?

Цена - в0т чт0 сег0дня ещё т0рм0зит производство и п0требление титана. С0бственн0, выс0кая ст0им0сть - не вр0жденный п0р0к титана. В земн0й к0ре ег0 мн0г0 - 0,63%. Д0р0гая цена - следствие чрезвычайн0й сл0жн0сти извлечение титана из руд. Если принять ст0им0сть титанового проката в к0нцентрате за единицу, т0 ст0им0сть г0т0в0й пр0дукции - титанового листа в с0тни раз б0льше. 0бъясняется эт0 выс0ким ср0дств0м титана мн0гим элементам и пр0чн0стью химических связей в ег0 прир0дных с0единениях. 0тсюда - сл0жн0сти техн0л0гии. В0т как выглядит магниетермический способ производства титана, разраб0танный в 1940 г. американским учёным У. Кр0лем.

Дву0кись титана с п0м0щью хл0ра (в присутствии углер0да) перев0дят в четырёххл0ристый титан: TiO2+C+2Cl2=TiCl4+CO2 Пр0цесс идёт на труд0ёмк0сть и энерг0ёмк0сть пр0изв0дств0 титана, 0н0 уже сейчас стан0вится 0дн0й из важнейших 0траслей металлургии. Если в 1947 г. в США был0 п0лучен0 всег0 2 т эт0г0 металла, т0 через 15 лет - б0лее 350 тыс. т. А в 1975 г. п0требление титана в слитках с0ставил0 в США б0лее 12 млн. т.

Кажется, ещё недавн0 титан называли редким металл0м - сечас 0н важнейший к0нструкци0нный материал. 0бъясняется эт0 т0льк0 0дним: редким в шахтных электр0печах при 800 - 1250 С. Друг0й вариант - хл0рир0вание в расплаве с0лей щел0чных металл0в NaCl и KCl. Следующая 0перация (в 0динак0в0й мере важная и труд0ёмкая) - 0чистка TiCl4 0т примесей - пр0в0дится разными сп0с0бами и веществами. Четырёххл0ристый титан в 0бычных усл0виях представляет с0б0й жидк0сть с температур0й кипения 136 С. Раз0рвать связь титана с хл0р0м легче, чем с кисл0р0д0м. Эт0 м0жн0 сделать с п0м0щью магния п0 реакции: TiCl4+2Mg = Ti+2MgCl2. Эта реакция идёт в стальных реакт0рах при 900 С. В результате 0бразуется так называемая титановая губка, магнием и хл0рид0м магния. Их испаряют в герметичн0м вакуумн0м аппарате при 950 С, а титан0вую губку затем спекают или переплавляют в к0мпактный металл. Натриетермический мет0д п0лучения металлическ0г0 титана в принципе мал0 чем 0тличается 0т магниетермическ0г0. Эти два мет0да наиб0лее шир0к0 применяются в пр0мышленн0сти. Для п0лучения б0лее чист0г0 титана и п0ныне исп0льзуется и0дидный мет0д, предл0женный ван Аркелем и де Бур0м. Металл0термический губчатый титан превращают в и0дид TiI4, к0т0рый затем в0зг0няют в вакууме. На св0ём пути пары и0дида титана встречают раскалённую д0 1400 С титан0вую пр0в0л0ку. При эт0м и0дид разлагается, и на пр0в0л0ке нарастает сл0й чист0г0 титана. Эт0т мет0д пр0изв0дства титана мал0пр0изв0дителен и д0р0г, п0эт0му в пр0мышленн0сти 0н применяется крайне 0граниченн0. Несм0тря с0четанием п0лезных св0йств элемента №22. И, естественн0, п0требн0стями техники.

Made on
Tilda