Каковы механические свойства 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.

Каковы механические свойства титана?

Титан обладает высокой прочностью и удельной прочностью не только при температуре 20-25 °С, но и в условиях глубокого холода. При температуре жидкого гелия временное сопротивление титана равно 1250 МПа. При этом, если содержание водорода мало (£ 0,002%), титан сохраняет высокую пластичность (относительное удлинение 15-20%).

Пластическая деформация значительно повышает прочность титана. При степени деформации 60-70% прочность увеличивается почти в 2 раза. Для снятия наклепа проводят рекристаллизационный отжиг при температуре 650-750°С.

  5.1.4. Каковы химические свойства титана?

При повышении температуры титан активно поглощает газы: начиная с 50-70°С –водород, свыше 400-500°С – кислород и с 600-700°С – азот, окись углерода и углекислый газ. Высокая химическая активность расплавленного титана требует применения при плавке и дуговой сварке вакуума или атмосферы инертных газов. Вместе с тем благодаря способности к газопоглощению при повышении температуры титан нашел применение в качестве геттерного материала в радио- и электронной промышленности. Геттеры предназначены для повышения вакуума электронных ламп.                                                                           

Хотя титан относится к числу химически активных металлов, он обладает высокой коррозионной стойкостью, так как на его поверхности образуется стойкая пассивная пленка TiO₂, прочно связанная с основным металлом. Благодаря оксидной пленке титан и его сплавы не корродируют в                                                                           

атмосфере, пресной и морской воде, устойчивы против кавитационной коррозии и коррозии под напряжением, а также в кислотах органического происхождения. Из-за высокой химической активности расплавленного титана его выплавку, разливку и дуговую сварку производят в вакууме или в атмосфере инертных газов.  

5.1.5. Как влияют примеси на свойства титана?

    Механические свойства зависят от наличия примесей, особенно водорода, кислорода, азота и углерода, которые образуют с титаном твердые растворы внедрения и промежуточные фазы: гидриды, оксиды, нитриды и карбиды. Небольшое количество кислорода, азота и углерода повышает твердость, временное сопротивление и предел текучести, однако при этом значительно уменьшается пластичность, снижается коррозионная стойкость, ухудшаются свариваемость, способность к пайке и штампуемость. Поэтому содержание этих примесей в титане ограничено сотыми, а иногда тысячными долями процента. Аналогичным образом, но в меньшей степени, оказывают влияние на свойства титана железо и кремний. Очень вредная примесь в титане – водород. Присутствуя в весьма незначительном количестве, водород выделяется в виде тонких хрупких пластин гидридной фазы на границе зерен, что значительно охрупчивает титан. Водородная хрупкость наиболее опасна в сварных конструкциях из-за наличия в них внутренних напряжений. Допустимое содержание водорода в техническом титане находится в пределах 0,008-0,012%.