Титан. Физические свойства. Применение титана

1.

Т ИТА Н
Выполнила:
ученица 7 МИФ
Симонова Алина

2.

1
История открытия Титана
• Металл, который впоследствии назвали титан, открыли в конце 18 в.
двое ученых - англичанин Уильям Грегор и немец Мартин Клапрот.
Ученые работали параллельно, и между собой не пересекались.
Разница между открытиями составляет 6 лет.
• Уильям Грегор дал своему открытию название - менакин (долина
Менаккан).
Уильям Грегор
• Мартин Клапрот в честь древнегреческих
персонажей назвал находку титаном (1); изза сложности в обработки и получении (2).
Как оказалось, название стало пророческим,
но
чтобы
познакомиться
со
всеми
свойствами металла людям понадобилось
еще больше 150 лет.
• Первый сплав титана оказался чрезвычайно
хрупким и не мог нигде использоваться.
• В 1925 году был выделен титан в чистом
виде, который стал одним из самых
востребованных
в
промышленности
металлов.
Мартин Клапрот

3.

2
Нахождение в природе
1
Уильям
Грегор
3
Титаномагнетит
2
Fe2TiO4
Рутил TiO2
Мартин
Клапрот
Магнетит
Fe3O4
Ильменит
FeTiO3

4.

3
Схема переработки
титаномагнетитовых руд
• В земле титана большое количество, однако,
извлечь его из недр стоит немалых денег.
• Комплексная переработка титаномагнетитовых руд с
использованием доменных печей невозможна из-за
образования
тугоплавкого
шлака
с
большим
содержанием TiO2.
• Благодаря применению высокоэффективной системы
охлаждения
плавильного
агрегата
МАГМА,
позволяющей использовать высокие температуры
в рабочем пространстве плавильной камеры,
решается задача эффективной и комплексной
переработки титаномагнетитового сырья.
• Результатом
первичного
разделения
титаномагнетитовых руд являются ванадиевый чугун и
титанистый шлак, из которых на дальнейших стадиях
комплексной переработки могут быть получены
ванадиевый шлак (сырье для производства сплавов
ванадия), сталь, ферротитан, высокотитанистый шлак
(сырье для производства красящего пигмента на
основе TiO2, титановой губки и др.).

5.

4
Физические свойства
Титан — это химический элемент с порядковым номером 22
• Цвет - серебристо-белый
• Тпл=1668 ℃ (тугоплавкий), Ткип=3287℃
• лёгкий (на 45% легче стали; сталь=Fe+C)
• прочный (сильно зависит от чистоты полученного Ti)
• в 12 раз тверже Al и в 4 раза Cu и Fe
обладает:
• высокой коррозионной стойкостью (покрывается пленкой
из TiO2)
• низким коэффициентом теплового расширения
• высоким электросопротивлением
• возможностью работы в широком диапазоне температур.

6.

5
Применение титана
• Титан и его сплавы широко применяются в технике, является важнейшим
конструкционным материалом в авиа- и ракетостроении, в кораблестроении.
Крупнейший
производитель Тi российское
предприятие «ВСМПОАвисма», которое
удовлетворяет треть
мировых потребностей
в этом металле.
ВСМПО Верхнесалдинское
металлургическое
производственное
объединение,
АВИСМА - авиационные
специальные
материалы

7.

7
Применение титана
Конструкция
самолета
может
содержать до 20 тонн титанового
сплава.
Три
основных
направления
использования титана в авиастроении:
1.для
изготовления
изделий
сложной пространственной формы:
- окантовки люков и дверей, где возможно скопление влаги (используется высокая коррозионная стойкость титана)
- обшивки, на которые действует струя продуктов сгорания двигателя, огнеблокирующие противопожарные
перегородки (используется высокая температура плавления и химическая инертность титана)
- тонкостенные трубопроводы воздушной системы (используется минимальный из всех металлов коэффициент
термического расширения титана)
- настил пола грузовой кабины (используется высокая прочность и твердость)
2.для изготовления ответственных высоконагруженных узлов и агрегатов:
- стойки шасси
- силовые элементы (кронштейны) механизации крыла
-гидроцилиндры
3. Изготовление частей двигателя:
Из титановых сплавов в самолетах изготавливают: Элероны, панели и поворотные узлы крыльев, стенки лонжеронов,
панели, кронштейны, рули, решетки клина, каналы воздухозаборника, трубопроводы, шпангоуты, предкрылки и
закрылки, гидросистемы, крепеж и ряд других деталей

8.

8
Применение титана
Титан имеет небольшую плотность, что важно в судостроительной сфере.
Изделия из него легкие, а значит, снижается вес корабля, увеличивается
его маневренность, скорость, дальность хода.
Если корпус корабля обшить титаном, его не нужно будет красить много лет
- титан не ржавеет в морской воде (коррозийная стойкость).
Чаще всего этот металл в судостроении используют для изготовления
турбинных двигателей, паровых котлов, конденсаторных труб.
На титан и его сплавы не налипают ракушки, которые резко повышают
сопротивление судна при его движении.
«Барракуда»
Подводные лодки проекта 945 «Барракуда» - серия советских
многоцелевых атомных подводных лодок, построенных в 1979—
1986 годах.
Корпус из Ti сплава позволил в полтора раза увеличить
предельную глубину по сравнению с лодками второго
поколения.
Также титановая конструкция сильно уменьшала магнитное
поле корабля. По этому показателю лодки 945 проекта и на
сегодняшний день сохраняют мировое лидерство.
«Барракуды» положили начало третьему поколению торпедных
атомных подлодок в Советском Союзе, стали основой для
многоцелевых АПЛ проекта 945А «Кондор» и 971 «Щука-Б».

9.

9
Применение титана
• Впервые в отечественном ракетостроении титан был использован в конструкции
космического корабля «Восток», в котором Юрий Гагарин в 1961 году совершил
первый полёт в космос.
• Позднее титан стал одним из главных конструкционных материалов в пилотируемых
кораблях «Союз», в беспилотных «Луна», «Марс», «Венера», в космической системе
«Энергия» и многоразовом корабле «Буран».
• Для трубчатых конструкций в ракетной технике сегодня применяется вся
номенклатура титановых сплавов. Например, титановая труба используется для
твердотопливных и жидкостных двигателей, корпусов баллистических ракет
«Булава» и «Тополь М».
• BT6 - «ВИАМ титан», где ВИАМ – это Всероссийский научно-исследовательский
институт авиационных материалов (г. Москва).
• Элементы брони из ВТ6 позволили снизить вес американской БМП М2
«Брэдли» на 35%. Из этого же сплава сделаны элементы брони танка М1
«Абрамс».
M1A2 SEP V2
«Восток»
Abrams
В состав сплава ВТ6 входят:
• Титан, 86 - 90 %;
• Алюминий, 5,3 - 6,8 %;
• Ванадий, 3,5 - 5,3 %;
• Цирконий, 0,3 %;
• Кремний, 0,1 %;
• Железо, 0,6 %;
• Углерод, 0,1 %.
Аналогами сплава ВТ6
являются:
• американские 6Al4V и Grade5
«Тополь М»

10.

Применение титана
1
Титан превосходно «сочетается» с организмом человека. Медики назвали этот процесс «настоящее
0 родство».
Конструкции из титана безопасны для мышц и костей, редко вызывают аллергическую
реакцию, не разрушаются под воздействием жидкости в организме. Протезы из титана стойкие,
выдерживают огромные физические нагрузки.
Эндопротезирвание
суставов
У заготовки для головки
имплантата сустава,
отпечатанной из сплава ВТ6,
поверхность специально
подготовлена для обрастания
живой тканью
Протезирование
зубов
Эндопротезирвание
грудной клетки

11.

1
1
Применение титана
Титановый памятник Юрию Гагарину,
находящийся в Москве (12 т, 42 м)
Хирургические инструменты
Часы
Велосипеды высокого класса
Бронежилет

12.

Спасибо за внимание