Общие сведения о металлургии титана

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Общие сведения о металлургии титана

01.02.2020

Титан является одним из наиболее распространенных элементов земной коры. К группе редких металлов он относится чисто условно вследствие того, что разработка промышленных способов получения ковкого титана началась сравнительно недавно.

Титан открыт в 1791 г. Грегором в корнваллийском менаханите и назван менаханитом; в 1795 г. Клапрот исследовал минерал рутил и нашел новый элемент, который назвал титаном. Через несколько лет им было установлено тождество между менаханитом и титаном.

Металлический титан был получен в 1910 г. — через 120 лет после его открытия, что объясняется значительными трудностями получения этого металла.

Благодаря особым физико-химическим свойствам, значение титана в технике быстро возрастает, и за последние десятилетия достигнуты значительные успехи в разработке технологических методов его получения. В табл. 46 приведены свойства титана по сравнению со свойствами других металлов.
Общие сведения о металлургии титана

Титан относится к IV группе периодической системы. Атомный вес его 47,9; порядковый номер — 22. Удельный вес титана 4.51; по внешнему виду титан похож на сталь. Температура плавления его 1660 ± 10°; температура кипения около 3400°. Титан имеет переменную валентность, однако главная валентность титана 4.

На воздухе при нормальной температуре компактный титан устойчив. При нагревании выше 400° он окисляется и растворяет кислород и другие газы, в частности азот и водород, отчего становится хрупким. Хрупкость металлу придают также примеси. Порошкообразный титан окисляется на воздухе при сравнительно низкой температуре, с углеродом он образует карбиды высокой твердости с температурой плавления 3140°. Разбавленная серная кислота, а также азотная кислота любой концентрации на него действует очень медленно, равно как и слабые растворы щелочей. Титан растворяется в соляной кислоте, концентрированной серной и плавиковой кислотах, а также в царской водке, и устойчив против коррозии в морской воде.

Наибольшее практическое значение имеют следующие соединения титана.

Двуокись титана — белое кристаллическое вещество, обладает амфотерными свойствами, практически не растворима в воде и разбавленных кислотах, растворяется в концентрированных соляной, серной и азотной кислотах только при нагревании и в плавиковой кислоте, встречается в природе в свободном состоянии в виде минералов рутила, анатоза и брукита. Температура плавления ТiO2 1850°, что определяет применение двуокиси титана в составе огнеупоров.

Все галогениды имеют низкую температуру плавления и кипения и подвержены гидролизу в воде.

Практическое значение в технологии производства металлического титана имеет четыреххлористый титан — бесцветная жидкость, получающаяся при действии хлора на двуокись титана; кипит при температуре 136°; удельный вес 1,727; на воздухе дымит вследствие взаимодействия с влагой воздуха с образованием метатитановой и соляной кислот; используется для восстановления из него титана металлотермическим способом.

Титан образует также другие галогениды — фторид и иодид, последний используется для получения металлического титана высокой чистоты методом термической диссоциации.

Титан склонен к образованию комплексных галоидных соединений типа Me2 Ti Гал. Особо важную роль в технологии и аналитике имеют фторотитанаты щелочных металлов, образующиеся при растворении двуокиси титана в плавиковой кислоте с добавлением солей калия или натрия. Для аналитических целей также применяют фосфорнокислые соли и перекисные соединения титана.

До последнего времени большую часть титанового рудного сырья использовали главным образом для производства двуокиси титана, применяемой для изготовления титановых белил.

В настоящее время благодаря разработке технологии производства металлического титана и физико-химическим его свойствам — высокой механической прочности при малом удельном весе и устойчивости против коррозии — титан используется как конструкционный материал.

Свойства титана значительно улучшаются легирующими добавками. Легированный титан может служить заменителем спецсталей и легких сплавов при изготовлении деталей самолетов и военноморских судов. В качестве легирующих добавок, повышающих механические и антикоррозийные свойства титана, применяют марганец, хром, алюминий, ванадий, молибден, кремний, бор, углерод и азот. Порошкообразный титан используют как поглотитель газов (геттер) в электровакуумной технике.

В производстве сталей титан применяют как раскислитель благодаря его высокому сродству к кислороду, азоту, сере и углероду, что освобождает сталь от межкристаллической коррозии.

Присадка титана в количестве 5—10% к цветным металлам — меди и алюминию — улучшает их физико-механические и антикоррозийные свойства.

Титан широко применяется в твердых и жаропрочных сплавах, состоящих из карбида титана, карбида вольфрама и кобальта, где карбид титана составляет от 10 до 40%.

Из двуокиси титана TiO2 изготовляют титановые белила, а также ферротитан, сплавы с цветными металлами и металлический титан.

Четыреххлористый титан применяется в военном деле для создания дымовых завес и как исходный продукт при производстве металлического титана.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: