ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Краткие сведения о физических и химических свойствах титана из "Коррозия и защита титана" Титан по распространенности в природе занимает десятое место. Среди металлов, имеющих большое значение для техники, он уступает по распространенности только алюминию, железу и магнию. В земной каре его больще, чем, например, меди, свинца или цинка. [c.5] В табл. 1 сопоставлены основные физические и механические константы для чистого титана, а также для железа, меди, алюминия, магния и никеля. Обращают внимание малая теплопроводность, небольшой коэффициент линейного расширения и высокое электросопротивление титана по сравнению с другими приведенными в таблице металлами, а также значительно более низкий модуль нормальной упругости, чем у железа и никеля. [c.5] Коэффициент линейного расширения 10 ч1°С. [c.6] В химических соединениях титан проявляет валентность, равную двум и трем однако наиболее характерными для титана являются соединения с валентностью, равной четырем. Соединения двухвалентного титана в водных средах неустойчивы, легко окисляются, переходя в соединения трехвалентного, а затем и четырехвалентного титана. Ион трехвалентного титана легко образует комплексные соединения, является сильным восстановителем в присутствии кислорода окисляется, переходя в ион четырехвалентного титана, соединения которого наиболее устойчивы. Большинство солей четырехвалентного титана являются производными не от иона Т1 +, а от иона титанила последний также является комплексообразователем. [c.6] Наибольшее значение имеют кислородные соединения титана, так как его высокая коррозионная стойкость обеспечивается образованием на поверхности защитных окисных пленок. Кислород обладает чрезвычайно большой способностью к растворению в а-титане, причем его растворение сопровождается образованием твердых растворов внедрения. Согласно диаграмме состояния системы —О, растворимость кислорода в а-титане составляет около 33 атомных процентов. При более высоком содержании кислорода в пределах 33—47 атомных процентов в длительно отожженных сплавах —О при температуре около 925° была обнаружена б-фаза. Состав этой фазы еще точно не определен, ей пока приписывается состав Т1з02 или ТиОз [13]. [c.6] Из окислов титана наиболее изученными являются Т10, Т1гОз, ТЮг. В последнее время обнаружен ряд промежуточных между ЛгОз и ТЮг окислов с общей формулой Т1 02 1 (где п 2) [14], [15]. Окисел ТЮ имеет основные свойства и поэтому легко растворяется в кислотах. [c.6] По данным работы [16], он растворяется в разбавленных серной и соляной кислотах с выделением водорода и дальнейшим окислением титана до трех- и четырехвалентных ионов. В азотной кислоте, по данным той же работы [16], TiO не растворяется, но при кипячении в ней переходит в титановую кислоту (НД .)). При нагревании в воздухе Т10 устойчив до температуры 800°, выше которой быстро окисляется до Т Ог. Т10 имеет гранецентрированную решетку и может существовать с вакантными местами как по титану, так и по кислороду. При стехио-метрическом составе ТЮ имеет 30% вакантных мест, из них 15% катионных для титана и столько же анионных для кислорода. Параметры решетки ТЮ линейно уменьшаются с увеличением содержания кислорода в окисле. Границы гомогенности этой фазы находятся в пределах ТЮо,50—ТЮ1,зз [3]. Окисел ТЮ имеет электронную проводимость. Удельная электропроводность 2,49-10-3 oм- м- [16]. [c.7] Окисел ТЬОз имеет ромбоэдрическую решетку, обладает основными свойствами. Не растворяется в серной и соляной кислотах разбавленных и средних концентраций. В концентрированной серной кислоте растворяется, образуя фиолетовый раствор. [c.7] Водородные соединения титана — гидриды образуются на его поверхности при коррозионном растворении титана в кислотах вследствие взаимодействия поверхности с выделяющимся при коррозии водородом. Гидрид титана имеет гранецентрированную кубическую рещетку. При поглощении водорода плотность титана уменьшается. Плотность гидрида состава TiHi.62 примерно на 13% меньше плотности чистого титана. [c.8] В атмосфере азота титан при очень высоком нагревании может гореть. В этой атмосфере гари температуре около 850° С на поверхности титана образуется тонкий слой его нитрида. Этот слой значительно улучшает антифрикционные свойства титан , поэтому азотирование является одним из методов его поверхностного упрочнения. [c.8] Нитрид титана практически не растворим в серной и соляной кислотах при комнатной температуре и температуре кипения за исключением кипящих растворов концентрированной серной кислоты [21]. Высокая химическая стойкость нитридов титана позволяет считать, что азотирование титана является методом не только поверхностного упрочнения, но и повышения его коррозионной стойкости. [c.8] Титан очень легко соединяется с атмосферным кислородом, азотом и водородом. Во время выплавки металлического титана из руды и всех последз ющих операций, сопровождающихся нагреванием до высокой температуры, технологические процессы проводятся в инертных газах или при минимальном времени пребывания нагретого металла на воздухе. [c.8] Преобладающую часть промышленного металлического титана в нашей стране получают магниетермическим методом титановый рудный концентрат подвергают хлорированию и получают четыреххлористый титан, который затем восстанавливают магнием в стальном реакторе в. инертной атмосфере. Вместо магния для восстановления четыреххлористого титана можно применять натрий. Этот метод получил название натриетермического. Применяется также кальциетермический метод, который дает возможность исключить операцию хлорирования рудного концентрата и использовать непосредственное восстановление двуокиси титана кальцием или гидридом кальция. [c.8] На механические свойства и свариваемость титана основное влияние оказывают кислород, азот, углерод и водород, образующие с ним твердые растворы внедрения. Если в титане кислорода и углерода содержится более 0,2%, азота более 0,05% , то прочность н твердость титана значительно повьпиается, а пластичность и свариваемость х дшаются. При солержании водорода более и,015—0,025% т игн становится п ким Железо при содержании менее 0,5% существенного влияния на механические свойства титана не оказывает. [c.9] При выплавке магние- или натриетермическим методом содержание в титановой губке элементов внедрения (О, N, С, Н) находится в пределах норм. При выплавке кальциетермическим методом в губке повыщается содержание кислорода, по этой причине кальциетермический метод не нашел широкого применения. [c.9] Чистота иодидного титана довольно высокая. Это определяет его значительную пластичность и малую прочность. [c.9] Вернуться к основной статье