Большая Советская Энциклопедия (ТИ)
Шрифт:
С. Г. Глазунов.
Титанаты
Титана'ты, соли титановых кислот; см. Титан .
Титанирование
Титани'рование, покрытие тонким слоем металлического титана какого-нибудь др. материала, обычно стали, для повышения коррозионной стойкости. Т. может осуществляться путём конденсации паров титана на поверхности изделия, для чего металл расплавляют и перегревают с помощью электронного луча в глубоком вакууме. Таким способом наносят титановую плёнку не только на металлы, но и на стекло и др. материалы. Диффузионный метод Т. заключается в нанесении специальной пасты, содержащей порошкообразный титан, и последующем отжиге в вакууме или нейтральной среде. Т. можно производить и путём напыления. Т. позволяет значительно сократить расходы на изготовление крупных автоклавов и др. химического оборудования, работающего в условиях повышенного коррозионного воздействия. К Т. можно отнести также внутреннюю облицовку стальных ёмкостей тонкими листами титана.
Титанит
Титани'т,
Титания
Тита'ния, спутник планеты Уран, диаметр около 1800 км, среднее расстояние от центра планеты около 439 тысяч км, открыт в 1787 В. Гершелем . Плоскость орбиты Т. почти перпендикулярна плоскости орбиты Урана. См. Спутники планет .
Титановая керамика
Тита'новая кера'мика, керамические материалы, обладающие свойствами сегнетоэлектриков , на основе соединений титана, главным образом двуокиси титана (TiO2 ) и титаната бария (BaTiO3 ). Т. к. на основе TiO2 характеризуется высокой диэлектрической проницаемостью (e = 20—170), малыми диэлектрическими потерями и широко используется в производстве конденсаторов электрических под названием тиконд (от титан и конденсатор). Тиконды имеют отрицательный температурный коэффициент диэлектрической проницаемости TKe , колеблющийся от -5 x10– 5 до -13 x10– 14 1/°С. У Т. к., в состав которой наряду с TiO2 входят окислы магния, алюминия и циркония, TKe может быть также положительным (от -8 x10– 5 до 3x10– 5 ). Такая Т. к. обладает стабильной диэлектрической проницаемостью в определённом интервале температур (20—80 °С) и называется термоконд (от термостабильный и конденсатор). Изделия из керамических материалов на основе TiO2 получают прессованием, отливкой и т. д. Обжигают Т. к. при температурах 1250—1350 °С в слабо-окислительной среде, чтобы избежать восстановления TiO2 .
Из Т. к. на основе BaTiO2 изготовляют пьезоэлементы (см. Пьезоэлектрическая керамика,Пьезоэлектрические материалы ).
А. И. Булавин.
Титановые руды
Тита'новые ру'ды, природные минеральные образования, содержащие титан в таких соединениях и концентрациях, при которых промышленное использование технически возможно и экономически целесообразно. Главные минералы: ильменит (43,7— 52,8% TiO2 ), рутил , анатаз и брукит (94,2—99,0%), лейкоксен (56,3—96,4%), лопарит (38,3—41,0%), титанит (33,7— 40,8%), перовскит (38,7—58,9%), титаномагнетит .
Месторождения Т. р. делятся на магматические, экзогенные и метаморфогенные. Магматические месторождения связаны с ультраосновными, основными и щелочными породами, содержат 7—32% TiO2 . Встречаются вкрапленные и сплошные Т. р., имеющие пластовую или жилообразную форму. Переходы между вкрапленными и сплошными Т. р. обычно постепенные. Наряду с ильменитом в них содержатся титаномагнетит и гематит . Крупные магматические месторождения известны в СССР, Канаде, США, Норвегии, ЮАР, Индии. Среди экзогенных месторождений Т. р. выделяются: ильменитовые и рутиловые в корах выветривания (3—30% TiO2 ); элювиально-делювиальные и аллювиальные россыпи ильменита (0,5—25% Ti02 ); прибрежно-морские (древние и современные) россыпи ильменита, лейкоксена, рутила (0,5— 35% TiO2 ), а также циркона , монацита и др. Прибрежно-морские россыпи — основной промышленный тип Т. р. Для них характерны пластовые и линзообразные залежи, мощность которых достигает нескольких десятков м, а протяжённость нескольких десятков км при ширине до нескольких тысяч м. Крупные россыпи известны в СССР, Австралии, Индии, Бразилии, Новой Зеландии, Малайзии, Шри-Ланке, Сьерра-Леоне. Среди метаморфогенных месторождений выделяются песчаники с лейкоксеном (8— 10% TiO2 ); ильменит-магнетитовые в амфиболитах (12,2% TiO2 ); рутиловые в гнейсах, хлоритовых сланцах и др.
В Т. р., кроме Ti, обычно содержатся Fe, V, Zr, TR, Sc. Для обогащения Т. р. применяются гравитационная и магнитная сепарация, флотация . Общие
Лит.: Малышев И. И., Закономерности образования и размещения месторождений титановых руд, М., 1957; Борисенко Л. Ф., Месторождения титана, в кн.: Рудные месторождения СССР, т. 1, М., 1974.
Л. Ф. Борисенко.
Титановые сплавы
Тита'новые спла'вы, сплавы на основе титана . Лёгкость, высокая прочность в интервале температур от криогенных (-250 °С) до умеренно высоких (300—600 °С) и отличная коррозионная стойкость обеспечивают Т. с. хорошие перспективы применения в качестве конструкционных материалов во многих областях, в частности в авиации и других отраслях транспортного машиностроения.
Т. с. получают путём легирования титана следующими элементами (числа в скобках — максимальная для промышленных сплавов концентрация легирующей добавки в % по массе): Al (8), V (16), Mo (30), Mn (8), Sn (13), Zr (10), Cr (10), Cu (3), Fe (5), W (5), Ni (32), Si (0,5); реже применяется легирование Nb (2) и Та (5). Как микродобавки применяются Pd (0,2) для повышения коррозионной стойкости и В (0,01) для измельчения зерна. Легирующие добавки имеют различную растворимость в a и b-Ti и изменяют температуру a/b-превращения. Алюминий, а также кислород и азот, предпочтительнее растворяющиеся в a-Ti, повышают эту температуру по мере увеличения их концентрации, что ведёт к расширению области существования a-модификации; такие элементы называются a-стабилизаторами. Sn и Zr хорошо растворяются в обеих аллотропических модификациях титана и очень мало влияют на температуру «a/b-превращения; они относятся к так называемым нейтральным упрочнителям. Все остальные добавки к промышленным Т. с. предпочтительнее растворяются в b-Ti, являются b-стабилизаторами и снижают температуру полиморфного превращения титана. Их растворимость в a и b-модификациях титана меняется с температурой, что позволяет упрочнять сплавы, содержащие эти элементы, путём закалки и старения.
В связи с наличием полиморфизма титана и его способностью образовывать твёрдые растворы и химические соединения со многими элементами диаграммы состояния Т. с. отличаются большим разнообразием. Однако в промышленных Т. с. концентрация легирующих элементов, как правило, не выходит за пределы твёрдых растворов на основе a-Ti и b-Ti и металлидные фазы обычно не наблюдаются.
В нелегированном титане, а также в сплавах титана с a-стабилизаторами и нейтральными упрочнителями нельзя зафиксировать высокотемпературную b-модификацию путём закалки ввиду наличия мартенситного превращения , в результате которого образуется вторичная a-фаза игольчатой формы. В сплавах же с b-стабилизаторами можно, в зависимости от концентрации, зафиксировать любое количество b-фазы вплоть до 100%. На сплошную b-структуру могут закаливаться двойные сплавы, содержащие не менее 4% Fe, 7% Mn, 7% Cr, 10% Mo, 14% V, 35% Nb, 50% Ta; эти концентрации называются критическими. В закалённых сплавах докритического и критического составов (b-фаза является нестабильной и при последующей низкотемпературной обработке (старении) распадается с образованием дисперсных выделений вторичной a-фазы, что даёт эффект упрочнения. В сплавах закритического состава (например, Ti — 30% Mo) образуется стабильная b-фаза и эффекта упрочнения не наблюдается.
Общепринято деление промышленных Т. с. на 3 группы по типу структуры. К сплавам на основе a-структуры относятся сплавы с Al, Sn и Zr, а также с небольшим количеством b-стабилизаторов (0,5—2%). Ввиду незначительного количества или даже отсутствия в их структуре b-фазы они практически не упрочняются термической обработкой и поэтому относятся к категории сплавов средней прочности (sb = 700—950 Мн/м2; или 70—95 кгс/мм2 ). Листовая штамповка этих Т. с. возможна только вгорячую. Достоинства a-сплавов — отличная свариваемость, высокий предел ползучести и отсутствие необходимости в термической обработке, а также отличные литейные свойства, что важно для фасонного литья. Малолегированные a-сплавы, а также относимый к этой группе технический титан, имеющие предел прочности менее 700 Мн/м2 (70 кгс/мм2), поддаются листовой штамповке вхолодную. Двухфазные a + b-сплавы — наиболее многочисленная группа промышленных Т. с. Эти сплавы отличаются более высокой технологической пластичностью, чем a-сплавы, и вместе с тем могут быть термически обработаны до очень высокой прочности (sb = 1500—1800 Мн/м2, или 150—180 кг/мм2 ); они могут обладать высокой жаропрочностью. К недостаткам двухфазных сплавов следует отнести несколько худшую свариваемость по сравнению со сплавами предыдущей группы, так как в зоне термического влияния возможно появление хрупких участков и образование трещин, для предотвращения чего требуется специальная термическая обработка после сварки. Сплавы на основе b-структуры имеют наиболее высокую технологическую пластичность и хорошо поддаются листовой штамповке вхолодную; после старения приобретают высокую прочность; хорошо свариваются, но сварные соединения нельзя подвергать упрочняющей термической обработке из-за охрупчивания, что ограничивает применение сплавов этого типа. Другим недостатком (b-сплавов является сравнительно невысокая предельная рабочая температура — примерно 300 °С; при более высоких температурах большинство сплавов этого типа становится хрупким.