11.3. Титан и его сплавы

Титан – металл серого цвета. Температура плавления 1668⁰С. Титан имеет две полиморфные модификации: до 882⁰С существует α – титан, который кристаллизуется в гексагональной решетке с периодами а = 0,2951 нм и с = 0,4684 нм, а при более высоких температурах – β – титан, имеющий ОЦК-решетку с периодами а = 0,3282 нм. Плотность титана 4,5 г/см³.

Титан благодаря защитной пленке изTiO₂ обладает очень высокими коррозионной и химической стойкостью, сохраняющимися в интервале температур от – 250 до 550⁰С.

Сплавы на основе титана получили значительно большее применение, чем технический титан.

Титановые сплавы классифицируются по способу производства, структуре, механическим свойствам и способности упрочняться термической обработкой.

По способу производства титановые сплавы делятся на деформируемые и литейные сплавы. По механическим свойствам – нормальной прочности, высокопрочные, жаропрочные и повышенной пластичности. По способности упрочняться термической обработкой различают упрочняемые и неупрочняемые титановые сплавы.

Подавляющее большинство металлов образуют с титаном диаграммы состояния с эвтектоидным превращением. По структуре титановые сплавы делят на α –, (α+β) – и β – сплавы. Все легирующие элементы по влиянию на полиморфизм титана можно разделить на три группы:

1. α – стабилизаторы (алюминий, галлий, индий, углерод, азот, кислород);

2. β – стабилизаторы (молибден, ванадий, хром, марганец, железо, медь, никель, кобальт);

3. нейтральные элементы (олово, цирконий, германий).

Наилучшее сочетание свойств достигается в (α+β) – сплавах. Эти сплавы более прочны, чем однофазные, хорошо куются и штампуются, поддаются термической обработке.

Контрольные вопросы

1. Какими свойствами обладает медь?

2. Какие медные сплавы и их свойства вы знаете? Область применения медных сплавов?

3. Какими свойствами обладает алюминий и его сплавы?

4. Что представляет собой модифицирование силуминов? С какой целью его проводят?

5. Какова термическая обработка дюралюминов?

6. Какими свойствами обладает титан и его сплавы?

Глава 12. Неметаллические материалы

12.1. Пластмассы

12.1.1. Состав и характеристика пластмасс

К полимерным пластическим материалам относятся искусственные материалы, получаемые на основе природных или синтетических высокомолекулярных полимеров при нагреве путем деформирования в размягченном состоянии под давлением и с последующим переходом в твердое состояние сформованной массы при дальнейшем ее нагревании (термореактивные) или охлаждении (термопластичные). В инженерной практике такие материалы называют пластмассами.

Состав композиций, изготовленных на основе полимеров, разнообразен простые пластмассы – это полимеры без добавок, сложные пластмассы – это смеси полимеров с различными добавками (наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, специальные добавки и др.).

Наполнители – это органические и неорганические вещества, как правило, инертные по отношению к полимеру, в виде порошков (древесная мука, сажа, графит, слюда и др.), волокон (полимерные, стеклянные, хлопчатобумажные и др.), листов (бумага, ткани из различных волокон, древесный шпон). Их добавляют в количестве 40-70 % для повышения механических свойств, снижения стоимости готовой продукции, изменения других параметров.

Пластификаторы – вещества (например, сложные эфиры, стеарин), уменьшающие межмолекулярное взаимодействие и хорошо совмещающиеся с полимерами. Их добавляют в количестве 10-20 % для уменьшения хрупкости, для облегчения обработки, улучшения морозостойкости и огнестойкости.

Стабилизаторы – различные органические вещества, которые вводят для сохранения структуры молекул и стабилизации свойств. Их добавляют в количестве нескольких процентов, чтобы замедлить процесс старения.

Специальные добавки – смазочные вещества (стеарин, олеиновая кислота), красители (минеральные пигменты, спиртовые растворы органических красок), добавки для уменьшения статических зарядов и горючести, для защиты от плесени, ускорители и замедлители отверждения и другие – служат для изменения или усиления какого либо свойства.

Широкое распространение пластмасс предопределили следующие достоинства: неограниченные запасы сырья, легкость переработки, низкая себестоимость изделий, комплекс ценных свойств (долговечность, хорошие фрикционные и антифрикционные свойства, низкая истираемость, низкое или высокое водопоглощение, диэлектрические свойства, высокие оптические, высокая химическая стойкость, неподверженность коррозии, хорошие декоративность и другие свойства).

Недостатками пластмасс являются следующие их свойства: низкая ударная вязкость, повышенная ползучесть, высокий коэффициент линейного расширения, низкая теплостойкость, старение, токсичность, пожароопасность, способность воспламеняться или подвергаться деструкции под действием огня и другое.