ПермГТУ - Лаборатория плазменных технологий

Титан

Общие сведения

Элемент титан открыл в 1871 г. английский любитель-минералог Грегор в титанистом железняке-менаканите и назвал его менакеном. В 1875 г. немецкий химик Клапрот открыл в минерале рутиле новый элемент, названный титаном. Несколько лет спустя была доказана идентичность менакена и титана. До 1849 г. за металлический титан принимали металлоподобный карбонитрид титана, найденный в шлаках доменных печей. Металлический титан был получен лишь спустя 120 лет после открытия, в 1910 г., американским химиком Хантером возможности восстановления четыреххлористого титана натрием. Титан в виде химических соединений и присадок в сплавах начали применять в первые десятилетия нашего века. Промышленное производство ковкого титана возникло в начале 50-х годов в связи с потребностями в новых конструкционных материалах для реактивной авиации, ракетной техники и атомной энергетики.

Свойства титана

Титан - элемент IV побочной группы периодической системы элементов. По внешнему виду он напоминает сталь. Чистый металл ковок и хорошо поддается механической обработке давлением. Некоторые физико-химические свойства титана приведены ниже:

Атомный номер 22
Атомная масса 47,90
Кристаллическая структура:
a-модификация г.п.у. (до 882 °С)
a=0,2951 нм,
с=0,4692 нм
b-модификация о.ц.к.,
a=0,3306 нм
Плотность (a-модификация), гр./см3 4,51
Температура, °С: плавления 1668±4
Температура, °С: кипения ~3300
Удельное электросопротивление, r Ч10-6 ОмЧсм, при t, °С:
20 42
800 180
Работа выхода электронов, эВ 3,95
Температура перехода в состояние сверхпроводимости, К 0,53
Сечение захвата тепловых нейтронов, б 4
Механические свойства высокочистных металлов при 20° С (отожженные прутки):
Модуль продольной упругости Е, Мпа 98500 - 109000
Твердость НВ, Мпа 700 - 750
Временное сопротивление sв, Мпа 250 - 270


Химический состав (%) наиболее распространенных в России сплавов на основе титана
ГОСТ 19807-91, ОСТ 1 92077-91, ОСТ 9001381


Аl V Мо Sn Zr Mn Cr Si Fe O H N C Others
ВТ1-00               0,08 0,15 0,1 0,008 0,04 0,05 0,1
ВТ1-0               0,1 0,25 0,2 0,01 0,04 0,07 0,3
ПТ-3В 3,5-5,0 1,2-2,5     0,3     0,12 0,25 0,15 0,006 0,04 0,1 0,3
3M 0,2-0,7 3,5-5,0     0,3     0,1 0,2 0,15   0,04 0,1 0,3
ВТ6 5,3-6,8 3,5-5,3     0,3     0,1 0,6 0,2 0,015 0,05 0,1 0,3
ВТ1-2               0,15 1,5 0,3 0,01 0,15 0,1 0,3
ОТ4-0 0,4-1,4       0,3 0,5-1,3   0,12 0,3 0,15 0,012 0,05 0,1 0,3
ОТ4-1 1,5-2,5       0,3 0,7-2,0   0,12 0,3 0,15 0,012 0,05 0,1 0,3
ОТ4 3,5-5.0       0,3 0,8-2,0   0,12 0,3 0,15 0,012 0,05 0,1 0,3
ВТ5 4,5-6,2 1,2 0,8   0,3     0,12 0,3 0,2 0,015 0,05 0,1 0,3
ВТ5-1 4.3-6,0 1   2,0-3,0 0,3     0,12 0,3 0,15 0,015 0,05 0,1 0,3
ВТ6с 5,3-6,5 3,5-4,5     0,3     0,15 0,25 0,15 0,015 0,04 0,1 0,3
ВТ3-1 5,5-7,0   2,0-3,0   0,5   0,8-2,0 0,15-0,40 0,2-0,7 0,15 0,015 0,05 0,1 0,3
ВТ8 5,8-7,0   2,8-3,8   0,5     0,20-0,40 0,3 0,15 0,015 0,05 0,1 0,3
ВТ9 5,8-7,0   2,8-3,8   1,0-2,0     0,20-0,35 0,25 0,15 0,015 0,05 0,1 0,3
ВТ14 3,5-6,3 0,9-1,9 2,5-3,8   0,3     0,15 0,25 0,15 0,015 0,05 0,1 0,3
ВТ20 5,5-7,0 0,8-2,5 0,5-2,0   1,5-2,5     0,15 0,25 0,15 0,015 0,05 0,1 0,3
ВТ22 4,4-5,7 4,0-5,5 4,0-5,5   0,3   0,5-1,5 0,15 0,5-1,5 0,18 0,015 0,05 0,1 0,3
ПТ-7М 1,8-2,5       2,0-3,0     0,12 0,25 0,15 0,006 0,04 0,1 0,3
АТ3 2,0-3,5           0,2-0,5 0,20-0,40   0,15 0,008 0,05 0,1 0,3
СП 17 5,1 1,4     5,6                  
2B 1,5-2,5 1,0-2,0           0,1 0,2 0,12   0,04 0,7 0,3
5B 4,7-6,3 1,0-1,9 0,7-2,0   0,1     0,12 0,25 0,13   0,04 0,06-0,14 0,3
14 3,5-5,6 0,5-2,5     0,3     0,12 0,25 0,15   0,04 0,1 0,3
40 1,5-3,5 0,5-2,5     0,3     0,12 0,25 0,14   0,04 0,07 0,3
ВТ20-2 св. 3,5-4,5 0,5-1,5 0,5-1,5   1,0-2,0     0,1 0,15 0,12 0,003 0,04 0,05 0,3
ВТ-2 св. 2,0-3,0             0,1 0,15 0,12 0,003 0,04 0,05 0,3
ВТ-6 св. 3,5-4,5 2,5-3,5           0,1 0,15 0,12 0,003 0,04 0,05 0,3
СПТ-2 св. 3,5-4,5 2,5-3,5     1,0-2,0     0,1 0,15 0,12 0,003 0,04 0,05 0,3
ВТ20-1 св. 2,0-3,0 0,5-1,5 0,5-1,5   1,0-2,0     0,1 0,15 0,12 0,003 0,04 0,05 0,3


Химический состав титановых сплавов, применяемых в США.

Марка сплава по ASTM Al,
max		 V,
max		 Mo,
max		 Sn,
max		 Pd,
max		 Zr,
max		 Fe,
max		 O,
max		 H,
max		 N,
max		 C,
max
Grade 1 - - - - - - 0,20 0,18 0,015 0,03 0,10
Grade 2 - - - - - - 0,30 0,25 0,015 0,03 0,10
Grade 3 - - - - - - 0,30 0,35 0,015 0,05 0,10
Grade 4 - - - - - - 0,50 0,40 0,015 0,05 0,10
Grade 5 5,5-6,75 3,5-4,5 - - - - 0,40 0,20 0,015 0,05 0,10
Grade 6 4,0-6,0 - - 2,0-3,0 - - 0,50 0,20 0,020 0,05 0,10
Grade 7 - - - - 0,12-0,25 - 0,30 0,25 0,015 0,02 0,10
Grade 9 2,5-3,5 2,0-3,0 - - - - 0,25 0,15 0,015 0,03 0,10
Grade 11 - - - - 0,12-0,25 - 0,20 0,18 0,015 0,03 0,10
Grade 7 - - 0,2-0,4 - - - 0,30 0,25 0,015 0,03 0,08


Таблица соответствия русских и американских сортов титана.


Русский титан (ГОСТ) BT-6 BT 5-1 ПТ-3В
Американский титан (ASTM) grade 5 grade 6 grade 9