Реферат: Титан

<u/>

Рефератпо химии

 

 

 

 

Выполнил уч.11-Г класса гимназии №115 г. Уфы

2001 г.
Из истории открытия титана

Вряд ли можно найти еще один такой металл,история открытия и изучения которого была бы так полна дра­матических событий,ошибок и заблуждений, как исто­рия титана.

Первооткрывателем титана считается 28-летнийанглийский монах Уильям Грегор. В 1790 г., проводя минералогические изыскания всвоем приходе, он обратил внимание на распростра­ненность и необычные свойствачерного песка в до­лине Менакэна на юго-западе Англии и принялся егоисследовать. В песке священник обнаружил крупицы черного блестящего минерала,притягивающегося обыкновен­ным магнитом. Будучи минералогом-любителем и имеясвою небольшую минералогическую лабораторию, Грегор произвел с этим магнитнымминералом несколько опытов: растворил его сначала в соляной, затем в сер­нойкислоте, упарил раствор и получил белый порошок, который при прокалке желтел, апри спекании с углем приобретал голубой цвет. Исследованное природноеобразование черного цвета Грегор принял за новый, неизвестный ранее минерал, авыделенный из него бе­лый порошок – за новый элемент. Минералу и элементу далиназвание по местности, где они были найдены: минерал «менакэнит» и элемент«менакин». По сегодняшним представлениям «менакэнит» был смесью ильменита(FeTiO3) и магнетита(FeTiO3´nFe3O4), абелый порошок «менакин» – диоксидом титана.

В1795 г.немецкийисследователь-химик Мартин Генрих Клапрот,изучая рутил, выделил из него диоксид нового металла – бе­лый порошок, похожийна описанный ранее Грегором. И хотя до получения чистого металла было еще оченьдалеко – почти полтора столетия, Клапрот известил мир об открытии новогометалла, которому дал назва­ние «титан». Но почему титан? Вопреки распростра­ненномув те времена правилу французских химиков во главе с Лавуазье – присваиватьновым элементам и соединениям имена, отражающие их свой­ства, у Клапрота былсвой принцип. По поводу присвоения новому элементу названия «титан»Клапрот в 1795 г. писал: «Для вновь откры­ваемого элемента трудно подобратьназвание, указы­вающее на его свойства, и я нахожу, что лучше всего подбиратьтакие названия, которые ничего не говорили бы о свойствах и не давали бы такимобразом повода для превратных толковании. В связи с этим мне захо­телось дляданной металлической субстанции подобрать, так же как и для урана, имя измифологии: поэтому я называю новый металлический осадок титаном, в честьдревних обитателей Земли» (Цит.по: Николаев Г. И. Металл века. М.: Металлургия. 1982). Это название сталопоистине пророческим. Мифические жители – ти­таны, сыновья богини Земли Геи ибога неба Урана, были огромными, сильными, стойкими, добрыми, бес­смертнымисуществами, покорителями огня, земных просторов и недр, морей, рек и гор. И открытыйме­талл оказался одним из самых твердых, крепких, стой­ких. Но чтобы познатьвсе замечательные свойства нового металла и использовать их для своего блага,человечеству потребовалось еще более 150 лет.

Ни один конструкционный металл не знал такойдлительной истории исследований, как титан. Первые попытки выделить чистыйматериал заканчивались неудачно. Исследователи получали металл с высокимсодержанием примесей кислорода, азота, серы, фосфора, водорода и др., врезультате чего, выделенный металл был весьма хрупким и признавался бесполезнымдля дальнейшего использования. Чистый титан (содержание примесей менее 0,1%)впервые был получен в 1875 году русским ученым Д.К. Кирилловым, но его работаосталась незамеченной. Полученный в 1925 г. Ван Аркелем и де Буром иодиднымметодом чистейший титан оказался пластич­ным и технологичным металлом сомногими ценными свойствами, кото­рые привлекли к нему внимание широкого кругаконструкторов и инже­неров. В 1940 г. Кролль предложил магниетермический способизвлечения титана из руд, который является основным и в настоящее время. В 1947г. были выпущены первые 45 кг технически чистого титана. Стоимость его,конечно, была басно­словно высокой – 10 долл. за 1 кг, т. е. этот новыйконструкционный материал был во много раз дороже железа, алюминия, магния.(Интересно, что стоимость технически чистого титана сегодня приблизительнатакая же: 11 долл. за 1 кг, а стоимость сплавов титана достигает 15 долл. за 1кг). Тем не менее выпуск ме­таллического титана осуществлялся такими гигантски­митемпами, каких не знало никакое другое металлур­гическое производство. Перваяпромышленная партия титана массой 2 т была получена в 1948 г., и этот годсчитается началом практического применения титана. Мировое производство титана(без СССР) за период с 1953 г. по 1996 г возросло более  чем в 30 раз. Производствотитана в нашей стране началось в 1950 г. и нарастало довольно быстро. В1960-1990 гг. в СССР было создано крупнейшее в мире производство титана и егосплавов. В конце 80-х годов объем про­мышленного производства титана в СССРпревышал объем его производ­ства во всех остальных странах мира вместе взятых.

Свойства титана

В периодической системе элементов Менделееватитан имеет порядковый номер 22. Атомная масса природ­ного титана, вычисленнаяпо результатам исследований его изотопов, составляет 47,926. Итак, ядронейтрального атома титана содержит 22 протона. Количество же нейтронов, т. е.нейтраль­ных незаряженных частиц, различно: чаще 26, но мо­жет колебаться от 24до 28. Поэтому и число изотопов титана различно. Всего сейчас известно 13изотопов элемента № 22. Природный титан состоит из смеси пяти стабильных изото­пов,наиболее широко представлен титан-48, его доля в природных рудах 73,99%. Есть вприроде также изотопы с массовыми числами 46, 47, 49 и 50. Среди радиоактивныхизотопов титана самый долгоживущий – титан-44 с периодом полураспада около 1000лет.

Кроме естественных, титан может иметь и целыйряд искусственных изотопов, получаемых с помощью его радиоактивного облучения.Некоторые из них сильнорадиоактивные, с различными сроками полурас­пада.

Вокруг положи­тельно заряженного ядратитана на четырех орби­тах  располагаются электроны: на К – дваэлектрона, на L– восемь, на М – 10, на N –два. С орбит N и М атом титана может свободно отдавать по дваэлектрона. Таким образом, наиболее устойчи­вый ион титана – четырехвалентный.Пятый электрон с орбиты М «вырвать» невозможно, поэтому титан ни­когдане бывает больше чем четырехвалентным ионом. В то же время с орбит N иМ атом титана может отдавать не четыре, а три, два или один электрон. Вэтих случаях он становится трех-, двух- или однова­лентным ионом.   

В периодической системе элементов Менделеевати­тан расположен в группе IVВ, вкоторую, кроме него, входят цирконий, гафний, курчатовий. Элементы дан­нойгруппы в отличие от элементов группы углерода (IVА)обладают металлическими свойствами. Хотя титан занимает самое верхнее место всвоей подгруппе, он является наименее активным ме­таллическим элементом. Так,двуокись титана амфотерна, а двуокиси циркония и гафния обладают слабовыраженными основными свойствами. Титан больше, чем другие элементы подгруппы IVВ,близок к эле­ментам подгруппы IVА –кремнию, германию, олову. Четырехвалентный титан отличается от кремния и гер­маниябольшей склонностью к образованию комплекс­ных соединений различных типов, чемособенно сходен с оловом. Титан и другие элементы подгруппы IVВочень близки по свойствам к элементам подгруппы IIIВ(группы скандия), хотя и отличаются от последних способностью проявлять большуювалентность. Сходство титана со скандием, иттрием, а также с элементамиподгруппы VВ – ванадием и ниобиемвыражается и в том, что в природных минералах титан часто встречается вместе сэтими элементами.

Химическиесоеди­нения ти­тана

С одновалентными галогенами (фтором, бромом,хлором и йодом) он может образовывать ди- три- и, тетрасоединения, с серой иэлементами ее группы (се­леном, теллуром) – моно- и дисульфиды, с кислоро­дом –оксиды, диоксиды и триоксиды. Титан образует также соединения с водородом(гидриды), азотом (ни­триды), углеродом (карбиды), фосфором (фосфиды), мышьяком(арсиды), а также соединения со многими металлами – интерметаллиды. Образуеттитан не толь­ко простые, но и многочисленные комплексные соеди­нения, известнонемало его соединений с органически­ми веществами.

Каквидно из перечня соединений, в которых может участвовать титан, он химическивесьма активен. И в то же время титан является одним из немногих металлов сисключительно высокой коррозионной стойкостью: он практически вечен в атмосферевоздуха, в холодной и кипящей воде, весьма стоек в морской воде, в раство­рахмногих солей, неорганических и органических кислотах. По своей коррозионнойстойкости в морской воде он превосходит все металлы, за исключением благород­ных– золота, платины и т. п., большинство видов нержавеющей стали, никелевые,медные и другие спла­вы. В воде, во многих агрессивных средах чистый титан неподвержен коррозии. Почему же это происходит? Почему так активно, а нередко ибурно, со взрывами, реагирующий почти со всеми элементами периодиче­скойсистемы титан стоек к коррозии? Дело в том, что реакций титана со многимиэлементами происходят только при высоких температурах. При обычных тем­ператураххимическая активность титана чрезвычайно мала и он практически не вступает вреакции. Связано это с тем, что на свежей поверхности чистого титана, кактолько она образуется, очень быстро появляется инертная, хорошо срастающаяся сметаллом тончайшая (в несколько ангстрем (1А=10-10м) пленка диоксидатитана, предохраняющая его от дальнейшего окисления. Если даже эту пленкуснять, то в любой среде, содержащей кислород или другие сильные окислители(например, в азотной или хромовой кислоте), эта пленка появляет­ся вновь, иметалл, как говорят, ею «пассивируется», т.е. защищает сам себя от дальнейшего разрушения.

Рассмотрим несколько подробнее поведениечистого титана в различных агрессивных средах. Противостоит титан и эрозионнойкоррозии, происходя­щей в результате сочетания химического и механиче­ского воздействияна металл. В этом отношении он не уступает лучшим маркам нержавеющих сталей,спла­вам на основе меди и другим конструкционным мате­риалам. Хорошопротивостоит титан и усталостной кор­розии, проявляющейся часто в виденарушений целост­ности и прочности металла (растрескивание, локальные очагикоррозии и т. п.). Поведение титана во многих агрессивных средах, в таких, каказотная, соляная, серная, «царская водка» и другие кислоты и щелочи, вызываетудивление и восхищение этим металлом.

В азотной кислоте, являющейся сильнымокислите­лем, в котором быстро растворяются очень многие ме­таллы, титанисключительно стоек. При любой кон­центрации азотной кислоты (от 10 до99%-ной), при любых температурах скорость коррозии титана не превышает 0,1–0,2мм/год. Опасна только красная дымящая азотная кислота, пересыщен­ная (20% иболее) свободными диоксидами азота: в ней чистый титан бурно, со взрывом,реагирует. Од­нако стоит добавить в такую кислоту хотя бы немного воды (1–2% иболее), как реакция заканчивается и коррозия титана прекращается.

В соляной кислоте титан стоек лишь вразбавлен­ных ее растворах. Например, в 0,5%-ной соляной кис­лоте даже принагревании до 100° С скорость коррозии титана не превышает 0,01 мм/год, в10%-ной при ком­натной температуре скорость коррозии достигает 0,1 мм/год, а в20%-ной при 20° С–0,58 мм/год.Принагревании скорость коррозиититана в соляной кисло­те резко повышается. Так, даже в 1,5%-ной солянойкислоте при 100° С скорость коррозии титана состав­ляет 4,4 мм/год, а в 20%-нойпри нагревании до 60° С – уже 29,8 мм/год. Это объясняется тем, что солянаякислота, особенно при нагревании, растворяет пассивирующую пленку диоксидатитана и начинается растворение металла. Однако скорость коррозии титана всоляной кислоте при всех условиях остается ниже, чем у нержавеющих сталей.

В серной кислоте слабой концентрации (до0,5–1% ) титан стоек даже при температуре раствора до 50–95° С. Стоек он и вболее концентрированных раство­рах (10–20%-ных) при комнатной температуре, вэтих условиях скорость коррозии титана не превышает 0,005–0,01 мм/год. Но сповышением температуры раствора титан в серной кислоте даже сравнительно слабойконцентрации (10–20%-ной) начинает растворяться, причем скорость коррозиидостигает 9–10 мм/год. Серная кислота, так же как и соляная, разрушает за­щитнуюпленку диоксида титана и повышает его растворимость. Ее можно резко понизить,если в растворы этих кислот добавлять определенное коли­чество азотной,хромовой, марганцевой кислот, соеди­нений хлора или других окислителей, которыебыстро пассивируют поверхность титана защитной пленкой и прекращают егодальнейшее растворение. Вот почему титан практически единственный металл, нерастворяю­щийся в «царской водке»: в ней при обычных темпе­ратурах (10–20° С)коррозия титана не превышает 0,005 мм/год. Слабо корродирует титан и в кипящей«царской водке», а ведь в ней, как известно, многие металлы, и даже такие, какзолото, растворяются почти мгновенно.                                     

Очень слабо корродирует титан в большинствеорга­нических кислот (уксусной, молочной, винной), в раз­бавленных щелочах, врастворах многих хлористых со­лей, в физиологическом растворе. А вот срасплавами хлоридов при температуре выше 375° С титан взаимо­действует оченьбурно.

В расплаве многих металлов чистый титанобнару­живает удивительную стойкость. В жидких горячих магнии, олове, галлии,ртути, литии, натрии, калии, в расплавленной сере титан практически не корроди­рует,и лишь при очень высоких температурах распла­вов (выше 300–400° С) скорость егокоррозии в них может достигать 1 мм/год. Однако есть немало агрес­сивныхрастворов и расплавов, в которых титан раство­ряется очень интенсивно. Главный«враг» титана – плавиковая кислота (HF).Даже в 1%-ном ее растворе скорость коррозии титана очень высока, а в более кон­центрированныхрастворах титан «тает», как лед в го­рячей воде. Фтор – этот «разрушающий все»(греч.) элемент – бурно реагирует практически со всеми ме­таллами и сжигает их.

Не может противостоятьтитан кремнефтористоводородной и фосфорной кислотам даже слабой концент­рации,перекиси водорода, сухим хлору и брому, спир­там, в том числе спиртовойнастойке йода, расплавлен­ному цинку. Однако стойкость титана можно увеличить,если добавить различные окислители – так называемые ингибиторы, например врастворы соляной и серной кислот – азотную и хромовую. Ингибиторами могут бытьи ионы различных металлов в растворе: железо, медь и др.

В титан можно вводить некоторые металлы, повы­шающиеего стойкость в десятки и сотни раз, напри­мер до 10% циркония, гафния,тантала, вольфрама. Введение в титан 20–30% молибдена делает, этот сплавнастолько устойчивым к любым концентрациям соля­ной, серной и других кислот,что он может заменить даже золото в работе с этими кислотами. Наибольший эффектдостигается благодаря добавкам в титан четы­рех металлов платиновой группы:платины, палладия, родия и рутения. Достаточно всего 0,2% этих металлов, чтобыснизить скорость коррозии титана в кипящих концентрированных соляной и сернойкислотах в десят­ки раз. Следует отметить, что благородные платинои­ды влияютлишь на стойкость титана, а если добавлять их, скажем, в железо, алюминий,магний, разрушение и коррозия этих конструкционных металлов не умень­шаются.

Физическиеи механические свойства титана

Титан весьма тугоплавкий металл. Долгое времясчиталось, что он плавится при 1800° С, однако в се­редине 50-х гг. английскиеученые Диардорф и Хейс установили температуру плавления для чистого эле­ментарноготитана. Она составила 1668±3° С. По своей тугоплавкости титан уступает лишьтаким металлам, как вольфрам, тантал, ниобий, рений, молибден, пла­тиноиды,цирконий, а среди основных конструкцион­ных металлов он стоит на первом месте:

Важнейшейособенностью титана как металла явля­ются его уникальные физико-химическиесвойства: низ­кая плотность, высокая прочность, твердость и др. Главное же, чтоэти свойства не меняются существенно при высоких температурах.

Титан–легкийметалл, его плотность при 0° С составляет всего 4,517 г/см8, а при100° С – 4,506 г/см3. Титан относится к группе металлов с удельноймас­сой менее 5 г/см3. Сюда входят все щелочные металлы (натрий,кадий, литий, рубидий, цезий) с удельной массой 0,9–1,5 г/см3,магний (1,7 г/см3), алюминий (2,7 г/см3) и др. Титанболее чем в 1,5 раза тяжелее алюминия, и в этом он, конечно, ему проигрывает,но зато в 1,5 раза легче железа (7,8 г/см3). Однако, зани­мая поудельной плотности промежуточное положение между алюминием и железом, титан посвоим механи­ческим свойствам во много раз их превосходит.

Каковыже эти свойства, которые позволяют широко использовать титан какконструкционный материал? Прежде всего прочность металла, т. е. его способностьсопротивляться разрушению, а также необратимому изменению формы (пластическиедеформации). Титан обладает значительной твердостью: он в 12 раз твержеалюминия, в 4 раза–железа и меди. Еще одна важная характеристика металла –предел текучести. Чем он выше тем лучше детали из этого металла сопротив­ляютсяэксплуатационным нагрузкам. Предел текучести у ти­тана почти в 18 раз выше, чему алюминия. Удельная прочность сплавов титана может быть по­вышена в 1,5–2раза. Его высокие механические свой­ства хорошо сохраняются при температурахвплоть до нескольких сот градусов.

Чистыйтитан пригоден для любых видов обработки в горячем и холодном состоянии: егоможно ковать, как железо, вытягивать и даже делать из него проволоку,прокатывать в листы, ленты, в фольгу толщиной до 0,01 мм.

Интересноотметить, что титан долгие годы, вплоть до получения чистого металла,рассматривали как очень хрупкий материал. Связано это было с наличием в титанепримесей, особенно водорода азота, кислорода, углерода и др. Если увеличениесодержания кислорода и азота сразу сказывается на их механических свойствах, товлияние водорода более сложное и может проявляться не сразу, а в процессеэксплуатации изделия. Недооценка этого влияния при первых шагах применениятитана привела к серьезным авариям. Многочисленные случаи неожиданных хрупкихразрушений готовых титановых конструкций в авиации США даже стали причинойнекоторого кризиса в производстве титана в 1945–1955 гг. Сегодня же водородспециально вводят в титановые сплавы, как временный или постоянный легирующийэлемент. Это позволяет сильно упростить многие технологические операции приизготовлении титановых изделий (горячую обработку давлением, резание, сварку,формовку) и улучшить их свойства. При необходимости водород удаляют отжигом ввакууме.

Титанимеет еще одно замечатель­ное свойство – исключительную стойкость в условияхкавитации, т. е. при усиленной «бомбарди­ровке» металла в жидкой средепузырьками воздуха, которые образуются при быстром движении или вра­щенииметаллической детали в жидкой среде. Эти пу­зырьки воздуха, лопаясь наповерхности металла, вы­зывают очень сильные микроудары жидкости о поверх­ностьдвижущегося тела. Они быстро разрушают мно­гие материалы, и металлы в томчисле, а вот титан прекрасно противостоит кавитации. Испытания в морской водебыстровращающихся дисков из титана и других металлов показали, что при вращениив течение двух месяцев титановый диск практически не потерял в массе. Внешниекрая его, где скорость вращения, а следовательно, и кавитация мак­симальны, неизменились. Другие диски не выдержали испытания: у всех внешние края оказалисьповрежден­ными, а многие из них вовсе разрушились.

Титанобладает еще одним удивительным свойст­вом–«памятью». В сплаве с некоторымиметаллами (например, с никелем, и особенно с никелкм и водородом) он«запоминает» форму изде­лия, которую из него сделали при определенной тем­пературе.Если такое изделие потом деформировать, например, свернуть в пружину, изогнуть,то оно оста­нется в таком положении на долгое время. После нагревания до тойтемпературы, при которой это изде­лие было сделано, оно принимаетпервоначальную фор­му. Это свойство титана широко используется в косми­ческойтехнике (на корабле разворачиваются вынесен­ные в космическое пространствобольшие антенны, до этого компактно сложенные). Недавно это свойство ти­танастали использовать медики для бескровных опе­раций на сосудах: в больной,суженный сосуд вводится проволочка из титанового сплава, а потом она, разогре­ваясьдо температуры тела, скручивается в первона­чальную пружинку и расширяет сосуд.

Температурные, электриче­ские и магнитные свойстватитана.

Титанобладает сравни­тельно низкой теплопроводностью, всего 22,07 Вт/(мК), чтоприблизительно в 3 раза ниже теплопроводности железа, в 7 раз–магния, в 17–20раз–алюминия и меди. Соответственно и коэффициент линейного тер­мическогорасширения у титана ниже, чем у других конструкционных материалов: при 20 С онв 1,5 раза ниже чем у железа, в 2 — у меди и почти в 3 — у алюминия. Такимобразом, титан – плохой проводник электричества и тепла. Проводов из него несделаешь, а вот то, что он один из очень немногих металлов является при низкихтем­пературах сверхпроводником электричества, открывает ему большие перспективыв электрической технике, передачи энергии на большие расстояния. Титан –парамагнитный металл: он не намагничи­вается, как железо, в магнитном поле, нои не вытал­кивается из него, как медь. Его магнитная восприимчи­вость оченьслаба, это свойство можно использовать при строительстве, например, немагнитныхкораблей, приборов, аппаратов.

Вотличие от большинства металлов титан обладает зна­чительнымэлектросопротивлением: если электропровод­ность серебра принять за 100, тоэлектропроводность меди равна 94, алюминия – 60, железа и платины –15, а ти­тана–всего3,8. Вряд ли нужно объяснять, что это свой­ство, как и немагнитность,представляет интерес для радиоэлектроники и электротехники.

Получение титана

Цена– вот что еще тормозит производство и потребление, титана. Собственно, высокаястоимость – не врожденный порок титана. В земной коре его много – 0,63%.Минералы, содержащие титан находятся повсеместно. Важнейшие из нихтитаномагнетиты FeTiO3´nFe3O4,ильменит FeTiO3,сфен CaTiSiO5 ирутил TiO2. (ВРоссии месторождения титановых руд находятся на Урале, а крупнейшийпроизводитель Верхне-Салдинское ПО). Среди конструк­ционных металлов титан пораспространенности занимает четвертое ме­сто, уступая лишь алюминию, железу имагнию. Высокая цена титана – следствие сложности извлечения его из руд иприменение вакуумного оборудования при переплавке. При промышленном получениититана руду или концентрат переводят в диоксид титана, который затем хлорируют.Однако даже при 800-1000°С хлорирование протекает медленно. Сдостаточной для практических целей скоростью оно происходит в присутствииуглерода, связывающего кислород в основном в CO2:

TiO2+2Cl2+2C=TiCl4+2CO2

Хлоридтитана (IV) восстанавливают магнием

TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2

аобразующуюся смесь подвергают нагреванию в вакууме. При этом магний и егохлорид испаряются и осаждаются в конденсаторе. Остаток — губчатый титан-переплавляют, получая компактный ковкий металл. Для очистки от кислорода,углерода и других вредных примесей восстановление титана проводят в герметичнойаппаратуре в атмосфере аргона, а очистку и переплавку в глубоком вакууме.

Дляполучения титана высокой чистоты применяют иодидный метод, предложеннй еще в1925 году. Суть этой технологии, в деталях разработана в 30-х гг. немецкимхимиком Вильгельмом Кроллем, и заключается в следующем. Черновой металл,загрязненный при­месями, нагретый до 100-200° С, взаимодействуя с йодом,образует четырехйодистый титан. Дальнейшее нагре­вание йодида до температурыпримерно 1300–1500° С приводит к его разложению на титан и йод. Причемпарообразный йод соединяется снова с черновым ме­таллом, а титан осаждается нараскаленной поверх­ности затравки из титана же. Примеси, находящиеся в черновомметалле, взаимодействуют с йодом и не попадают на раскаленный чистый титан.

Ti(загрязненный)+2I2(газ)®100-200°С®TiI4(газ)®1300-1500°С®Ti(чистый)+2I2(газ)

Применение титана и его соединений.

Выше, описывая свойства, коротко ужеупоминались отдельные области применения титановых сплавов. Сегодня титановыесплавы широко применяют в авиационной технике. Титано­вые сплавы в промышленноммасштабе впервые были использованы в конструкциях авиационных реактивныхдвигателей. Применение титана в конструкции реактивных двигателей позволяетуменьшить их массу на 10...25%. В частности, из титановых сплавов изготавливаютдиски и ло­патки компрессора, детали воздухозаборника, направляющего аппарата икрепежные изделия. Титановые сплавы незаменимы для сверхзвуковых самолетов.Рост скоростей полета летательных аппаратов привел к повышению температурыобшивки, в результате чего алюминиевые сплавы перестали удовлетворятьтребованиям, которые предъявляются авиационной техни­кой сверхзвуковыхскоростей. Температура обшивки в этом случае достигает 246...316 °С. В этихусловиях наи­более приемлемым материалом оказались титановые сплавы.

В 70-х годах существенно возросло применениетитановых сплавов для планера гражданских самолетов. В среднемагистральномсамолете ТУ-204 общая масса деталей из ти­тановых сплавов составляет 2570 кг.

Постепенно расширяется применение титана ввертолетах, главным образом, для деталей системы несущего винта, привода, атакже системы управления. Важное место занимают титановые сплавы вракетостроении.

Благодаря высокой коррозионной стойкости вморской воде титан и его сплавы находят применение в судостроении дляизготовления греб­ных винтов, обшивки морских судов, подводных лодок, торпед ит.д. На титан и его сплавы не налипают ракушки, которые резко повышают со­противлениесудна при его движении.

Постепенно области применения титанарасширяются. Титан и его сплавы применяют в химической, нефтехимической,целлюлозно-бумаж-ной и пищевой промышленности, цветной металлургии,энергомашиностроении, электронике, ядерной технике, гальванотехнике, припроизвод­стве вооружения, для изготовления броневых плит, хирургического инст­румента,хирургических имплантатов, опреснительных установок, дета­лей гоночныхавтомобилей, спортинвентаря (клюшки для гольфа, снаряжение альпинистов), дета­лейручных часов и даже украшений. Азотирование титана приводит к образованию наего поверхности золотистой пленки, по красоте не усту­пающей настоящему золоту.

Из титана созданы памятники Ю.А. Гагарину имонумент покорителям космоса в Москве, обелиск в честь успехов освоенияВселенной в Женеве.

Совершенно необычный аспект применения титана- колокольный звон. Колокола, отлитые из этого металла, обладают необычайным,очень красивым звучанием.

Изсоединений титана наиболее широко применяется двуокись. В 1908 г. в США иНорвегии началось изготовление бе­лил не из соединений свинца и цинка, какделалось преж­де, а из двуокиси титана. Такими белилами можно окрасить внесколько раз большую поверхность, чем тем же количеством свинцовых или цинковыхбелил. К тому же у титановых белил больше отражательная способность они неядовиты и не темнеют под действием сероводорода! В медицинской литературеописан случай, когда человек за один раз «принял» 460 г двуокиси титана!(Интересно, с чем он ее спутал?) «Любитель» двуокиси титана не ис­пытал приэтом никаких болезненных ощущений. Дву­окись титана входит в состав некоторыхмедицинских пре­паратов, в частности мазей против кожных болезней,

Однаконе медицина, а лакокрасочная промышленность потребляет наибольшие количестваTiO2.Мировое произ­водство этого соединения намного превысило полмиллиона тонн вгод. Эмали на основе двуокиси титана широко ис­пользуют в качестве защитных идекоративных покрытий по металлу и дереву в судостроении, строительстве имашиностроении. Срок службы сооружений и деталей при этом значительноповышается. Титановыми белилами ок­рашивают ткани, кожу и другие материалы.

Двуокисьтитана входит в состав фарфоровых масс, тугоплавких стекол, керамическихматериалов с высокой диэлектрической проницаемостью. Как наполнитель, повы­шающийпрочность и термостойкость, ее вводят в резино­вые смеси.

Срединовых материалов, которым наука приписывает большое будущее, следует отметитьсоединения титана с алюминием и никелем и углеродом. О свойствах никелидатитана упоминалось выше. Интерметаллиды Ti3Al,TiAl, TiAl3 предполагается использовать при рабочихтемпературах до 700°С. Карбиды титана обладают очень высокойтвердостью и износостойкостью, сто позволяет использовать их вместо алмазныхнасадок в качестве режущего инструмента.

Списокиспользованной литературы.

1. Н.Л.Глинка Общая химия: Учебное пособие для вузов.–24-е изд.–Л.: Химия,1985.–704 с.

2. Популярнаябиблиотека химических элементов. Под ред. И.В. Петрянова-Соколова. Издание3-е,книга первая «Водород–палладий». М.: Наука, 1983.– 576 с.

3. Л.Б.Зубков Космический металл: (Все о титане).–М.: Наука, 1987.–128 с.–(Серия«Наука и технический прогресс»).

4. Б.А.Колачев, В.И. Елагин, В.А. Ливанов. Металловедение и термическая обработкацветных металлов и сплавов. Учебник для вузов. М.: «МИСИС», 1999.–416 с.