Титан и его сплавы

При постройке реактивных двигателей титан применяется преимущественно  для изготовления лопаток компрессора, дисков турбины и многих других штампованных деталей. Здесь титан вытесняет нержавеющую и термически обрабатываемую легированную стали. Экономия в весе двигателя в один килограмм позволяет сберегать до 10 кг в общем весе самолета благодаря облегчению фюзеляжа. В дальнейшем намечено применять листовой титан для изготовления кожухов камер сгорания двигателя.

В конструкции самолета титан находит широкое применение для деталей фюзеляжа, работающих при повышенных температурах. Листовой титан применяется для изготовления всевозможных кожухов, защитных оболочек кабелей и направляющих для снарядов. Из листов легированного титана изготовляются различные элементы жесткости, шпангоуты фюзеляжа, нервюры и т. д.

Кожухи, закрылки, защитные оболочки для кабелей и направляющие для снарядов изготовляются из нелегированного титана. Легированный титан применяется для изготовления каркаса фюзеляжа, шпангоутов, трубопроводов и противопожарных перегородок.

Титан получает все большее  применение при постройке самолетов F-86 и F-100. В будущем из титана будут делать створки шасси, трубопроводы гидросистем, выхлопные патрубки и сопла, лонжероны, закрылки, откидные стойки и т. д.

Титан можно применять  для изготовления броневых плит, лопастей пропеллера и снарядных ящиков.

В настоящее время  титан применяется в конструкции самолетов военной авиации Дуглас Х-3 для обшивки, Рипаблик F-84F, Кертисс-Райт J-65 и Боинг В-52.

Применяется титан и  при постройке гражданских самолетов DC-7. Фирма «Дуглас» заменой алюминиевых  сплавов и нержавеющей стали  титаном при изготовлении мотогондолы и противопожарных перегородок уже добилась экономии в весе конструкции самолета около 90 кг. В настоящее время вес титановых деталей в этом самолете составляет 2%, причем эту цифру предусматривается довести до 20% общего веса самолета.

Применение титана позволяет  уменьшить вес геликоптеров. Листовой титан используется для полов  и дверей. Значительное снижение веса геликоптера (около 30 кг) было достигнуто в результате замены легированной стали  титаном для обшивки лопастей его несущих винтов.

Военно-морской флот. Коррозионная стойкость титана и  его сплавов делает их весьма ценным материалом на море. Военно-морское  министерство США обстоятельно исследует  коррозионную стойкость титана против воздействия дымовых газов, пара, масла и морской воды. Почти такое же значение в военно-морском деле имеет и высокое значение удельной прочности титана.

Малый удельный вес металла  в сочетании с коррозионной стойкостью повышает маневренность и дальность  действия кораблей, а также снижает  расходы по уходу за материальной частью и ее ремонту.

Применение титана в  военно-морском деле включает изготовление выхлопных глушителей для дизельных  двигателей подводных лодок, дисков измерительных приборов, тонкостенных труб для конденсаторов и теплообменников. По мнению специалистов, титан, как никакой другой металл, способен увеличить срок службы выхлопных глушителей на подводных лодках. Применительно к дискам измерительных приборов, работающих в условиях соприкосновения с соленой водой, бензином или маслом, титан обеспечит лучшую стойкость. Исследуется возможность применения титана для изготовления труб теплообменников, которые должны обладать коррозионной стойкостью в морской воде, омывающей трубы снаружи, и одновременно противостоять воздействию выхлопного конденсата, протекающего внутри них. Рассматривается возможность изготовления из титана антенн и узлов радиолокационных установок, от которых требуется стойкость к воздействию дымовых газов и морской воды. Титан может найти применение и для производства таких деталей, как клапаны, пропеллеры, детали турбин и т. д.

Артиллерия. По-видимому, наиболее крупным потенциальным  потребителем титана может явиться  артиллерия, где в настоящее время  ведутся интенсивные исследования различных опытных образцов. Тем  не менее в этой области стандартизовано производство лишь отдельных деталей и частей из титана. Весьма ограниченное использование титана в артиллерии при большом размахе исследований объясняется его высокой стоимостью.

Были исследованы различные  детали артиллерийского оборудования с точки зрения возможности замены титаном обычных материалов при условии снижения цен на титан. Главное внимание уделялось деталям, для которых существенно снижение веса (детали, переносимые вручную и перевозимые по воздуху).

Опорная плита миномета, изготовленная из титана вместо стали. Путем такой замены и после некоторой переделки вместо стальной плиты из двух половинок общим весом 22 кг удалось создать одну деталь весом 11 кг. Благодаря такой замене можно уменьшить число обслуживающего персонала с трех человек до двух. Рассматривается возможность применения титана для изготовления орудийных пламегасителей.

Проходят испытания  изготовленные из титана орудийные  станки, крестовины лафетов и цилиндры противооткатных приспособлений. Широкое применение титан может получить при производстве управляемых снарядов и ракет.

Проведенные первые исследования титана и его сплавов показали возможность изготовления из них  броневых плит. Замена стальной брони (толщиной 12,7 мм) титановой броней одинаковой снарядостойкости (толщиной 16 мм) позволяет получить, по данным этих исследований, экономию в весе до 25%.

Сплавы титана повышенного  качества позволяют надеяться на возможность замены стальных плит титановыми равной толщины, что дает экономию в  весе до 44%. Промышленное применение титана позволит обеспечить большую маневренность, увеличит дальность перевозки и долговечность орудия. Современный уровень развития воздушного транспорта делает очевидными преимущества легких броневиков и других машин из титана. Артиллерийское ведомство намерено снарядить в будущем пехоту касками, штыками, гранатометами и ручными огнеметами, сделанными из титана. Первое применение в артиллерии титановый сплав получил для изготовления поршня некоторых автоматических орудий.

Транспорт. Многие из тех выгод, которые сулит использование титана при производстве бронетанковой материальной части, относятся и к транспортным средствам.

Замена конструкционных  материалов, потребляемых в настоящее  время предприятиями транспортного  машиностроения, титаном должна привести к снижению расхода топлива, росту полезной грузоподъемности, повышению предела усталости деталей кривошипно-шатунных механизмов и т. п. На железных дорогах исключительно важно снизить мертвый груз. Существенное уменьшение общего веса подвижного состава за счет применения титана позволит сэкономить в тяге, уменьшить габариты шеек и букс.

Важное значение вес  имеет и для прицепных автотранспортных средств. Здесь замена стали титаном  при производстве осей и колес  также позволила бы увеличить полезную грузоподъемность.

Все эти возможности  можно было бы реализовать при  снижении цены титана с 15 до 2—3 долларов за фунт титановых полуфабрикатов.

В области хирургии титан  оказался лучше виталлиума и нержавеющих  сталей. Присутствие титана в организме вполне допустимо. Пластинка и винты из титана для крепления костей находились в организме животного несколько месяцев, причем имело место прорастание кости в нитки резьбы винтов и в отверстие пластинки.

Преимущество титана заключается также в том, что на пластине образуется мышечная ткань.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Подводя итоги, можно  сделать следующий вывод: в настоящее  время цветные металлы и сплавы на их основе находят весьма широкое  применение. Наибольшее применение получили сплавы на основе меди, алюминия, магния. Указанные металлы в чистом виде в промышленности не применяют, но технически чистые, содержащие небольшое количество примесей, используют достаточно часто.

Титан - малопрочный серебристо-серый  металл. В чистом виде в технике  не применяется. Введение в титан различных компонентов позволяет получать требуемые свойства сплавов.

Применяют также литейные титановые сплавы, обеспечивающие высокую  плотность отливок. Эти сплавы дают малую линейную усадку, не подвержены образованию трещин в горячем состоянии, что позволяет изготовлять отливки сложной формы.

Плавка и разливка титановых сплавов производится в защитной атмосфере и вакууме.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Моряков, О.С. Материаловедение / О.С. Моряков. – М.: Академия, 2010. – 240 с.
2. Стуканов, В.А. Материаловедение / В.А. Стуканов. – М.: Инфра – М, 2010. – 368 с.
3. Черепахин А.А. Материаловедение / А.А. Черепахин. – М.: Академия, 2011. – 256 с.
4. Чернышов, Е.А. Литейные сплавы и их зарубежные аналоги / Е.А. Чернышов. – М.: Машиностроение, 2006. – 336 с.
5. Бокштейн, Б.З. Строение и свойства металлических сплавов / Б.З. Бокштейн. – М.: Металлургия, 1971. – 496 с.