टाइटेनियम की खोज किस वर्ष हुई थी? भौतिक और यांत्रिक गुण

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PerfectMetal अन्य धातुओं के साथ टाइटेनियम स्क्रैप खरीदता है। कंपनी का कोई भी स्क्रैप मेटल कलेक्शन पॉइंट आपसे टाइटेनियम, टाइटेनियम मिश्र धातु उत्पाद, टाइटेनियम शेविंग्स आदि स्वीकार करेगा। धातु संग्रह बिंदुओं को स्क्रैप करने के लिए टाइटेनियम कहां मिलता है? सब कुछ बहुत सरल है, इस धातु ने औद्योगिक उद्देश्यों और मानव जीवन दोनों में बहुत व्यापक अनुप्रयोग पाया है। आज इस धातु का उपयोग अंतरिक्ष और सैन्य रॉकेट के निर्माण में किया जाता है, इसका बहुत अधिक उपयोग विमान निर्माण में भी किया जाता है। टाइटेनियम का उपयोग मजबूत और हल्के जहाजों के निर्माण के लिए किया जाता है। रासायनिक उद्योग, गहने, चिकित्सा उद्योग में टाइटेनियम के बहुत व्यापक उपयोग का उल्लेख नहीं है। और यह सब इस तथ्य के कारण है कि टाइटेनियम और इसके मिश्र धातुओं में कई अद्वितीय गुण हैं।

टाइटेनियम - विवरण और गुण

पृथ्वी की पपड़ी, जैसा कि ज्ञात है, कई रासायनिक तत्वों से संतृप्त है। उनमें से सबसे आम टाइटेनियम है। हम कह सकते हैं कि यह पृथ्वी के सबसे आम रासायनिक तत्वों के शीर्ष में 10 वें स्थान पर है। टाइटेनियम एक चांदी-सफेद धातु है, जो कई आक्रामक वातावरणों के लिए प्रतिरोधी है, कई शक्तिशाली एसिड में ऑक्सीकरण के अधीन नहीं है, केवल उच्च सांद्रता में हाइड्रोफ्लोरिक, ऑर्थोफोस्फोरिक सल्फ्यूरिक एसिड अपवाद हैं। अपने शुद्ध रूप में टाइटेनियम अपेक्षाकृत युवा है, इसे केवल 1925 में प्राप्त किया गया था।

टाइटेनियम को उसके शुद्ध रूप में कवर करने वाली ऑक्साइड फिल्म इस धातु को जंग से बहुत विश्वसनीय सुरक्षा प्रदान करती है। टाइटेनियम को इसकी कम तापीय चालकता के लिए भी महत्व दिया जाता है, तुलना के लिए - टाइटेनियम एल्यूमीनियम की तुलना में 13 गुना खराब गर्मी का संचालन करता है, लेकिन बिजली की चालकता के साथ, विपरीत सच है - टाइटेनियम में बहुत अधिक प्रतिरोध है। फिर भी टाइटेनियम की सबसे महत्वपूर्ण विशिष्ट विशेषता इसकी विशाल शक्ति है। फिर, अगर हम इसकी तुलना अब शुद्ध लोहे से करें, तो टाइटेनियम इसकी ताकत से दोगुना है!

टाइटेनियम मिश्र

टाइटेनियम मिश्र धातुओं में भी उत्कृष्ट गुण होते हैं, जिनमें से, जैसा कि आपने अनुमान लगाया होगा, ताकत पहले स्थान पर है। एक संरचनात्मक सामग्री के रूप में, टाइटेनियम केवल बेरिलियम मिश्र धातुओं की ताकत से नीच है। हालांकि, टाइटेनियम मिश्र धातुओं का एक निर्विवाद लाभ घर्षण और पहनने के लिए उनका उच्च प्रतिरोध है और साथ ही, पर्याप्त लचीलापन है।

टाइटेनियम मिश्र सक्रिय एसिड, लवण, हाइड्रॉक्साइड की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए प्रतिरोधी हैं। ये मिश्र धातु उच्च-तापमान प्रभावों से डरते नहीं हैं, यही वजह है कि जेट इंजन टर्बाइन टाइटेनियम और इसके मिश्र धातुओं से बने होते हैं, और सामान्य तौर पर इनका व्यापक रूप से रॉकेट विज्ञान और विमानन उद्योग में उपयोग किया जाता है।

टाइटेनियम का उपयोग कहाँ किया जाता है

टाइटेनियम का उपयोग किया जाता है जहां विभिन्न प्रकार के नकारात्मक प्रभावों के लिए अधिकतम प्रतिरोध के साथ एक बहुत ही टिकाऊ सामग्री की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, आक्रामक तरल पदार्थों के परिवहन के लिए पंपों, टैंकों और पाइपलाइनों के उत्पादन के लिए रासायनिक उद्योग में टाइटेनियम मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है। चिकित्सा में, टाइटेनियम का उपयोग प्रोस्थेटिक्स के लिए किया जाता है और मानव शरीर के साथ उत्कृष्ट जैविक संगतता है। इसके अलावा, टाइटेनियम और निकल के एक मिश्र धातु - नितिनोल - में एक "मेमोरी" होती है, जो इसे आर्थोपेडिक सर्जरी में उपयोग करने की अनुमति देती है। धातु विज्ञान में, टाइटेनियम एक मिश्र धातु तत्व के रूप में कार्य करता है, जिसे कुछ प्रकार के स्टील की संरचना में पेश किया जाता है।

कम तापमान के प्रभाव में प्लास्टिसिटी और ताकत के संरक्षण के कारण, धातु का उपयोग क्रायोजेनिक तकनीक में किया जाता है। विमान और रॉकेट निर्माण में, टाइटेनियम को इसकी गर्मी प्रतिरोध के लिए महत्व दिया जाता है, और एल्यूमीनियम और वैनेडियम के साथ इसका मिश्र धातु यहां सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है: यह इससे विमान और जेट इंजन के लिए पुर्जे बनाए जाते हैं।

बदले में, टाइटेनियम मिश्र धातुओं का उपयोग धातु उत्पादों के निर्माण के लिए जहाज निर्माण में किया जाता है, जिसमें संक्षारण प्रतिरोध में वृद्धि होती है। लेकिन इसके औद्योगिक उपयोग के अलावा, टाइटेनियम का उपयोग गहनों और सहायक उपकरण के लिए कच्चे माल के रूप में किया जाता है, क्योंकि यह पॉलिशिंग या एनोडाइजिंग जैसे प्रसंस्करण विधियों के लिए अच्छी तरह से उधार देता है। विशेष रूप से, घड़ी के मामले और गहने इससे डाले जाते हैं।

विभिन्न यौगिकों की संरचना में टाइटेनियम का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। उदाहरण के लिए, टाइटेनियम डाइऑक्साइड का उपयोग पेंट में किया जाता है, कागज और प्लास्टिक के उत्पादन में उपयोग किया जाता है, और टाइटेनियम नाइट्राइड उपकरणों के लिए एक सुरक्षात्मक कोटिंग के रूप में कार्य करता है। इस तथ्य के बावजूद कि टाइटेनियम को भविष्य की धातु कहा जाता है, इस स्तर पर इसका दायरा उत्पादन की उच्च लागत से गंभीर रूप से सीमित है।

तालिका नंबर एक

औद्योगिक टाइटेनियम मिश्र धातुओं की रासायनिक संरचना।
मिश्र धातु प्रकार	मिश्र धातु ग्रेड	रासायनिक संरचना,% (बाकी Ti है)
		अली	वी	एमओ	एम.एन.	करोड़	सि	अन्य तत्व
ए	बीटी5 वीटी5-1	4,3-6,2 4,5-6,0	— —	— —	— —	— —	— —	— 2-3Sn
छद्म-ए	ओटी4-0 ओटी4-1 ओटी4 बीटी20 डब्ल्यूटी18	0,2-1,4 1,0-2,5 3,5-5,0 6,0-7,5 7,2-8,2	— — — 0,8-1,8 —	— — — 0,5-2,0 0,2-1,0	0,2-1,3 0,7-2,0 0,8-2,0 — —	— — — — —	— — — — 0,18-0,5	— — — 1.5-2.5Zr 0.5-1.5Nb 10-12Zr
ए+बी	VT6S बीटी6 बीटी8 बीटी9 वीटी3-1 बीटी14 बीटी16 बीटी 22	5,0-6,5 5,5-7,0 6,0-7,3 5,8-7,0 5,5-7,0 4,5-6,3 1,6-3,0 4,0-5,7	3,5-4,5 4,2-6,0 — — — 0,9-1,9 4,0-5,0 4,0-5,5	— — 2,8-3,8 2,8-3,8 2,0-3,0 2,5-3,8 4,5-5,5 4,5-5,0	— — — — — — — —	— — — — 1,0-2,5 — — 0,5-2,0	— — 0,20-0,40 0,20-0,36 0,15-0,40 — — —	— — — 0.8-2.5Zr 0.2-0.7Fe — — 0.5-1.5Fe
बी	बीटी15	2,3-3,6	—	6,8-8,0	—	9,5-11,0	—	1.0Zr

टाइटेनियम। रासायनिक तत्व, प्रतीकटीआई (अव्य। टाइटेनियम, 1795 में खोजा गया) वर्ष और इसका नाम ग्रीक महाकाव्य टाइटन के नायक के नाम पर रखा गया है) . एक सीरियल नंबर है 22, परमाणु भार 47.90, घनत्व 4.5 g/cm3, गलनांक 1668° सी, क्वथनांक 3300 डिग्री सेल्सियस

टाइटेनियम 70 से अधिक खनिजों का हिस्सा है और सबसे आम तत्वों में से एक है - पृथ्वी की पपड़ी में इसकी सामग्री लगभग 0.6% है। दिखने में टाइटेनियम स्टील के समान है। शुद्ध धातु नमनीय होती है और इसे दबाव से आसानी से बनाया जा सकता है।

टाइटेनियम दो संशोधनों में मौजूद है: एक संशोधन के रूप में 882°С तकα एक हेक्सागोनल घनी पैक क्रिस्टल जाली के साथ, और 882 डिग्री सेल्सियस से ऊपर, संशोधन स्थिर हैβ एक शरीर केंद्रित घन जाली के साथ।

टाइटेनियम कम घनत्व और उच्च संक्षारण प्रतिरोध के साथ उच्च शक्ति को जोड़ती है। इसके कारण, कई मामलों में स्टील जैसी बुनियादी संरचनात्मक सामग्री पर इसका महत्वपूर्ण लाभ होता है।और एल्यूमीनियम . बहुत कम घनत्व और बेहतर संक्षारण प्रतिरोध के साथ कई टाइटेनियम मिश्र धातु स्टील से दोगुने मजबूत होते हैं। हालांकि, कम तापीय चालकता के कारण, बड़े तापमान अंतर की परिस्थितियों में काम करने वाली संरचनाओं और भागों के लिए और थर्मल थकान पर काम करते समय इसका उपयोग करना मुश्किल है। एक संरचनात्मक सामग्री के रूप में टाइटेनियम के नुकसान में सामान्य लोच का अपेक्षाकृत कम मापांक शामिल है।

यांत्रिक गुण धातु की शुद्धता और पिछले यांत्रिक और गर्मी उपचार पर अत्यधिक निर्भर हैं। उच्च शुद्धता वाले टाइटेनियम में अच्छे प्लास्टिक गुण होते हैं।

टाइटेनियम की एक विशिष्ट संपत्ति गैसों - ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और हाइड्रोजन को सक्रिय रूप से अवशोषित करने की क्षमता है। ये गैसें टाइटेनियम में ज्ञात सीमा तक घुल जाती हैं। पहले से ही ऑक्सीजन और नाइट्रोजन की छोटी अशुद्धियाँ टाइटेनियम के प्लास्टिक गुणों को कम कर देती हैं। हाइड्रोजन का थोड़ा सा मिश्रण (0.01-0.005%) टाइटेनियम की भंगुरता को स्पष्ट रूप से बढ़ाता है।

टाइटेनियम सामान्य तापमान पर हवा में स्थिर है। 400-550 . तक गरम होने पर° धातु के साथ एक ऑक्साइड-नाइट्राइड फिल्म के साथ कवर किया जाता है, जो धातु पर मजबूती से रहता है और इसे आगे ऑक्सीकरण से बचाता है। उच्च तापमान पर, टाइटेनियम में ऑक्सीजन के ऑक्सीकरण और विघटन की दर बढ़ जाती है।

टाइटेनियम 600 . से ऊपर के तापमान पर नाइट्रोजन के साथ परस्पर क्रिया करता है° सी नाइट्राइड फिल्म के गठन के साथ (टीआईएन) और टाइटेनियम में नाइट्रोजन के ठोस समाधान। टाइटेनियम नाइट्राइड में उच्च कठोरता होती है और 2950 . पर पिघलती हैडिग्री सेल्सियस

टाइटेनियम ठोस समाधान और संकर बनाने के लिए हाइड्रोजन को अवशोषित करता है(टीआईएच और टीआईएच 2) . ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के विपरीत, लगभग सभी अवशोषित हाइड्रोजन को टाइटेनियम से 1000-1200 . पर वैक्यूम में गर्म करके हटाया जा सकता हैडिग्री सेल्सियस

कार्बन और कार्बनयुक्त गैसें (सीओ, सीएच 4) उच्च तापमान पर टाइटेनियम के साथ प्रतिक्रिया करें (1000 . से अधिक)° सी) कठोर और दुर्दम्य टाइटेनियम कार्बाइड के गठन के साथटिक (गलनांक 3140डिग्री सेल्सियस ) कार्बन की अशुद्धता टाइटेनियम के यांत्रिक गुणों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है।

फ्लोरीन, क्लोरीन, ब्रोमीन और आयोडीन अपेक्षाकृत कम तापमान (100-200 .) पर टाइटेनियम के साथ परस्पर क्रिया करते हैं° से)। इस मामले में, वाष्पशील टाइटेनियम हैलाइड बनते हैं।

टाइटेनियम के यांत्रिक गुण, अन्य धातुओं की तुलना में काफी हद तक, भार के आवेदन की दर पर निर्भर करते हैं। इसलिए, टाइटेनियम का यांत्रिक परीक्षण अन्य संरचनात्मक सामग्रियों के परीक्षण की तुलना में अधिक कड़ाई से विनियमित और निश्चित परिस्थितियों में किया जाना चाहिए।

200-300 . की सीमा में एनीलिंग करने पर टाइटेनियम की प्रभाव शक्ति काफी बढ़ जाती है° सी, अन्य गुणों में कोई उल्लेखनीय परिवर्तन नहीं देखा गया है। टाइटेनियम की प्लास्टिसिटी में सबसे बड़ी वृद्धि पॉलीमॉर्फिक परिवर्तन के तापमान से अधिक तापमान और बाद में तड़के से शमन के बाद हासिल की जाती है।

शुद्ध टाइटेनियम गर्मी प्रतिरोधी सामग्री से संबंधित नहीं है, क्योंकि बढ़ते तापमान के साथ इसकी ताकत तेजी से घट जाती है।

टाइटेनियम की एक महत्वपूर्ण विशेषता वायुमंडलीय गैसों और हाइड्रोजन के साथ ठोस समाधान बनाने की इसकी क्षमता है। जब टाइटेनियम को हवा में गर्म किया जाता है, तो इसकी सतह पर, सामान्य पैमाने के अलावा, एक परत बनती है, जिसमें एक ठोस घोल होता हैα-Ti (अल्फाइट परत), ऑक्सीजन द्वारा स्थिर, जिसकी मोटाई तापमान और हीटिंग की अवधि पर निर्भर करती है। इस परत में मुख्य धातु परत की तुलना में उच्च परिवर्तन तापमान होता है, और भागों या अर्द्ध-तैयार उत्पादों की सतह पर इसके गठन से भंगुर फ्रैक्चर हो सकता है।

टाइटेनियम और टाइटेनियम-आधारित मिश्र धातुओं को हवा में उच्च संक्षारण प्रतिरोध की विशेषता है, प्राकृतिक ठंडे और गर्म ताजे पानी में, समुद्र के पानी में (समुद्र के पानी के संपर्क के 10 वर्षों के लिए टाइटेनियम प्लेट पर जंग का एक निशान नहीं दिखाई दिया), साथ ही साथ जैसे क्षार विलयनों, अकार्बनिक लवणों, कार्बनिक अम्लों और यौगिकों को उबालने पर भी। टाइटेनियम क्रोमियम-निकल स्टेनलेस स्टील के संक्षारण प्रतिरोध में समान है। स्टेनलेस स्टील और कॉपर-निकल मिश्र धातुओं के संपर्क में आने पर यह समुद्र के पानी में नहीं बनता है। टाइटेनियम के उच्च संक्षारण प्रतिरोध को इसकी सतह पर घने सजातीय फिल्म के निर्माण द्वारा समझाया गया है, जो धातु को पर्यावरण के साथ आगे की बातचीत से बचाता है। तो, तनु मेंसल्फ्यूरिक एसिड (5% तक) टाइटेनियम कमरे के तापमान पर स्थिर है। एसिड की सांद्रता बढ़ने के साथ जंग की दर बढ़ जाती है, अधिकतम 40% तक पहुंच जाती है, फिर न्यूनतम 60% तक कम हो जाती है, 80% पर दूसरी अधिकतम तक पहुंच जाती है, और फिर फिर से घट जाती है।

तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल में (5-10%) कमरे के तापमान पर, टाइटेनियम काफी स्थिर है। जैसे-जैसे एसिड की सांद्रता और तापमान बढ़ता है, टाइटेनियम की जंग दर तेजी से बढ़ती है। हाइड्रोक्लोरिक एसिड में टाइटेनियम के क्षरण को ऑक्सीकरण एजेंटों की थोड़ी मात्रा के अतिरिक्त कम किया जा सकता है।(HNO 3, KMnO 4, K 2 CrO 4, तांबे, लोहे के लवण)। टाइटेनियम हाइड्रोफ्लोरिक एसिड में अत्यधिक घुलनशील है। ठंड में क्षार समाधान (20% तक सांद्रता) में और गर्म होने पर टाइटेनियम स्थिर होता है।

एक संरचनात्मक सामग्री के रूप में, टाइटेनियम का व्यापक रूप से विमानन, रॉकेट प्रौद्योगिकी, जहाजों के निर्माण में, उपकरण बनाने और मैकेनिकल इंजीनियरिंग में उपयोग किया जाता है। टाइटेनियम और इसके मिश्र धातु उच्च तापमान पर उच्च शक्ति विशेषताओं को बनाए रखते हैं और इसलिए उच्च तापमान हीटिंग के अधीन भागों के निर्माण के लिए सफलतापूर्वक उपयोग किया जा सकता है। तो, विमान के बाहरी हिस्से (इंजन नैकलेस, एलेरॉन, पतवार) और कई अन्य घटक और हिस्से इसके मिश्र धातुओं से बने होते हैं - इंजन से लेकर बोल्ट और नट्स तक। उदाहरण के लिए, यदि किसी एक इंजन में स्टील के बोल्ट को टाइटेनियम से बदल दिया जाता है, तो इंजन का द्रव्यमान लगभग 100 किलोग्राम कम हो जाएगा।

टाइटेनियम ऑक्साइड का उपयोग टाइटेनियम को सफेद बनाने के लिए किया जाता है। इस तरह की सफेदी एक सतह को सीसा या जस्ता सफेदी की समान मात्रा से कई गुना बड़ी पेंट कर सकती है। इसके अलावा, टाइटेनियम सफेद जहरीला नहीं है। टाइटेनियम का व्यापक रूप से धातु विज्ञान में उपयोग किया जाता है, जिसमें स्टेनलेस और गर्मी प्रतिरोधी स्टील्स में मिश्र धातु तत्व शामिल है। एल्यूमीनियम, निकल और तांबे के मिश्र धातुओं में टाइटेनियम के अतिरिक्त उनकी ताकत बढ़ाते हैं। यह उपकरणों को काटने के लिए कठोर मिश्र धातुओं का एक अभिन्न अंग है, और टाइटेनियम मिश्र धातुओं से बने शल्य चिकित्सा उपकरण भी सफल होते हैं। टाइटेनियम डाइऑक्साइड का उपयोग वेल्डिंग इलेक्ट्रोड को कोट करने के लिए किया जाता है। टाइटेनियम टेट्राक्लोराइड (टेट्राक्लोराइड) का उपयोग सैन्य मामलों में धूम्रपान स्क्रीन बनाने के लिए किया जाता है, और मयूर काल में वसंत के ठंढों के दौरान पौधों को धूमिल करने के लिए किया जाता है।

इलेक्ट्रिकल और रेडियो इंजीनियरिंग में, पाउडर टाइटेनियम का उपयोग गैस अवशोषक के रूप में किया जाता है - जब 500 डिग्री सेल्सियस तक गरम किया जाता है, तो टाइटेनियम सख्ती से गैसों को अवशोषित करता है और इस तरह बंद मात्रा में एक उच्च वैक्यूम प्रदान करता है।

टाइटेनियम कुछ मामलों में रासायनिक उद्योग और जहाज निर्माण में एक अनिवार्य सामग्री है। आक्रामक तरल पदार्थ को पंप करने के उद्देश्य से, संक्षारक वातावरण में काम करने वाले हीट एक्सचेंजर्स, विभिन्न भागों को एनोडाइजिंग में उपयोग किए जाने वाले निलंबन उपकरण इससे बनाए जाते हैं। टाइटेनियम इलेक्ट्रोलाइट्स और अन्य इलेक्ट्रोप्लेटिंग तरल पदार्थों में निष्क्रिय है और इसलिए इलेक्ट्रोप्लेटिंग बाथ के विभिन्न भागों के निर्माण के लिए उपयुक्त है। यह निकल-कोबाल्ट संयंत्रों के लिए हाइड्रोमेटेलर्जिकल उपकरण के निर्माण में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, क्योंकि इसमें उच्च तापमान और दबाव पर निकल और कोबाल्ट स्लरी के संपर्क में जंग और क्षरण के लिए उच्च प्रतिरोध होता है।

ऑक्सीकरण वातावरण में टाइटेनियम सबसे स्थिर है। मीडिया को कम करने में, सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्म के विनाश के कारण टाइटेनियम बहुत जल्दी खराब हो जाता है।

तकनीकी टाइटेनियम और इसके मिश्र धातु दबाव उपचार के सभी ज्ञात तरीकों के लिए खुद को उधार देते हैं। उन्हें ठंडे और गर्म राज्यों में घुमाया जा सकता है, मुद्रांकित, क्रिम्प्ड, डीप-ड्रॉ, फ्लेयर्ड। टाइटेनियम और इसके मिश्र धातुओं से छड़, छड़, स्ट्रिप्स, विभिन्न लुढ़का हुआ प्रोफाइल, सीमलेस पाइप, तार और पन्नी प्राप्त की जाती है।

टाइटेनियम का विरूपण प्रतिरोध संरचनात्मक स्टील्स या तांबे और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की तुलना में अधिक है। टाइटेनियम और इसके मिश्र धातुओं को ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स की तरह ही दबाव से संसाधित किया जाता है। अक्सर, टाइटेनियम 800-1000 डिग्री सेल्सियस पर जाली होता है। टाइटेनियम को गैस संदूषण से बचाने के लिए, कम से कम समय में हीटिंग और दबाव उपचार किया जाता है। इस तथ्य के कारण कि तापमान> 500 डिग्री सेल्सियस पर, हाइड्रोजन टाइटेनियम और इसके मिश्र धातुओं में उच्च दर पर फैलता है, ऑक्सीकरण वातावरण में हीटिंग किया जाता है।

टाइटेनियम और इसके मिश्र धातुओं ने ऑस्टेनिटिक ग्रेड स्टेनलेस स्टील्स के समान मशीनीकरण को कम कर दिया है। सभी प्रकार की कटिंग के साथ, सबसे सफल परिणाम कम गति और कट की बड़ी गहराई के साथ-साथ उच्च गति वाले स्टील्स या कार्बाइड से बने कटिंग टूल्स का उपयोग करते समय प्राप्त किए जाते हैं। उच्च तापमान पर टाइटेनियम की उच्च रासायनिक गतिविधि के कारण, इसे निष्क्रिय गैसों (हीलियम, आर्गन) के वातावरण में वेल्डेड किया जाता है। इसी समय, न केवल पिघली हुई वेल्ड धातु को वातावरण और गैसों के साथ बातचीत से बचाना आवश्यक है, बल्कि उत्पादों के सभी अत्यधिक गर्म भागों को वेल्डेड किया जाना है।

टाइटेनियम और इसके मिश्र धातुओं से ढलाई के उत्पादन में कुछ तकनीकी कठिनाइयाँ उत्पन्न होती हैं।

टाइटेनियम आवधिक प्रणाली के द्वितीयक उपसमूह के समूह IV का एक तत्व है, क्रम संख्या 22, परमाणु भार 47.9। रासायनिक चिन्ह - Ti. टाइटन की खोज 1795 में की गई थी और इसका नाम ग्रीक महाकाव्य टाइटन के नायक के नाम पर रखा गया था। यह 70 से अधिक खनिजों का हिस्सा है और सामान्य तत्वों में से एक है - पृथ्वी की पपड़ी में इसकी सामग्री लगभग 0.6% है। यह एक चांदी जैसी सफेद धातु है। इसका गलनांक 1665°C होता है। 20 - 100 डिग्री सेल्सियस की सीमा में टाइटेनियम के रैखिक विस्तार का गुणांक 8.3×10 -6 डिग्री -1 है, और तापीय चालकता l = 15.4 W/(m×K)। यह दो बहुरूपी संशोधनों में मौजूद है: एक संशोधन के रूप में 882 डिग्री सेल्सियस तक, जिसमें मापदंडों के साथ एक हेक्सागोनल क्लोज-पैक क्रिस्टल जाली है लेकिन= 2.95 और से= 4.86 ; और इस तापमान से ऊपर, शरीर-केंद्रित घन जाली के साथ बी-परिवर्तन स्थिर है ( लेकिन= 3.31 )।

धातु कम घनत्व r = 4.5 g/cm 3 और उच्च संक्षारण प्रतिरोध के साथ महान शक्ति को जोड़ती है। इसके कारण, कई मामलों में स्टील और एल्यूमीनियम जैसी बुनियादी संरचनात्मक सामग्रियों पर इसका महत्वपूर्ण लाभ होता है। हालांकि, कम तापीय चालकता के कारण, बड़े तापमान अंतर की परिस्थितियों में काम करने वाली संरचनाओं और भागों के लिए और थर्मल थकान के लिए सेवा करते समय इसका उपयोग करना मुश्किल है। धातु ऊंचे और कमरे के तापमान दोनों पर रेंगना प्रदर्शित करती है। एक संरचनात्मक सामग्री के रूप में टाइटेनियम के नुकसान में सामान्य लोच का अपेक्षाकृत कम मापांक शामिल है।

उच्च शुद्धता धातु में प्लास्टिक के अच्छे गुण होते हैं। अशुद्धियों के प्रभाव में, इसकी प्लास्टिसिटी नाटकीय रूप से बदल जाती है। टाइटेनियम में ऑक्सीजन अच्छी तरह से घुल जाती है और कम सांद्रता वाले क्षेत्र में पहले से ही इस विशेषता को बहुत कम कर देती है। नाइट्रोजन मिलाने पर धातु के प्लास्टिक गुण भी कम हो जाते हैं। 0.2% से अधिक की नाइट्रोजन सामग्री पर, टाइटेनियम का भंगुर फ्रैक्चर होता है। इसी समय, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन धातु के अस्थायी प्रतिरोध और धीरज को बढ़ाते हैं। इस संबंध में, वे उपयोगी अशुद्धियाँ हैं।

हाइड्रोजन एक हानिकारक अशुद्धता है। यह हाइड्राइड्स के निर्माण के कारण बहुत कम सांद्रता पर भी टाइटेनियम की प्रभाव शक्ति को नाटकीय रूप से कम कर देता है। सांद्रता की एक विस्तृत श्रृंखला में धातु की ताकत विशेषताओं पर हाइड्रोजन का ध्यान देने योग्य प्रभाव नहीं होता है।

शुद्ध टाइटेनियम गर्मी प्रतिरोधी सामग्री से संबंधित नहीं है, क्योंकि बढ़ते तापमान के साथ इसकी ताकत तेजी से घट जाती है।

धातु की एक महत्वपूर्ण विशेषता वायुमंडलीय गैसों और हाइड्रोजन के साथ ठोस समाधान बनाने की क्षमता है। जब टाइटेनियम को हवा में गर्म किया जाता है, तो इसकी सतह पर, सामान्य पैमाने के अलावा, एक परत बनती है, जिसमें ऑक्सीजन द्वारा स्थिर a-Ti (alfited) पर आधारित एक ठोस घोल होता है, जिसकी मोटाई तापमान पर निर्भर करती है और हीटिंग की अवधि। इसमें मुख्य धातु परत की तुलना में उच्च परिवर्तन तापमान होता है, और भागों या अर्द्ध-तैयार उत्पादों की सतह पर इसका गठन भंगुर फ्रैक्चर का कारण बन सकता है।

टाइटेनियम को हवा, प्राकृतिक ठंड, गर्म ताजे और समुद्री पानी, क्षार समाधान, अकार्बनिक और कार्बनिक अम्लों के लवण और यौगिकों में महत्वपूर्ण संक्षारण प्रतिरोध की विशेषता है, यहां तक ​​​​कि उबालने पर भी। यह सल्फ्यूरिक, हाइड्रोक्लोरिक (5% तक), सभी सांद्रता के नाइट्रिक (धूमकेतु को छोड़कर), एसिटिक और लैक्टिक एसिड, क्लोराइड और एक्वा रेजिया को पतला करने के लिए प्रतिरोधी है। टाइटेनियम के उच्च संक्षारण प्रतिरोध को इसकी सतह पर घने सजातीय सुरक्षात्मक फिल्म के निर्माण द्वारा समझाया गया है, जिसकी संरचना पर्यावरण और इसके गठन की स्थितियों पर निर्भर करती है। ज्यादातर मामलों में, यह डाइऑक्साइड है - TiO2। कुछ शर्तों के तहत, हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ बातचीत करने वाली धातु को हाइड्राइड - TiH 2 की एक सुरक्षात्मक परत के साथ कवर किया जा सकता है। टाइटेनियम cavitation जंग और तनाव जंग के लिए प्रतिरोधी है।

एक संरचनात्मक सामग्री के रूप में टाइटेनियम के औद्योगिक उपयोग की शुरुआत पिछली शताब्दी के चालीसवें दशक में हुई थी। इस क्षमता में, टाइटेनियम विमानन, रॉकेट प्रौद्योगिकी, जहाजों के निर्माण में, उपकरण बनाने और मैकेनिकल इंजीनियरिंग में सबसे बड़ा अनुप्रयोग पाता है। यह ऊंचे तापमान पर उच्च शक्ति विशेषताओं को बरकरार रखता है और इसलिए उच्च तापमान हीटिंग के अधीन भागों के निर्माण के लिए सफलतापूर्वक उपयोग किया जाता है।

वर्तमान में, टाइटेनियम का व्यापक रूप से धातु विज्ञान में उपयोग किया जाता है, जिसमें स्टेनलेस और गर्मी प्रतिरोधी स्टील्स में एक मिश्र धातु तत्व शामिल है। एल्यूमीनियम, निकल और तांबे के मिश्र धातुओं में टाइटेनियम के अतिरिक्त उनकी ताकत बढ़ाते हैं। यह उपकरण काटने के लिए कठोर मिश्र धातुओं का एक अभिन्न अंग है। टाइटेनियम डाइऑक्साइड का उपयोग वेल्डिंग इलेक्ट्रोड को कोट करने के लिए किया जाता है। टाइटेनियम टेट्राक्लोराइड का इस्तेमाल सेना में स्मोक स्क्रीन बनाने के लिए किया जाता है।

इलेक्ट्रिकल और रेडियो इंजीनियरिंग में, पाउडर टाइटेनियम का उपयोग गैस अवशोषक के रूप में किया जाता है - जब 500 डिग्री सेल्सियस तक गरम किया जाता है, तो यह गैसों को सख्ती से अवशोषित करता है और इस तरह बंद मात्रा में एक उच्च वैक्यूम प्रदान करता है। इस संबंध में, इसका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक लैंप भागों के निर्माण के लिए किया जाता है।

टाइटेनियम कुछ मामलों में रासायनिक उद्योग और जहाज निर्माण में एक अनिवार्य सामग्री है। आक्रामक तरल पदार्थ को पंप करने के उद्देश्य से, संक्षारक वातावरण में काम करने वाले हीट एक्सचेंजर्स, विभिन्न भागों को एनोडाइजिंग में उपयोग किए जाने वाले निलंबन उपकरण इससे बनाए जाते हैं। टाइटेनियम इलेक्ट्रोलाइट्स और अन्य इलेक्ट्रोप्लेटिंग तरल पदार्थों में निष्क्रिय है और इसलिए विभिन्न इलेक्ट्रोप्लेटिंग स्नान भागों के उत्पादन के लिए उपयुक्त है। यह निकल-कोबाल्ट संयंत्रों के लिए हाइड्रोमेटेलर्जिकल उपकरण के निर्माण में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, क्योंकि इसमें उच्च तापमान और दबाव पर निकल और कोबाल्ट कीचड़ के संपर्क में जंग और क्षरण के लिए उच्च प्रतिरोध होता है।

ऑक्सीकरण वातावरण में टाइटेनियम सबसे स्थिर है। वातावरण को कम करने में, सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्म के विनाश के कारण यह बहुत जल्दी खराब हो जाता है।

विभिन्न तत्वों के साथ टाइटेनियम मिश्र धातु व्यावसायिक रूप से शुद्ध धातु की तुलना में अधिक आशाजनक सामग्री हैं।

औद्योगिक टाइटेनियम मिश्र धातुओं के मुख्य मिश्र धातु घटक वैनेडियम, मोलिब्डेनम, क्रोमियम, मैंगनीज, तांबा, एल्यूमीनियम और टिन हैं। व्यवहार में, टाइटेनियम क्षारीय पृथ्वी तत्वों के साथ-साथ सिलिकॉन, बोरॉन, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन के अपवाद के साथ सभी धातुओं के साथ मिश्र धातु बनाता है।

टाइटेनियम के बहुरूपी परिवर्तनों की उपस्थिति, इसमें कई तत्वों की अच्छी घुलनशीलता, परिवर्तनशील घुलनशीलता वाले रासायनिक यौगिकों का निर्माण विभिन्न गुणों के साथ टाइटेनियम मिश्र धातुओं की एक विस्तृत श्रृंखला प्राप्त करना संभव बनाता है।

अन्य मिश्र धातुओं पर उनके तीन मुख्य लाभ हैं: कम विशिष्ट गुरुत्व, उच्च रासायनिक गुण और उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध। उच्च शक्ति के साथ हल्केपन का संयोजन उन्हें विमानन उद्योग के लिए विशेष स्टील्स के विकल्प के रूप में विशेष रूप से आशाजनक सामग्री बनाता है, और जहाज निर्माण और रासायनिक उद्योग के लिए महत्वपूर्ण संक्षारण प्रतिरोध बनाता है।

कई मामलों में, टाइटेनियम की उच्च लागत के बावजूद, टाइटेनियम मिश्र धातुओं का उपयोग आर्थिक रूप से व्यवहार्य है। उदाहरण के लिए, रूस में उद्यमों में से एक में उच्चतम संक्षारण प्रतिरोध वाले कास्ट टाइटेनियम पंपों के उपयोग ने प्रति पंप परिचालन लागत को 200 गुना कम करना संभव बना दिया। ऐसे कई उदाहरण हैं।

मिश्र धातु के दौरान टाइटेनियम के बहुरूपी परिवर्तनों पर मिश्र धातु तत्वों द्वारा लगाए गए प्रभाव की प्रकृति के आधार पर, सभी मिश्र धातुओं को तीन समूहों में विभाजित किया जाता है:

1) एक चरण (एल्यूमीनियम) के साथ;

2) बी-चरण (क्रोमियम, मैंगनीज, लोहा, तांबा, निकल, बेरिलियम, टंगस्टन, कोबाल्ट, वैनेडियम, मोलिब्डेनम, नाइओबियम और टैंटलम) के साथ;

3) a + b चरणों (टिन, ज़िरकोनियम जर्मेनियम) के साथ।

एल्यूमीनियम के साथ टाइटेनियम मिश्र धातु में शुद्ध या व्यावसायिक रूप से शुद्ध टाइटेनियम की तुलना में कम घनत्व और अधिक विशिष्ट शक्ति होती है। विशिष्ट ताकत के संदर्भ में, वे 400 - 500 डिग्री सेल्सियस की सीमा में कई स्टेनलेस और गर्मी प्रतिरोधी स्टील्स को पार करते हैं। इन मिश्र धातुओं में कई अन्य टाइटेनियम आधारित मिश्र धातुओं की तुलना में उच्च गर्मी प्रतिरोध और बेहतर रेंगना प्रतिरोध होता है। उनके पास सामान्य लोच का एक बढ़ा हुआ मापांक भी है। मिश्र धातु उच्च तापमान पर जंग नहीं करते और थोड़ा ऑक्सीकरण करते हैं। उनके पास अच्छी वेल्डेबिलिटी है, और यहां तक ​​​​कि एक महत्वपूर्ण एल्यूमीनियम सामग्री के साथ, वेल्ड और निकट-वेल्ड क्षेत्र की सामग्री भंगुर नहीं होती है। एल्यूमीनियम के अतिरिक्त टाइटेनियम की लचीलापन कम कर देता है। एल्यूमीनियम सामग्री 7.5% से अधिक होने पर यह प्रभाव सबसे तीव्र होता है। मिश्र धातुओं में टिन मिलाने से उनकी शक्ति विशेषताओं में वृद्धि होती है। उनमें 5% एसएन तक की एकाग्रता में, प्लास्टिक के गुणों में कोई उल्लेखनीय कमी नहीं देखी गई है। इसके अलावा, मिश्र धातुओं में टिन की शुरूआत ऑक्सीकरण और रेंगने के प्रतिरोध को बढ़ाती है। 4-5% अल और 2-3% एसएन युक्त मिश्र धातु 500 डिग्री सेल्सियस तक महत्वपूर्ण यांत्रिक शक्ति बनाए रखते हैं।

मिश्र धातुओं के यांत्रिक गुणों पर ज़िरकोनियम का बहुत कम प्रभाव पड़ता है, लेकिन इसकी उपस्थिति रेंगने के प्रतिरोध में वृद्धि और दीर्घकालिक शक्ति में वृद्धि में योगदान करती है। ज़िरकोनियम टाइटेनियम मिश्र धातुओं का एक मूल्यवान घटक है।

इस प्रकार के मिश्र धातु काफी नमनीय होते हैं: वे गर्म अवस्था में लुढ़के, मुहरबंद और जाली होते हैं, आर्गन-आर्क और संपर्क वेल्डिंग द्वारा वेल्डेड होते हैं, काटने से संतोषजनक रूप से संसाधित होते हैं, केंद्रित नाइट्रिक एसिड में अच्छा संक्षारण प्रतिरोध होता है, वातावरण में, सोडियम में चक्रीय भार और समुद्री जल के तहत क्लोराइड समाधान। वे लंबी अवधि के भार के लिए 350 से 500 डिग्री सेल्सियस और अल्पकालिक भार के लिए 900 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर काम करने वाले भागों के निर्माण के लिए अभिप्रेत हैं। मिश्र धातुओं की आपूर्ति शीट, बार, स्ट्रिप्स, प्लेट, फोर्जिंग, स्टैम्पिंग, एक्सट्रूडेड सेक्शन, पाइप और तारों के रूप में की जाती है।

कमरे के तापमान पर, वे टाइटेनियम संशोधन में निहित क्रिस्टल जाली को बरकरार रखते हैं। ज्यादातर मामलों में, इन मिश्र धातुओं का उपयोग एनील्ड अवस्था में किया जाता है।

थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर बी-चरण वाले टाइटेनियम मिश्र धातुओं में एल्यूमीनियम (3.0 - 4.0%), मोलिब्डेनम (7.0 - 8.0%) और क्रोमियम (10.0 - 15.0%) युक्त सिस्टम शामिल हैं। हालांकि, यह टाइटेनियम मिश्र धातुओं के मुख्य लाभों में से एक को खो देता है - अपेक्षाकृत कम घनत्व। यही मुख्य कारण है कि इन मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है। 760 - 780 डिग्री सेल्सियस से सख्त होने और 450-480 डिग्री सेल्सियस पर उम्र बढ़ने के बाद, उनके पास 130 - 150 किग्रा / मिमी 2 का अस्थायी प्रतिरोध होता है , यह स्टील के बराबर है जिसमें s = 255 किग्रा / मिमी 2 . है . हालांकि, गर्म होने पर यह ताकत बरकरार नहीं रहती है, जो इन मिश्र धातुओं का मुख्य नुकसान है। उन्हें शीट, बार और फोर्जिंग के रूप में आपूर्ति की जाती है।

गुणों का सबसे अच्छा संयोजन मिश्र धातुओं में प्राप्त किया जाता है जिसमें ए- और बी-चरणों का मिश्रण होता है। एल्युमिनियम उनमें एक अनिवार्य घटक है। एल्यूमीनियम सामग्री न केवल उस तापमान सीमा का विस्तार करती है जिस पर ए-चरण की स्थिरता बनी रहती है, बल्कि बी-घटक की थर्मल स्थिरता भी बढ़ जाती है। के अतिरिक्त , यह धातु मिश्र धातु के घनत्व को कम करती है और इस तरह भारी मिश्र धातु तत्वों की शुरूआत से जुड़े इस पैरामीटर में वृद्धि के लिए क्षतिपूर्ति करती है। उनके पास अच्छी ताकत और लचीलापन है। उनसे चादरें, छड़ें, फोर्जिंग और स्टैम्पिंग बनाई जाती हैं। ऐसे मिश्र धातुओं के हिस्सों को एक सुरक्षात्मक वातावरण में स्पॉट, बट और आर्गन-आर्क वेल्डिंग द्वारा जोड़ा जा सकता है। उन्हें संतोषजनक ढंग से मशीनीकृत किया जा सकता है, नम वातावरण और समुद्र के पानी में उच्च संक्षारण प्रतिरोध होता है, और अच्छी थर्मल स्थिरता होती है।

कभी-कभी, एल्यूमीनियम और मोलिब्डेनम के अलावा, मिश्र धातुओं में थोड़ी मात्रा में सिलिकॉन मिलाया जाता है। यह इस तथ्य में योगदान देता है कि गर्म अवस्था में मिश्र धातु खुद को रोलिंग, स्टैम्पिंग और फोर्जिंग के लिए अच्छी तरह से उधार देते हैं, और रेंगने के प्रतिरोध को भी बढ़ाते हैं।

टाइटेनियम कार्बाइड TiC और इस पर आधारित मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। टाइटेनियम कार्बाइड में उच्च कठोरता और बहुत उच्च गलनांक होता है, जो इसके आवेदन के मुख्य क्षेत्रों को निर्धारित करता है। यह लंबे समय से उपकरण काटने और मरने के लिए कठोर मिश्र धातुओं के एक घटक के रूप में उपयोग किया जाता है। काटने के उपकरण के लिए विशिष्ट टाइटेनियम युक्त कठोर मिश्र धातुएं हैं T5K10, T5K7, T14K8, T15K6, TZ0K4 (पहला आंकड़ा टाइटेनियम कार्बाइड की सामग्री से मेल खाता है, और दूसरा% में धातु कोबाल्ट को सीमेंट करने की एकाग्रता के लिए)। टाइटेनियम कार्बाइड का उपयोग पाउडर और सीमेंटेड दोनों रूप में अपघर्षक सामग्री के रूप में भी किया जाता है। इसका गलनांक 3000°C से अधिक होता है। इसकी एक उच्च विद्युत चालकता है, और कम तापमान पर - अतिचालकता। इस यौगिक का रेंगना 1800°C तक कम होता है। यह कमरे के तापमान पर भंगुर है। टाइटेनियम कार्बाइड ठंडे और गर्म एसिड में स्थिर है - हाइड्रोक्लोरिक, सल्फ्यूरिक, फॉस्फोरिक, ऑक्सालिक, ठंड में - पर्क्लोरिक एसिड में, साथ ही साथ उनके मिश्रण में।

मोलिब्डेनम, टैंटलम, नाइओबियम, निकल, कोबाल्ट और अन्य तत्वों के साथ मिश्रित टाइटेनियम कार्बाइड पर आधारित गर्मी प्रतिरोधी सामग्री का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यह उन सामग्रियों को प्राप्त करना संभव बनाता है जो उच्च शक्ति, रेंगने के प्रतिरोध और टाइटेनियम कार्बाइड के उच्च तापमान पर ऑक्सीकरण और धातुओं के थर्मल शॉक के प्रतिरोध के साथ संयोजन करते हैं। अन्य कार्बाइड्स के साथ-साथ बोराइड्स, सिलिकाइड्स पर आधारित गर्मी प्रतिरोधी सामग्री का उत्पादन, जो सिरेमिक-धातु सामग्री के सामान्य नाम के तहत संयुक्त है, उसी सिद्धांत पर आधारित है।

टाइटेनियम कार्बाइड पर आधारित मिश्र 1000 - 1100 डिग्री सेल्सियस तक पर्याप्त रूप से उच्च गर्मी प्रतिरोध बनाए रखते हैं। उनके पास उच्च पहनने के प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध हैं। मिश्र धातुओं की प्रभाव शक्ति कम है, और यह उनके व्यापक वितरण में मुख्य बाधा है।

अन्य धातुओं के कार्बाइड के साथ टाइटेनियम कार्बाइड और उस पर आधारित मिश्र धातु का उपयोग आग रोक सामग्री के रूप में किया जाता है। क्रोमियम कार्बाइड के साथ टाइटेनियम कार्बाइड और इसके मिश्र धातु से बने क्रूसिबल गीले नहीं होते हैं और व्यावहारिक रूप से पिघले हुए टिन, बिस्मथ, सीसा, कैडमियम और जस्ता के साथ लंबे समय तक बातचीत नहीं करते हैं। टाइटेनियम कार्बाइड को 1100 - 1300 डिग्री सेल्सियस पर पिघला हुआ तांबा और 980 डिग्री सेल्सियस पर चांदी को वैक्यूम में, एल्यूमीनियम को 700 डिग्री सेल्सियस पर आर्गन वातावरण में गीला नहीं किया जाता है। टंगस्टन कार्बाइड या टैंटलम के साथ टाइटेनियम कार्बाइड पर आधारित मिश्र लंबे समय तक 900 - 1000 डिग्री सेल्सियस पर 15% सह के साथ पिघला हुआ सोडियम और बिस्मथ की कार्रवाई के लिए लगभग उत्तरदायी नहीं हैं।

परिभाषा

टाइटेनियम- आवर्त सारणी का बाईसवां तत्व। पदनाम - टीआई लैटिन "टाइटेनियम" से। चतुर्थ अवधि, IVB समूह में स्थित है। धातुओं को संदर्भित करता है। परमाणु चार्ज 22 है।

टाइटेनियम प्रकृति में बहुत आम है; पृथ्वी की पपड़ी में टाइटेनियम सामग्री 0.6% (wt.) है, अर्थात। तांबे, सीसा और जस्ता जैसी प्रौद्योगिकी में व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली धातुओं की सामग्री से अधिक है।

एक साधारण पदार्थ के रूप में, टाइटेनियम एक चांदी-सफेद धातु है (चित्र 1)। हल्की धातुओं को संदर्भित करता है। आग रोक। घनत्व - 4.50 ग्राम/सेमी 3। गलनांक और क्वथनांक क्रमशः 1668 o C और 3330 o C हैं। सामान्य तापमान पर हवा के संपर्क में आने पर संक्षारण प्रतिरोधी, जिसे इसकी सतह पर TiO 2 संरचना की एक सुरक्षात्मक फिल्म की उपस्थिति से समझाया गया है।

चावल। 1. टाइटेनियम। दिखावट।

टाइटेनियम का परमाणु और आणविक भार

किसी पदार्थ का सापेक्ष आणविक भार(एम आर) एक संख्या है जो दर्शाती है कि किसी दिए गए अणु का द्रव्यमान कार्बन परमाणु के द्रव्यमान के 1/12 से कितनी गुना अधिक है, और किसी तत्व का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान(ए आर) - किसी रासायनिक तत्व के परमाणुओं का औसत द्रव्यमान कार्बन परमाणु के द्रव्यमान के 1/12 से कितनी गुना अधिक है।

चूंकि टाइटेनियम मुक्त अवस्था में मोनोएटोमिक टीआई अणुओं के रूप में मौजूद है, इसलिए इसके परमाणु और आणविक द्रव्यमान के मूल्य मेल खाते हैं। वे 47.867 के बराबर हैं।

टाइटेनियम के समस्थानिक

यह ज्ञात है कि टाइटेनियम प्रकृति में पांच स्थिर आइसोटोप 46Ti, 47Ti, 48Ti, 49Ti और 50Ti के रूप में हो सकता है। इनकी द्रव्यमान संख्या क्रमशः 46, 47, 48, 49 और 50 है। टाइटेनियम आइसोटोप 46 Ti के परमाणु नाभिक में बाईस प्रोटॉन और चौबीस न्यूट्रॉन होते हैं, और शेष आइसोटोप केवल न्यूट्रॉन की संख्या में इससे भिन्न होते हैं।

38 से 64 तक द्रव्यमान संख्या वाले कृत्रिम टाइटेनियम समस्थानिक हैं, जिनमें से सबसे स्थिर 44 Ti है, जिसमें 60 साल का आधा जीवन है, साथ ही दो परमाणु समस्थानिक भी हैं।

टाइटेनियम आयन

टाइटेनियम परमाणु के बाहरी ऊर्जा स्तर पर, चार इलेक्ट्रॉन होते हैं जो वैलेंस होते हैं:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 2 4s 2 .

रासायनिक संपर्क के परिणामस्वरूप, टाइटेनियम अपने वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को छोड़ देता है, अर्थात। उनका दाता है, और एक सकारात्मक चार्ज आयन में बदल जाता है:

Ti 0 -2e → Ti 2+;

Ti 0 -3e → Ti 3+;

Ti 0 -4e → Ti 4+।

टाइटेनियम अणु और परमाणु

मुक्त अवस्था में टाइटेनियम मोनोएटोमिक Ti अणुओं के रूप में मौजूद होता है। यहाँ कुछ गुण हैं जो टाइटेनियम के परमाणु और अणु की विशेषता रखते हैं:

टाइटेनियम मिश्र

टाइटेनियम की मुख्य संपत्ति, जो आधुनिक तकनीक में इसके व्यापक उपयोग में योगदान करती है, टाइटेनियम और एल्यूमीनियम और अन्य धातुओं के साथ इसके मिश्र धातुओं दोनों का उच्च ताप प्रतिरोध है। इसके अलावा, ये मिश्र धातु गर्मी प्रतिरोध - ऊंचे तापमान पर उच्च यांत्रिक गुणों को बनाए रखने के लिए प्रतिरोध। यह सब टाइटेनियम मिश्र धातुओं को विमान और रॉकेट निर्माण के लिए बहुत मूल्यवान सामग्री बनाता है।

उच्च तापमान पर, टाइटेनियम हैलोजन, ऑक्सीजन, सल्फर, नाइट्रोजन और अन्य तत्वों के साथ जुड़ जाता है। यह स्टील के लिए एक योजक के रूप में लोहे (फेरोटिटेनियम) के साथ टाइटेनियम मिश्र धातुओं के उपयोग का आधार है।

समस्या समाधान के उदाहरण

उदाहरण 1

उदाहरण 2

काम	मैग्नीशियम के साथ 47.5 ग्राम वजन वाले टाइटेनियम (IV) क्लोराइड की कमी के दौरान जारी गर्मी की मात्रा की गणना करें। थर्मोकेमिकल प्रतिक्रिया समीकरण के निम्नलिखित रूप हैं:
समाधान	आइए हम फिर से थर्मोकेमिकल प्रतिक्रिया समीकरण लिखें: TiCl 4 + 2Mg \u003d Ti + 2MgCl 2 \u003d 477 kJ। प्रतिक्रिया समीकरण के अनुसार, टाइटेनियम (IV) क्लोराइड का 1 mol और मैग्नीशियम का 2 mol इसमें प्रवेश किया। समीकरण के अनुसार टाइटेनियम (IV) क्लोराइड के द्रव्यमान की गणना करें, अर्थात सैद्धांतिक द्रव्यमान (दाढ़ द्रव्यमान - 190 ग्राम / मोल): एम सिद्धांत (TiCl 4) = n (TiCl 4) × M (TiCl 4); एम सिद्धांत (TiCl 4) \u003d 1 × 190 \u003d 190 ग्राम। आइए एक अनुपात बनाएं: एम प्रैक (टीआईसीएल 4) / एम थ्योरी (टीआईसीएल 4) \u003d क्यू प्रैक / क्यू थ्योरी। फिर, मैग्नीशियम के साथ टाइटेनियम (IV) क्लोराइड की कमी के दौरान जारी गर्मी की मात्रा है: क्यू प्रैक \u003d क्यू सिद्धांत × एम प्रैक (टीआईसीएल 4) / एम सिद्धांत; क्यू अभ्यास \u003d 477 × 47.5 / 190 \u003d 119.25 केजे।
उत्तर	ऊष्मा की मात्रा 119.25 kJ है।

1धातु.कॉम मेटलर्जिकल मार्केटप्लेस 1metal.com धातु व्यापार मंच 1metal.com . पर टाइटेनियम और यूक्रेनी कंपनियों के मिश्र धातुओं के बारे में संक्षिप्त जानकारी 95 . पर आधारित 4.6 सितारे

टाइटेनियम और उसके मिश्र धातु

टाइटेनियमव्यापक रूप से पृथ्वी की पपड़ी में वितरित किया जाता है, जहां इसमें लगभग 6% होता है, और व्यापकता के मामले में, यह एल्यूमीनियम, लोहा और मैग्नीशियम के बाद चौथे स्थान पर है। हालाँकि, इसके निष्कर्षण की औद्योगिक विधि बीसवीं शताब्दी के 40 के दशक में ही विकसित हुई थी। विमान और रॉकेट निर्माण के क्षेत्र में प्रगति के लिए धन्यवाद, टाइटेनियम और इसके मिश्र धातुओं का उत्पादन गहन रूप से विकसित किया गया है। यह टाइटेनियम के ऐसे मूल्यवान गुणों के संयोजन के कारण है जैसे कम घनत्व, उच्च विशिष्ट शक्ति (एसमें / आर × जी), संक्षारण प्रतिरोध, दबाव उपचार और वेल्डेबिलिटी, ठंड प्रतिरोध, गैर-चुंबकीयता और नीचे सूचीबद्ध कई अन्य मूल्यवान भौतिक और यांत्रिक विशेषताओं में विनिर्माण क्षमता।

टाइटेनियम के भौतिक और यांत्रिक गुणों के लक्षण (VT1-00)

घनत्व आर, किग्रा / मी 3	4.5 × 10 -3
पिघलने का तापमान टीपी एल , डिग्री सेल्सियस	1668 ± 4
रैखिक विस्तार गुणांक a × 10 -6, डिग्री -1	8,9
थर्मल चालकता एल, डब्ल्यू / (एम × डिग्री)	16,76
तन्य शक्ति s in, MPa	300–450
सशर्त उपज ताकत 0.2 , एमपीए	250–380
विशिष्ट शक्ति (s in .) /आर × जी)× 10 -3 , किमी	7–10
सापेक्ष बढ़ाव डी,%	25–30
सापेक्ष संकुचन Y , %	50–60
सामान्य लोच का मापांक इ 10 -3, एमपीए	110,25
कतरनी मापांक जी 10 -3, एमपीए	41
पॉसों का अनुपात m,	0,32
कठोरता एचबी	103
प्रभाव शक्ति KCU, J/cm2	120

टाइटेनियम में दो बहुरूपी संशोधन हैं: ए-टाइटेनियम एक हेक्सागोनल क्लोज-पैक जाली के साथ अवधियों के साथ लेकिन= 0.296 एनएम, से= 0.472 एनएम और एक अवधि के साथ एक घन शरीर-केंद्रित जाली के साथ बी-टाइटेनियम का उच्च तापमान संशोधन लेकिन\u003d 0.332 एनएम 900 डिग्री सेल्सियस पर। पॉलीमॉर्फिक ए "बी-ट्रांसफॉर्मेशन का तापमान 882 डिग्री सेल्सियस है।

टाइटेनियम के यांत्रिक गुण धातु में अशुद्धियों की सामग्री पर महत्वपूर्ण रूप से निर्भर करते हैं। अंतरालीय अशुद्धियाँ हैं - ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, कार्बन, हाइड्रोजन और स्थानापन्न अशुद्धियाँ, जिनमें लोहा और सिलिकॉन शामिल हैं। यद्यपि अशुद्धियाँ शक्ति को बढ़ाती हैं, वे एक साथ तेजी से लचीलापन कम करती हैं, और अंतरालीय अशुद्धियों, विशेष रूप से गैसों का सबसे मजबूत नकारात्मक प्रभाव पड़ता है। केवल 0.003% एच, 0.02% एन, या 0.7% ओ की शुरूआत के साथ, टाइटेनियम पूरी तरह से प्लास्टिक विरूपण की क्षमता खो देता है और भंगुर हो जाता है।

हाइड्रोजन विशेष रूप से हानिकारक है, जिसके कारण हाइड्रोजन एमब्रिटिलमेन्टटाइटेनियम मिश्र। हाइड्रोजन पिघलने और बाद के प्रसंस्करण के दौरान धातु में प्रवेश करती है, विशेष रूप से अर्ध-तैयार उत्पादों के अचार के दौरान। हाइड्रोजन ए-टाइटेनियम में विरल रूप से घुलनशील है और लैमेलर हाइड्राइड कण बनाता है, जो प्रभाव शक्ति को कम करता है और विशेष रूप से विलंबित फ्रैक्चर परीक्षणों में नकारात्मक होता है।

टाइटेनियम के उत्पादन के लिए एक औद्योगिक विधि में टाइटेनियम अयस्क का संवर्धन और क्लोरीनीकरण होता है, इसके बाद धातु मैग्नीशियम (मैग्नीशियम थर्मल विधि) के साथ टाइटेनियम टेट्राक्लोराइड से इसकी वसूली होती है। इस विधि द्वारा प्राप्त टाइटेनियम स्पंज(गोस्ट 17746-79), रासायनिक संरचना और यांत्रिक गुणों के आधार पर, निम्नलिखित ग्रेड का उत्पादन किया जाता है:
टीजी-90, टीजी-100, टीजी-110, टीजी-120, टीजी-130, टीजी-150, टीजी-टी वी (देखें तालिका 17.1)। संख्याओं का अर्थ है ब्रिनेल कठोरता HB, T B - कठोर।

मोनोलिथिक टाइटेनियम प्राप्त करने के लिए, स्पंज को पाउडर में कुचल दिया जाता है, दबाया जाता है और sintered किया जाता है या वैक्यूम या अक्रिय गैस वातावरण में चाप भट्टियों में पिघलाया जाता है।

टाइटेनियम के यांत्रिक गुणों को ताकत और लचीलापन के अच्छे संयोजन की विशेषता है। उदाहरण के लिए, व्यावसायिक रूप से शुद्ध टाइटेनियम ग्रेड VT1-0 में है: s in = 375–540 MPa, s 0.2 = 295–410 MPa, d ³ 20%, और ये विशेषताएँ कई कार्बन और Cr-Ni संक्षारण प्रतिरोधी स्टील्स से नीच नहीं हैं।

एचसीपी जाली (जेडएन, एमजी, सीडी) के साथ अन्य धातुओं की तुलना में टाइटेनियम की उच्च लचीलापन छोटे अनुपात के कारण बड़ी संख्या में पर्ची और ट्विनिंग सिस्टम द्वारा समझाया गया है से/लेकिन= 1.587. जाहिर है, यह टाइटेनियम और इसके मिश्र धातुओं के उच्च ठंड प्रतिरोध का कारण है (विवरण के लिए अध्याय 13 देखें)।

जब तापमान 250 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाता है, तो टाइटेनियम की ताकत लगभग 2 गुना कम हो जाती है। हालांकि, 300-600 डिग्री सेल्सियस की तापमान सीमा में विशिष्ट ताकत के मामले में गर्मी प्रतिरोधी टीआई-मिश्र धातु के बराबर नहीं है; 600 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर, टाइटेनियम मिश्र धातु लोहे और निकल आधारित मिश्र धातुओं से नीच हैं।

टाइटेनियम में सामान्य लोच का कम मापांक होता है ( इ= 110.25 GPa) - लोहे और निकल की तुलना में लगभग 2 गुना कम, जिससे कठोर संरचनाओं का निर्माण करना मुश्किल हो जाता है।

टाइटेनियम प्रतिक्रियाशील धातुओं में से एक है, लेकिन इसमें उच्च संक्षारण प्रतिरोध होता है, क्योंकि इसकी सतह पर एक स्थिर निष्क्रिय TiO 2 फिल्म बनती है, जो आधार धातु से मजबूती से जुड़ी होती है और संक्षारक वातावरण के साथ इसके सीधे संपर्क को बाहर करती है। इस फिल्म की मोटाई आमतौर पर 5-6 एनएम तक पहुंच जाती है।

ऑक्साइड फिल्म के कारण, टाइटेनियम और इसकी मिश्र धातुएं वातावरण में, ताजे और समुद्र के पानी में, गुहिकायन क्षरण और तनाव क्षरण के साथ-साथ कार्बनिक अम्लों के प्रतिरोधी नहीं होती हैं।

टाइटेनियम और इसके मिश्र धातुओं के उत्पादों के उत्पादन में कई तकनीकी विशेषताएं हैं। पिघले हुए टाइटेनियम की उच्च रासायनिक गतिविधि के कारण, इसकी पिघलने, ढलाई और चाप वेल्डिंग एक निर्वात में या अक्रिय गैसों के वातावरण में की जाती है।

तकनीकी और परिचालन हीटिंग के दौरान, विशेष रूप से 550-600 डिग्री सेल्सियस से ऊपर, टाइटेनियम को ऑक्सीकरण और गैस संतृप्ति (अल्फा परत) से बचाने के लिए उपाय करना आवश्यक है (अध्याय 3 देखें)।

टाइटेनियम गर्म अवस्था में दबाव से और ठंड में संतोषजनक ढंग से संसाधित होता है। यह आसानी से लुढ़का, जाली, मुहर लगी है। टाइटेनियम और इसके मिश्र धातुओं को प्रतिरोध और आर्गन आर्क वेल्डिंग द्वारा अच्छी तरह से वेल्डेड किया जाता है, जो वेल्डेड संयुक्त की उच्च शक्ति और लचीलापन प्रदान करता है। चिपके रहने, कम तापीय चालकता और खराब विरोधी घर्षण गुणों के कारण टाइटेनियम का नुकसान खराब मशीनेबिलिटी है।

टाइटेनियम मिश्र धातु मिश्र धातु का मुख्य उद्देश्य शक्ति, गर्मी प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाना है। एल्यूमीनियम, क्रोमियम, मोलिब्डेनम, वैनेडियम, मैंगनीज, टिन और अन्य तत्वों के साथ टाइटेनियम मिश्र धातुओं का व्यापक अनुप्रयोग पाया गया है। टाइटेनियम के बहुरूपी परिवर्तनों पर मिश्र धातु तत्वों का बहुत प्रभाव पड़ता है।

तालिका 17.1

स्पंजी टाइटेनियम की ग्रेड, रासायनिक संरचना (%) और कठोरता (GOST 17746-79)

	तिवारी, कम नहीं								कठोरता एचबी, 10/1500/30, और नहीं

तालिका 17.2

गढ़ा टाइटेनियम मिश्र धातुओं के ग्रेड और रासायनिक संरचना (%) (GOST 19807–91)

नोटेशन टिकटों

ध्यान दें। सभी मिश्र धातुओं में अन्य अशुद्धियों का योग 0.30% है, VT1-00 मिश्र धातु में - 0.10%।

संरचना का निर्माण और, परिणामस्वरूप, टाइटेनियम मिश्र धातुओं के गुण टाइटेनियम बहुरूपता से जुड़े चरण परिवर्तनों से निर्णायक रूप से प्रभावित होते हैं। अंजीर पर। 17.1 "टाइटेनियम-मिश्र धातु तत्व" राज्य आरेखों के आरेख दिखाता है, जो टाइटेनियम के बहुरूपी परिवर्तनों पर चार समूहों में उनके प्रभाव की प्रकृति के अनुसार मिश्र धातु तत्वों के विभाजन को दर्शाता है।

ए - स्टेबलाइजर्स(अल, ओ, एन), जो बहुरूपी परिवर्तन के तापमान को "बी" बढ़ाते हैं और ए-टाइटेनियम पर आधारित ठोस समाधानों की सीमा का विस्तार करते हैं (चित्र 17.1)। लेकिन) नाइट्रोजन और ऑक्सीजन के उत्सर्जन प्रभाव को ध्यान में रखते हुए, टाइटेनियम मिश्र धातु के लिए केवल एल्यूमीनियम का व्यावहारिक महत्व है। यह सभी औद्योगिक टाइटेनियम मिश्र धातुओं में मुख्य मिश्र धातु तत्व है, उनके घनत्व और हाइड्रोजन उत्सर्जन की प्रवृत्ति को कम करता है, और लोच की ताकत और मापांक भी बढ़ाता है। स्थिर ए-संरचना वाले मिश्र धातु ताप उपचार द्वारा कठोर नहीं होते हैं।

आइसोमॉर्फिक बी-स्टेबलाइजर्स (मो, वी, नी, टा, आदि), जो "बी-ट्रांसफॉर्मेशन के तापमान को कम करते हैं और बी-टाइटेनियम (चित्र। 17.1) पर आधारित ठोस समाधानों की सीमा का विस्तार करते हैं। बी).

यूटेक्टॉइड बनाने वाले बी-स्टेबलाइजर्स (Cr, Mn, Cu, आदि) टाइटेनियम के साथ TiX प्रकार के इंटरमेटेलिक यौगिक बना सकते हैं। इस मामले में, ठंडा होने पर, बी-चरण एक यूटेक्टॉइड परिवर्तन से गुजरता है b® a + TiX (चित्र। 17.1, में) बहुमत
बी-स्टेबलाइजर्स टाइटेनियम मिश्र धातुओं की ताकत, गर्मी प्रतिरोध और थर्मल स्थिरता को बढ़ाते हैं, कुछ हद तक उनकी लचीलापन को कम करते हैं (चित्र। 17.2)। इसके अलावा, (ए + बी) और छद्म-बी संरचना वाले मिश्र धातुओं को गर्मी उपचार (सख्त + उम्र बढ़ने) द्वारा कठोर किया जा सकता है।

तटस्थ तत्व (Zr, Sn) बहुरूपी परिवर्तन के तापमान को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित नहीं करते हैं और टाइटेनियम मिश्र धातुओं की चरण संरचना को नहीं बदलते हैं (चित्र 17.1, जी).

बहुरूपी b® a -रूपांतरण दो प्रकार से हो सकता है। धीमी गति से शीतलन और परमाणुओं की उच्च गतिशीलता के साथ, यह एक ठोस ए-सॉल्यूशन की पॉलीहेड्रल संरचना के गठन के साथ सामान्य प्रसार तंत्र के अनुसार होता है। तेजी से शीतलन के साथ - एक विसरित मार्टेंसिटिक तंत्र द्वारा एक एसिकुलर मार्टेंसिटिक संरचना के गठन के साथ, एक या मिश्र धातु की उच्च डिग्री के साथ - एक । ए, ए, ए की क्रिस्टल संरचना व्यावहारिक रूप से एक ही प्रकार (एचसीपी) की होती है, हालांकि, और की जाली अधिक विकृत होती है, और विरूपण की डिग्री मिश्र धातु तत्वों की बढ़ती एकाग्रता के साथ बढ़ जाती है। इस बात के प्रमाण हैं [1] कि -फेज की जाली हेक्सागोनल की तुलना में अधिक ऑर्थोरोम्बिक है। जब उम्र बढ़ने के चरण और अलग हो जाते हैं तो बी-चरण या इंटरमेटेलिक चरण अलग हो जाते हैं।

चावल। 17.1 "टीआई-अलॉयिंग एलिमेंट" सिस्टम (योजनाओं) के राज्य आरेख:
लेकिन) "टीआई-ए-स्टेबलाइजर्स";
बी) "Ti-isomorphic b-stabilizers";
में) "Ti-eutectoid-forming b-stabilizers";
जी) "ति-तटस्थ तत्व"

चावल। 17.2 टाइटेनियम के यांत्रिक गुणों पर मिश्र धातु तत्वों का प्रभाव

कार्बन स्टील्स के मार्टेंसाइट के विपरीत, जो एक अंतरालीय समाधान है और उच्च शक्ति और भंगुरता की विशेषता है, टाइटेनियम मार्टेंसाइट एक प्रतिस्थापन समाधान है, और मार्टेंसाइट के लिए टाइटेनियम मिश्र धातुओं की शमन से थोड़ा सख्त होता है और प्लास्टिसिटी में तेज कमी के साथ नहीं होता है। .

बी-स्टेबलाइजर्स की विभिन्न सामग्रियों के साथ-साथ परिणामी संरचनाओं के साथ टाइटेनियम मिश्र धातुओं के धीमे और तेज़ शीतलन के दौरान होने वाले चरण परिवर्तन, एक सामान्यीकृत आरेख (चित्र। 17.3) में दिखाए जाते हैं। यह आइसोमॉर्फिक बी-स्टेबलाइजर्स के लिए मान्य है (चित्र। 17.1, बी) और, कुछ सन्निकटन के साथ, यूटेक्टॉइड-बनाने वाले बी-स्टेबलाइजर्स के लिए (चित्र। 17.1, में), चूंकि इन मिश्र धातुओं में यूटेक्टॉइड अपघटन बहुत धीमा है और इसे उपेक्षित किया जा सकता है।

चावल। 17.3. गति के आधार पर मिश्र "Ti-b-stabilizer" की चरण संरचना में परिवर्तन की योजना
बी-क्षेत्र से ठंडा और सख्त होना

टाइटेनियम मिश्र धातुओं में धीमी गति से शीतलन के साथ, बी-स्टेबलाइजर्स की एकाग्रता के आधार पर, संरचनाएं प्राप्त की जा सकती हैं: ए, ए + बी या बी, क्रमशः।

तापमान रेंज M n -M k (चित्र 17.3 में बिंदीदार रेखा में दिखाया गया है) में मार्टेंसिटिक परिवर्तन के परिणामस्वरूप शमन के दौरान, मिश्र धातुओं के चार समूहों को प्रतिष्ठित किया जाना चाहिए।

पहले समूह में सी 1 तक बी-स्थिरीकरण तत्वों की एकाग्रता के साथ मिश्र धातु शामिल हैं, यानी, मिश्र धातु, जब बी-क्षेत्र से बुझती है, तो विशेष रूप से ¢ (ए ) -संरचना होती है। तापमान (ए + बी) से इन मिश्र धातुओं को बुझाने के बाद - बहुरूपी परिवर्तन से . तक की सीमा में क्षेत्र टी 1, उनकी संरचना एक ¢ (ए ), ए और बी चरणों का मिश्रण है, और नीचे के तापमान से शमन के बाद टीकरोड़ उनके पास एक (ए + बी) - संरचना है।

दूसरे समूह में सी 1 से सी करोड़ तक मिश्र धातु तत्वों की एकाग्रता के साथ मिश्र धातु होते हैं, जिसमें बी-क्षेत्र से बुझने पर, मार्टेंसिटिक परिवर्तन अंत तक नहीं होता है और उनके पास संरचना (ए ) होती है ) और बी। तापमान से शमन के बाद इस समूह के मिश्र बहुरूपी परिवर्तन से . तक टी kr की संरचना a (a ), a और b, और नीचे के तापमान के साथ होती है टीसीआर - संरचना (ए + बी)।

बी-क्षेत्र में तापमान से या पॉलीमॉर्फिक परिवर्तन से तापमान से सी सीआर से सी 2 तक बी-स्थिरीकरण तत्वों की एकाग्रता के साथ तीसरे समूह के मिश्र धातुओं का सख्त होना टी 2 बी-चरण के हिस्से को डब्ल्यू-चरण में बदलने के साथ है, और शमन के बाद इस प्रकार के मिश्र धातुओं में संरचना (बी + डब्ल्यू) होती है। नीचे के तापमान से सख्त होने के बाद तीसरे समूह के मिश्र धातु टी 2 की संरचना (बी + ए) है।

बहुरूपी परिवर्तन के ऊपर के तापमान से शमन के बाद चौथे समूह के मिश्र धातुओं में विशेष रूप से बी-संरचना होती है, और बहुरूपी परिवर्तन के नीचे के तापमान से - (बी + ए)।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि बी ® बी + डब्ल्यू परिवर्तन मिश्र धातुओं के शमन के दौरान (С सीआर -С 2) की एकाग्रता के साथ और मिश्र धातु की उम्र बढ़ने के दौरान С 2 से अधिक की एकाग्रता के साथ हो सकता है जिसमें मेटास्टेबल बी-चरण होता है . किसी भी मामले में, डब्ल्यू-चरण की उपस्थिति अवांछनीय है, क्योंकि यह टाइटेनियम मिश्र धातुओं को दृढ़ता से उत्सर्जित करती है। अनुशंसित गर्मी उपचार व्यवस्थाएं औद्योगिक मिश्र धातुओं में इसकी उपस्थिति या परिचालन स्थितियों के तहत इसकी उपस्थिति को बाहर करती हैं।

टाइटेनियम मिश्र धातुओं के लिए, निम्न प्रकार के ताप उपचार का उपयोग किया जाता है: एनीलिंग, सख्त और उम्र बढ़ने, साथ ही रासायनिक-थर्मल उपचार (नाइट्राइडिंग, सिलिकॉनिंग, ऑक्सीकरण, आदि)।

संरचना के गठन को पूरा करने के लिए, संरचनात्मक और एकाग्रता विषमता, साथ ही यांत्रिक गुणों को समतल करने के लिए सभी टाइटेनियम मिश्र धातुओं के लिए एनीलिंग किया जाता है। एनीलिंग तापमान पुन: क्रिस्टलीकरण तापमान से अधिक होना चाहिए, लेकिन संक्रमण तापमान से बी-राज्य में कम होना चाहिए ( टीपीपी) अनाज की वृद्धि को रोकने के लिए। लागू करना पारंपरिक एनीलिंग, डबल या इज़ोटेर्मल(संरचना और गुणों को स्थिर करने के लिए), अधूरा(आंतरिक तनाव को दूर करने के लिए)।

शमन और उम्र बढ़ने (सख्त गर्मी उपचार) टाइटेनियम मिश्र धातुओं पर (ए + बी) संरचना के साथ लागू होता है। सख्त गर्मी उपचार का सिद्धांत शमन के दौरान मेटास्टेबल चरण बी, ए , ए प्राप्त करना है और कृत्रिम उम्र बढ़ने के दौरान बिखरे हुए कणों ए - और बी-चरणों की रिहाई के साथ उनके बाद के क्षय को प्राप्त करना है। इस मामले में, सुदृढ़ीकरण प्रभाव मेटास्टेबल चरणों के प्रकार, मात्रा और संरचना पर निर्भर करता है, साथ ही उम्र बढ़ने के बाद बनने वाले ए- और बी-चरण कणों की सुंदरता पर निर्भर करता है।

रासायनिक-थर्मल उपचार कठोरता और पहनने के प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए किया जाता है, घर्षण की स्थिति में काम करते समय "जब्ती" के प्रतिरोध, थकान शक्ति, साथ ही संक्षारण प्रतिरोध, गर्मी प्रतिरोध और गर्मी प्रतिरोध में सुधार होता है। नाइट्राइडिंग, सिलिकॉनिंग और कुछ प्रकार के प्रसार धातुकरण में व्यावहारिक अनुप्रयोग हैं।

तकनीकी टाइटेनियम की तुलना में टाइटेनियम मिश्र धातुओं में उच्च तापमान सहित उच्च शक्ति होती है, जबकि पर्याप्त रूप से उच्च लचीलापन और संक्षारण प्रतिरोध बनाए रखते हैं।

घरेलू के ब्रांड और रासायनिक संरचना
मिश्र (GOST 19807–91) तालिका में प्रस्तुत किए गए हैं। 17.2

विनिर्माण प्रौद्योगिकी के अनुसार, टाइटेनियम मिश्र धातुओं को विभाजित किया गया है गढ़ा और कास्टिंग; यांत्रिक गुणों के स्तर के अनुसार - मिश्र धातुओं के लिए कम ताकत और उच्च लचीलापन, मध्य शक्ति, उच्च शक्ति; उपयोग की शर्तों के अनुसार - पर ठंड प्रतिरोधी, गर्मी प्रतिरोधी, संक्षारण प्रतिरोधी . गर्मी उपचार द्वारा कठोर करने की क्षमता के अनुसार, उन्हें विभाजित किया जाता है कठोरऔर गैर कठोर, एनाल्ड अवस्था में संरचना के अनुसार - ए -, स्यूडो-ए -, (ए + बी) -, स्यूडो-बी - और बी-अलॉय (तालिका 17.3) में।

टाइटेनियम मिश्र धातुओं के अलग-अलग समूह सशर्त स्थिरीकरण गुणांक के मूल्य में भिन्न होते हैं केबीओ, जो महत्वपूर्ण संरचना के मिश्र धातु में अपनी सामग्री के लिए मिश्र धातु तत्व को स्थिर करने वाले बी की सामग्री का अनुपात दिखाता है सेकरोड़। जब मिश्र धातु में कई बी-स्थिरीकरण तत्व होते हैं, तो उनका केबीओसारांश पेश करना।

< 700 एमपीए, अर्थात्: ए - ग्रेड के मिश्र धातु VT1-00, VT1-0 (तकनीकी टाइटेनियम) और मिश्र OT4-0, OT4-1 (Ti-Al-Mn सिस्टम), AT3 (Cr के छोटे परिवर्धन के साथ Ti-Al सिस्टम) , Fe, Si, B), छद्म-ए-मिश्र धातुओं से संबंधित है जिसमें बी-चरण की थोड़ी मात्रा होती है। VT1-00 और VT1-0 मिश्र धातुओं में अशुद्धियों और OT4-0, OT4-1, AT3 मिश्र धातुओं में a- और b-स्टेबलाइजर्स के साथ मामूली मिश्र धातु के कारण इन मिश्र धातुओं की ताकत विशेषताएँ शुद्ध टाइटेनियम की तुलना में अधिक हैं।

इन मिश्र धातुओं को गर्म और ठंडे दोनों राज्यों में उच्च लचीलापन द्वारा प्रतिष्ठित किया जाता है, जिससे सभी प्रकार के अर्द्ध-तैयार उत्पादों को प्राप्त करना संभव हो जाता है: पन्नी, पट्टी, चादरें, प्लेट, फोर्जिंग, स्टैम्पिंग, प्रोफाइल, पाइप, आदि। के यांत्रिक गुण इन मिश्र धातुओं से अर्द्ध-तैयार उत्पाद टैब में दिए गए हैं। 17.4-17.6.

तालिका 17.3

संरचना द्वारा टाइटेनियम मिश्र धातुओं का वर्गीकरण

मिश्र धातु समूह	मिश्र धातु ग्रेड
	VT1-00, VT1-0, VT5, VT5-1, PT-7M
छद्म-ए-मिश्र धातु (केबीओ< 0,25)	OT4-0, OT4-1, OT4, VT20, AT3
(ए + बी) -मार्टेंसिटिक क्लास ( केबीओ= 0,3–0,9)	VT6S, VT6, VT14, VT8, VT9, PT-3V, VT3-1, AT3
(ए + बी) - संक्रमण वर्ग मिश्र ( केबीओ= 1,0–1,4)
छद्म-बी-मिश्र धातु ( केबीओ= 1,5–2,4)	VT35*, VT32*, VT15
बी-मिश्र धातु ( केबीओ= 2,5–3,0)

* प्रायोगिक मिश्र।

तालिका 17.4

टाइटेनियम मिश्र धातु शीट के यांत्रिक गुण (GOST 22178-76)

टाइटेनियम ग्रेड मिश्र	नमूना स्थिति परीक्षण के दौरान	चादर की मोटाई, मिमी	तन्य शक्ति, s in, MPa	सापेक्ष बढ़ाव, डी,%
	annealed
		सेंट 6.0–10.5
		सेंट 6.0–10.5
	annealed
		सेंट 6.0–10.5
		सेंट 6.0–10.5
		सेंट 6.0–10.5
			885 (885–1080)
	annealed		885 (885–1050)
		सेंट 5.0–10.5	835 (835–1050)
	स्वभाव और कृत्रिम रूप से वृद्ध
		सेंट 7.0–10.5
	annealed		930 (930–1180)
		सेंट 4.0–10.5
	annealed और सही किया गया		980 (980–1180)
		सेंट 4.0–10.5

ध्यान दें। कोष्ठकों में आंकड़े उच्च सतह फिनिश वाली चादरों के लिए हैं।

तालिका 17.5

टाइटेनियम मिश्र धातुओं से बने सलाखों के यांत्रिक गुण (GOST 26492-85)

मिश्र धातु ग्रेड	राज्य नमूना जांचें	बार व्यास	सीमा ताकत में है, एमपीए	रिश्तेदार बढ़ाव डी, %	रिश्तेदार संकुचन वाई,	टक्कर चिपचिपापन केसीयू, जम्मू / सेमी 2
	annealed
	annealed
	annealed		885 (905–1050)
			835 (835–1050)
	कठोर और वृद्ध
	annealed
	कठोर और वृद्ध
	annealed		930 (980–1230)
			930 (930–1180)
			980 (980–1230)
			930 (930–1180)
			980 (1030–1230)
			930 (980–1230)
	annealed		885 (885–1080)
			865 (865–1080)
	कठोर और वृद्ध
	annealed		885 (930–1130)
			885 (885–1130)
			1030 (1080–1230)
			1030 (1080–1280)

ध्यान दें। कोष्ठक में डेटा उच्च गुणवत्ता वाले बार के लिए है।

तालिका 17.6

टाइटेनियम मिश्र धातु प्लेटों के यांत्रिक गुण (GOST 23755-79)

मिश्र धातु ग्रेड	राज्य सामग्री	प्लेट की मोटाई,	तन्य शक्ति s in, MPa	सापेक्ष बढ़ाव डी,%	सापेक्ष संकुचन y ,%	प्रभाव शक्ति KCU, J/cm2
	बिना उष्मा उपचार
	annealed
	annealed
	कठोर और वृद्ध
	annealed
	गर्मी उपचार के बिना

फोर्जिंग, वॉल्यूमेट्रिक और शीट स्टैम्पिंग, रोलिंग, प्रेसिंग को तालिका में बताए गए मोड के अनुसार गर्म अवस्था में किया जाता है। 17.7 अंतिम रोलिंग, शीट स्टैम्पिंग, ड्राइंग और अन्य ऑपरेशन ठंडे राज्य में किए जाते हैं।

इन मिश्र धातुओं और उनसे प्राप्त उत्पादों को तालिका में बताए गए तरीकों के अनुसार केवल एनीलिंग के अधीन किया जाता है। 17.8. मशीनिंग, शीट स्टैम्पिंग, वेल्डिंग आदि से उत्पन्न आंतरिक तनाव को दूर करने के लिए अपूर्ण एनीलिंग का उपयोग किया जाता है।

इन मिश्र धातुओं को फ्यूजन वेल्डिंग (आर्गन-आर्क, जलमग्न चाप, इलेक्ट्रोस्लैग) और संपर्क (स्पॉट, रोलर) द्वारा अच्छी तरह से वेल्डेड किया जाता है। फ्यूजन वेल्डिंग में, वेल्डेड जोड़ की ताकत और लचीलापन लगभग बेस मेटल के समान ही होता है।

एचएफ, एच 2 एसओ 4, एचसीएल और कुछ अन्य के समाधान को छोड़कर, इन मिश्र धातुओं का संक्षारण प्रतिरोध कई मीडिया (समुद्री जल, क्लोराइड, क्षार, कार्बनिक अम्ल, आदि) में अधिक है।

आवेदन। इन मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से वेल्डेड वाले सहित लगभग सभी प्रकार के अर्द्ध-तैयार उत्पादों, भागों और संरचनाओं के निर्माण के लिए संरचनात्मक सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है। उनका सबसे प्रभावी उपयोग एयरोस्पेस इंजीनियरिंग में, केमिकल इंजीनियरिंग में, क्रायोजेनिक इंजीनियरिंग (तालिका 17.9.) में, साथ ही 300-350 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर काम करने वाली इकाइयों और संरचनाओं में होता है।

इस समूह में तन्य शक्ति s in . के साथ मिश्र धातु शामिल हैं = 750-1000 एमपीए, अर्थात्: ए - ग्रेड VT5 और VT5-1 के मिश्र; ग्रेड OT4, VT20 के छद्म-ए-मिश्र धातु; (ए + बी) - ग्रेड पीटी 3 वी के मिश्र, साथ ही वीटी 6, वीटी 6 एस, वीटी 14 एनेल्ड अवस्था में।

मिश्र धातु VT5, VT5-1, OT4, VT20, PT3V, VT6S, जिसमें बी-चरण की थोड़ी मात्रा होती है (संतुलन अवस्था में बी-चरण का 2-7%), सख्त गर्मी उपचार के अधीन नहीं होते हैं और उपयोग किए जाते हैं अनावृत अवस्था में। मिश्र धातु VT6S का उपयोग कभी-कभी ऊष्मीय रूप से कठोर अवस्था में किया जाता है। मिश्र धातु VT6 और VT14 का उपयोग एनाल्ड और थर्मली कठोर अवस्था दोनों में किया जाता है। बाद के मामले में, उनकी ताकत 1000 एमपीए से अधिक हो जाती है, और उन्हें उच्च शक्ति वाले मिश्र धातुओं के अनुभाग में माना जाएगा।

विचाराधीन मिश्र, बढ़ी हुई शक्ति के साथ, ठंडी अवस्था में संतोषजनक लचीलापन और गर्म अवस्था में अच्छा लचीलापन बनाए रखते हैं, जिससे उनसे सभी प्रकार के अर्ध-तैयार उत्पाद प्राप्त करना संभव हो जाता है: चादरें, पट्टी, प्रोफाइल, फोर्जिंग, स्टैम्पिंग , पाइप, आदि। अपवाद VT5 मिश्र धातु है, जिसमें से कम तकनीकी प्लास्टिसिटी के कारण शीट और प्लेट का उत्पादन नहीं किया जाता है। गर्म दबाव उपचार के तरीके तालिका में दिए गए हैं। 17.7

मिश्र धातुओं की इस श्रेणी में मैकेनिकल इंजीनियरिंग में उपयोग किए जाने वाले अर्ध-तैयार उत्पादों के उत्पादन का बड़ा हिस्सा है। मुख्य अर्द्ध-तैयार उत्पादों की यांत्रिक विशेषताएं तालिका में दी गई हैं। 17.4-17.6.

टाइटेनियम के लिए उपयोग की जाने वाली सभी प्रकार की वेल्डिंग द्वारा सभी मध्यम-शक्ति मिश्र धातुओं को अच्छी तरह से वेल्डेड किया जाता है। फ्यूजन वेल्डिंग द्वारा बनाए गए वेल्डेड जोड़ की ताकत और लचीलापन बेस मेटल की ताकत और लचीलापन के करीब है (VT20 और VT6S मिश्र धातुओं के लिए, यह अनुपात 0.9–0.95 है)। वेल्डिंग के बाद, आंतरिक वेल्डिंग तनाव को दूर करने के लिए अपूर्ण एनीलिंग की सिफारिश की जाती है (तालिका 17.8)।

इन मिश्र धातुओं की मशीनीयता अच्छी है। अधिकांश आक्रामक वातावरण में संक्षारण प्रतिरोध तकनीकी टाइटेनियम VT1-0 के समान है।

तालिका 17.7

टाइटेनियम मिश्र धातुओं के गर्म बनाने के तरीके

मिश्र धातु ग्रेड

पिंड फोर्जिंग मोड

फोर्जिंग मोड प्री विकृत रिक्त स्थान

प्रेस मुद्रांकन मोड

हैमर स्टैम्पिंग मोड

तरीका चादर पंचिंग

तापमान विरूपण, °

मोटाई, मिमी

तापमान विरूपण, डिग्री सेल्सियस

तापमान विरूपण, °

तापमान विरूपण, °

तापमान विरूपण, डिग्री सेल्सियस

समापन

समापन

समापन

समापन

हर चीज़ मोटाई

40–70 40–70

40–70 40–70

40–50** 70***

40–50** 70***

850 900–850

40–50** 70***

हर चीज़ मोटाई

* एक हीटिंग के लिए विरूपण की डिग्री,%।

** (ए + बी) क्षेत्र में विकृति।

*** बी-क्षेत्र में विकृति।

तालिका 17.8

टाइटेनियम मिश्र धातुओं के लिए एनीलिंग मोड

मिश्र धातु ग्रेड	एनीलिंग तापमान, °		ध्यान दें
	शीट्स और विवरण उनमें से	बार्स, फोर्जिंग, स्टांपिंग, पाइप, प्रोफाइल और उसके पुर्जे
			445-585 ° *
			445-585 ° *
			480-520 ° *
			520–560 ° *
			545–585 ° *
			इज़ोटेर्मल एनीलिंग: 870-920 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करना, पकड़ना, 600-650 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा करना, भट्टी से ठंडा करना या किसी अन्य भट्टी में स्थानांतरण, 2 घंटे को पकड़ना, एयर कूलिंग
			डबल एनीलिंग, 2-5 घंटे के लिए 550-600 डिग्री सेल्सियस पर होल्डिंग। 850 डिग्री सेल्सियस पर एनीलिंग, पावर पार्ट्स के लिए एयर कूलिंग की अनुमति है
			550-650 ° *
			मोड के अनुसार एनीलिंग की अनुमति है: 1) 850 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करना, 750 डिग्री सेल्सियस तक भट्ठी से ठंडा करना, 3.5 घंटे तक पकड़ना, हवा में ठंडा करना; 2) 800 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करना, 30 मिनट के लिए पकड़ना, 500 डिग्री सेल्सियस तक ओवन के साथ ठंडा करना, फिर हवा में
			डबल एनीलिंग, 570-600 ° - 1 घंटे पर एक्सपोजर। इज़ोटेर्मल एनीलिंग की अनुमति है: 920-950 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करना, भट्ठी से ठंडा करना या 570-600 डिग्री सेल्सियस के तापमान के साथ किसी अन्य भट्ठी में स्थानांतरित करना, 1 घंटे के लिए पकड़ना, हवा में ठंडा करना
			डबल एनीलिंग, 530-580 डिग्री सेल्सियस पर एक्सपोजर - 2-12 घंटे। इज़ोटेर्मल एनीलिंग की अनुमति है: 950-980 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करना, भट्ठी से ठंडा करना या 530-580 डिग्री सेल्सियस के तापमान के साथ किसी अन्य भट्टी में स्थानांतरित करना, 2-12 घंटे तक पकड़ना, हवा में ठंडा करना
			550-650 ° *
			इज़ोटेर्मल एनीलिंग की अनुमति है: 790-810 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करना, भट्ठी से ठंडा करना या 640-660 डिग्री सेल्सियस तक किसी अन्य भट्टी में स्थानांतरित करना, 30 मिनट तक पकड़ना, हवा में ठंडा करना
			650-750 ° पर शीट भागों की एनीलिंग की अनुमति है, (600-650 डिग्री सेल्सियस)*
		(अनुभाग और अर्द्ध-तैयार उत्पाद के प्रकार पर निर्भर करता है)	ओवन से 2-4 डिग्री सेल्सियस/मिनट से 450 डिग्री सेल्सियस की दर से ठंडा करें, फिर हवा में। डबल एनीलिंग, 1-4 घंटे के लिए 500-650 डिग्री सेल्सियस पर एक्सपोजर। 300 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर काम करने वाले भागों और 2000 एच तक की अवधि के लिए डबल एनीलिंग की अनुमति है
			(545-585 डिग्री सेल्सियस *)

* अधूरा annealing तापमान।

तालिका 17.9

कम तापमान पर टाइटेनियम मिश्र धातुओं की यांत्रिक विशेषताएं

	s in (MPa) तापमान पर, °			डी (%) तापमान पर, °			केसीयू, जे / सेमी 2 तापमान पर, °

आवेदन। स्टैम्प-वेल्डेड भागों (VT5, VT5-1, VT6S, VT20), आदि के लिए, वेल्डेड भागों और असेंबली के लिए शीट स्टैम्पिंग (OT4, VT20) द्वारा उत्पादों के निर्माण के लिए इन मिश्र धातुओं की सिफारिश की जाती है। VT6S मिश्र धातु का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है जहाजों और दबाव वाहिकाओं का निर्माण। OT4, VT5 मिश्र धातुओं से बने पुर्जे और असेंबली लंबे समय तक 400 ° C तक और थोड़े समय के लिए - 750 ° C तक के तापमान पर काम कर सकते हैं; मिश्र धातुओं से VT5-1, VT20 - लंबे समय तक 450-500 ° C तक के तापमान पर और थोड़े समय के लिए - 800-850 ° C तक। मिश्र धातु VT5-1, OT4, VT6S को भी प्रशीतन में उपयोग के लिए अनुशंसित किया जाता है। और क्रायोजेनिक प्रौद्योगिकी (तालिका 17.9)।

इस समूह में तन्य शक्ति s> 1000 MPa, अर्थात् (a + b) - ग्रेड VT6, VT14, VT3-1, VT22 के मिश्र धातु शामिल हैं। इन मिश्र धातुओं में उच्च शक्ति सख्त गर्मी उपचार (सख्त + उम्र बढ़ने) द्वारा प्राप्त की जाती है। अपवाद उच्च मिश्र धातु VT22 है, जिसमें annealed अवस्था में भी s B> 1000 MPa है।

ये मिश्र, उच्च शक्ति के साथ, गर्म अवस्था में अच्छे (VT6) और संतोषजनक (VT14, VT3-1, VT22) तकनीकी लचीलापन बनाए रखते हैं, जिससे उनसे विभिन्न अर्ध-तैयार उत्पाद प्राप्त करना संभव हो जाता है: चादरें (VT3 को छोड़कर- 1), छड़, प्लेट, फोर्जिंग, स्टैम्पिंग, प्रोफाइल आदि। हॉट फॉर्मिंग मोड तालिका में दिए गए हैं। 17.7 annealed राज्य में मिश्र VT6 और VT14 (s »850 MPa में) छोटे विकृतियों के साथ कोल्ड शीट फोर्जिंग के अधीन हो सकते हैं। एनाल्ड और कठोर अवस्था में मुख्य अर्ध-तैयार उत्पादों की यांत्रिक विशेषताओं को तालिका में दिया गया है। 17.4-17.6.

हेटरोफैसिक संरचना के बावजूद, विचाराधीन मिश्र धातुओं में टाइटेनियम के लिए उपयोग किए जाने वाले सभी प्रकार के वेल्डिंग द्वारा संतोषजनक वेल्डेबिलिटी है। शक्ति और लचीलापन के आवश्यक स्तर को सुनिश्चित करने के लिए, पूर्ण एनीलिंग अनिवार्य है, और VT14 मिश्र धातु (10-18 मिमी के वेल्डेड भागों की मोटाई के साथ) के लिए, उम्र बढ़ने के बाद सख्त करने की सिफारिश की जाती है। इस मामले में, वेल्डेड संयुक्त (संलयन वेल्डिंग) की ताकत आधार धातु की ताकत का कम से कम 0.9 है। वेल्डेड जोड़ की लचीलापन बेस मेटल की लचीलापन के करीब है।

यंत्रीयता संतोषजनक है। मिश्र धातुओं की मशीनिंग एनाल्ड और ऊष्मीय रूप से कठोर दोनों अवस्थाओं में की जा सकती है।

इन मिश्र धातुओं में नम वातावरण, समुद्र के पानी और कई अन्य आक्रामक वातावरण जैसे वाणिज्यिक टाइटेनियम में एनाल्ड और थर्मली कठोर राज्यों में उच्च संक्षारण प्रतिरोध होता है।

उष्मा उपचार . मिश्र धातु VT3-1, VT6, VT6S, VT14, VT22 सख्त और उम्र बढ़ने के अधीन हैं (ऊपर देखें)। अखंड उत्पादों, अर्ध-तैयार उत्पादों और वेल्डेड भागों के लिए सख्त और उम्र बढ़ने के लिए अनुशंसित हीटिंग मोड तालिका में दिए गए हैं। 17.10

शमन के दौरान शीतलन पानी में, और उम्र बढ़ने के बाद - हवा में किया जाता है। VT6, VT6S मिश्र धातुओं से बने भागों के लिए 40-45 मिमी तक के अधिकतम क्रॉस सेक्शन के साथ पूर्ण कठोरता प्रदान की जाती है, और VT3-1, VT14, VT22 मिश्र - 60 मिमी तक।

शमन और उम्र बढ़ने के बाद (ए + बी) संरचना के साथ मिश्र धातुओं की ताकत और लचीलापन का संतोषजनक संयोजन सुनिश्चित करने के लिए, यह आवश्यक है कि गर्मी उपचार को सख्त करने से पहले उनकी संरचना समान या "टोकरी बुनाई" हो। संतोषजनक गुण प्रदान करने वाले प्रारंभिक माइक्रोस्ट्रक्चर के उदाहरण अंजीर में दिखाए गए हैं। 17.4 (प्रकार 1-7)।

तालिका 17.10

टाइटेनियम मिश्र धातुओं के गर्मी उपचार को मजबूत करने के तरीके

मिश्र धातु ग्रेड	बहुरूपी परिवर्तन का तापमान टीपीपी, °	तापमान सख्त करने के लिए हीटिंग, °	तापमान उम्र बढ़ने, °	अवधि बुढ़ापा, हु

शमन और उम्र बढ़ने या एनीलिंग के बाद गर्म होने के दौरान बी-चरण (प्रकार 8-9) की प्राथमिक अनाज सीमाओं की उपस्थिति के साथ मिश्र धातु की प्रारंभिक एसिकुलर संरचना शादी की ओर ले जाती है - ताकत और लचीलापन में कमी। इसलिए, बहुरूपी परिवर्तन तापमान से ऊपर के तापमान पर (ए + बी) मिश्र धातुओं को गर्म करने से बचना आवश्यक है, क्योंकि गर्मी उपचार द्वारा अत्यधिक गरम संरचना को ठीक करना असंभव है।

गर्मी उपचार के दौरान ताप को स्वचालित तापमान नियंत्रण और पंजीकरण के साथ विद्युत भट्टियों में करने की सिफारिश की जाती है। पैमाने के गठन को रोकने के लिए, भट्टियों में सुरक्षात्मक वातावरण के साथ या सुरक्षात्मक कोटिंग्स के उपयोग के साथ तैयार भागों और चादरों को गर्म किया जाना चाहिए।

सख्त करने के लिए पतली शीट के हिस्सों को गर्म करते समय, तापमान को बराबर करने और उनके ताना-बाना को कम करने के लिए 30-40 मिमी मोटी स्टील प्लेट को भट्टी पर रखा जाता है। जटिल विन्यास और पतली दीवार वाले भागों के सख्त भागों के लिए, लॉकिंग उपकरणों का उपयोग युद्ध और पट्टा को रोकने के लिए किया जाता है।

एक सुरक्षात्मक वातावरण के बिना भट्ठी में उच्च तापमान प्रसंस्करण (शमन या एनीलिंग) के बाद, अर्ध-तैयार उत्पाद जो आगे की प्रक्रिया के अधीन नहीं हैं, उन्हें हाइड्रो-सैंडब्लास्टिंग या कोरन्डम सैंडिंग से गुजरना होगा, और शीट उत्पादों को भी चुना जाना चाहिए।

आवेदन। उच्च शक्ति वाले टाइटेनियम मिश्र धातुओं का उपयोग महत्वपूर्ण भागों और विधानसभाओं के निर्माण के लिए किया जाता है: वेल्डेड संरचनाएं (VT6, VT14), टर्बाइन (VT3-1), स्टैम्प-वेल्डेड असेंबली (VT14), अत्यधिक लोड किए गए भाग और मुद्रांकित संरचनाएं (VT22)। ये मिश्र धातु 400 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर और 750 डिग्री सेल्सियस तक थोड़े समय के लिए लंबे समय तक काम कर सकते हैं।

संरचनात्मक सामग्री के रूप में उच्च शक्ति वाले टाइटेनियम मिश्र धातुओं की एक विशेषता तनाव सांद्रता के प्रति उनकी बढ़ती संवेदनशीलता है। इसलिए, इन मिश्र धातुओं से भागों को डिजाइन करते समय, कई आवश्यकताओं को ध्यान में रखना आवश्यक है (सतह की गुणवत्ता में सुधार, एक खंड से दूसरे खंड में संक्रमण त्रिज्या में वृद्धि, आदि), जो उच्च शक्ति वाले स्टील के होने पर मौजूद होते हैं। उपयोग किया गया।