Leghe di titanio: comprendiamo i dettagli

Il metallo titanio è un metallo comune in natura, nella crosta terrestre è più di rame, piombo e zinco. Con una densità di 4,51 g / cm3, il titanio ha una resistenza di 267 ... 337 MPa e le sue leghe - fino a 1.250 MPa. È un metallo grigio opaco con un punto di fusione di 1668 0C, resistente alla corrosione a temperatura normale anche in ambienti fortemente aggressivi, ma molto attivo se riscaldato oltre i 400 0C. In ossigeno è capace di autocombustione. Reagisce violentemente con l'azoto. Ossidato dal vapore acqueo, anidride carbonica, assorbe idrogeno. La conducibilità termica del titanio è più di due volte inferiore a quella dell'acciaio al carbonio. Pertanto, quando si salda il titanio, nonostante il suo alto punto di fusione, è richiesto meno calore.

Il titanio può essere sotto forma di due fasi stabili principali, che differiscono per la struttura del reticolo cristallino. A temperatura normale, esiste come una fase α con una struttura a grana fine che non è sensibile alla velocità di raffreddamento. A temperature superiori a 882°C, si forma una fase β con grana grossa e un'elevata sensibilità alla velocità di raffreddamento. Gli elementi di lega e le impurità possono stabilizzare la fase α (alluminio, ossigeno, azoto) o la fase β (cromo, manganese, vanadio). Pertanto, le leghe di titanio sono suddivise condizionatamente in tre gruppi: leghe α, α + β e β. I primi (VT1, VT5-1) non sono temprati termicamente, sono duttili e hanno una buona saldabilità. Anche i secondi (OT4, VTZ, VT4, VT6, VT8) con piccole aggiunte di stabilizzatori β si saldano bene. Sono trattati termicamente. Le leghe con struttura β, come VT15, VT22, vengono indurite mediante trattamento termico. Saldano peggio, sono inclini alla crescita del grano e alle crepe fredde.
A temperatura ambiente, la superficie del titanio dissolve l'ossigeno e si forma la sua soluzione solida in α-titanio. Appare uno strato di soluzione satura, che protegge il titanio da un'ulteriore ossidazione. Questo livello è chiamato alfa. Quando riscaldato, il titanio entra in una combinazione chimica con l'ossigeno, formando una serie di ossidi da Ti6O a TiO2. Con il progredire dell'ossidazione, il colore della pellicola di ossido cambia da giallo dorato a viola scuro, diventando bianco. Da questi colori nella zona di quasi saldatura, si può giudicare la qualità della protezione del metallo durante la saldatura. Il titanio, interagendo attivamente con l'azoto a una temperatura superiore a 500 0C, forma nitruri che aumentano la resistenza, ma riducono drasticamente la duttilità del metallo. La solubilità dell'idrogeno nel titanio liquido è maggiore che nell'acciaio, ma al diminuire della temperatura diminuisce drasticamente, l'idrogeno viene rilasciato dalla soluzione. Quando il metallo si solidifica, ciò può causare porosità e rottura ritardata delle saldature dopo la saldatura. Tutte le leghe di titanio non sono soggette alla formazione di cricche calde, ma sono soggette a un forte ingrossamento della grana nel metallo di saldatura e alla zona interessata dal calore, che peggiora le proprietà del metallo.
Tecnologia di saldatura in lega di titanio

A causa dell'elevata attività chimica, le leghe di titanio possono essere saldate mediante saldatura ad arco in gas inerti con un elettrodo non consumabile e consumabile, saldatura ad arco sommerso, fascio di elettroni, elettroscoria e saldatura a resistenza. Il titanio fuso è fluido, la cucitura è ben formata con tutti i metodi di saldatura.

La principale difficoltà nella saldatura del titanio è la necessità di una protezione affidabile del metallo riscaldato dall'aria oltre i 400 °C.

La saldatura ad arco viene eseguita in argon e nelle sue miscele con elio. La saldatura con protezione locale viene effettuata erogando gas attraverso l'ugello del bruciatore, a volte con ugelli che aumentano la zona di protezione. Sul retro della giunzione delle parti sono installate strisce di supporto in rame con una scanalatura, lungo la quale viene fornito uniformemente argon. Con una progettazione complessa delle parti, quando è difficile implementare la protezione locale, la saldatura viene eseguita con protezione generale in camere ad atmosfera controllata. Queste possono essere camere degli ugelli per proteggere una parte dell'assieme saldato, camere rigide in metallo o camere morbide in tessuto con finestre di visualizzazione e guanti incorporati per le mani del saldatore. Le parti, l'attrezzatura per la saldatura e una torcia sono collocate nelle camere. Per grandi unità critiche vengono utilizzate camere abitabili con un volume fino a 350 m 3, in cui sono installate saldatrici automatiche e manipolatori. Le camere vengono evacuate, quindi riempite di argon e i saldatori in tute spaziali entrano attraverso le camere d'equilibrio.

Mediante la saldatura ad arco di argon con un elettrodo di tungsteno, le parti con uno spessore di 0,5 ... 1,5 mm vengono saldate di testa senza spazi vuoti e senza additivo e con uno spessore superiore a 1,5 mm - con un filo di riempimento. I bordi delle parti da saldare e il filo devono essere puliti in modo da rimuovere lo strato alfa saturo di ossigeno. Il filo deve essere sottoposto a ricottura sotto vuoto a una temperatura di 900 ... 1000 0 C per 4 ore La saldatura viene eseguita a corrente continua di polarità diretta. Le parti con uno spessore superiore a 10 ... 15 mm possono essere saldate in un passaggio con un arco sommerso. Dopo la formazione del bagno di saldatura, la portata di argon viene aumentata a 40...50 l/min, il che porta alla compressione dell'arco. L'elettrodo viene quindi calato nel bagno di saldatura. La pressione dell'arco spinge via il metallo liquido, l'arco brucia all'interno della cavità formata, la sua capacità di fusione aumenta.
Una cucitura stretta con penetrazione profonda durante la saldatura con un elettrodo non consumabile in argon può essere ottenuta utilizzando paste di flusso AN-TA, ANT17A a base di fluoruro di calcio con additivi. Affinano e modificano parzialmente il metallo di saldatura e riducono anche la porosità.

La saldatura ad arco di leghe di titanio con un elettrodo consumabile (filo con un diametro di 1,2 ... 2,0 mm) viene eseguita su una corrente continua di polarità inversa in modalità che forniscono un trasferimento fine di goccioline del metallo dell'elettrodo. Come mezzo protettivo viene utilizzata una miscela di 20% di argon e 80% di elio o elio puro. Ciò consente di aumentare la larghezza della cucitura e ridurre la porosità.

Le leghe di titanio possono essere saldate mediante saldatura ad arco sotto flussi di fluoro privi di ossigeno di granulazione secca ANT1, ANTZ per uno spessore di 2,5 ... 8,0 mm e ANT7 per metallo più spesso. La saldatura viene eseguita con un filo dell'elettrodo con un diametro di 2,0 ... 5,0 mm con una sporgenza dell'elettrodo di 14 ... 22 mm su un rivestimento in rame o rame o su un tampone di flusso. La struttura del metallo per effetto dell'azione modificatrice del flusso risulta essere a grana più fine rispetto alla saldatura con gas inerti.

Nella saldatura elettroscoria vengono utilizzati elettrodi a piastre della stessa lega di titanio della parte da saldare, con uno spessore di 8 ... 12 mm e una larghezza pari allo spessore del metallo da saldare. Vengono utilizzati flussi di fluoruro refrattari ANT2, ANT4, ANT6. Per evitare che l'ossigeno penetri attraverso il flusso, il bagno di scorie è ulteriormente protetto con argon. Il metallo della zona interessata dal calore viene protetto aumentando la larghezza dei cursori di formazione raffreddati ad acqua e soffiando argon nello spazio tra loro e la parte. I giunti saldati dopo la saldatura con elettroscoria hanno una struttura a grana grossa, ma le loro proprietà sono vicine a quelle del metallo di base. Prima della saldatura con elettroscoria, così come prima della saldatura ad arco, i flussi devono essere calcinati a una temperatura di 200 ... 300 0C.

La saldatura a fascio di elettroni di leghe di titanio offre la migliore protezione del metallo dai gas e una struttura di saldatura a grana fine. I requisiti di assemblaggio sono più severi rispetto ad altri metodi.

Con tutti i metodi di saldatura delle leghe di titanio, non dovrebbe essere consentito il surriscaldamento del metallo. È necessario applicare metodi e tecniche che consentano di influenzare la cristallizzazione del metallo: impatto elettromagnetico, oscillazioni dell'elettrodo o del fascio di elettroni attraverso il giunto, impatto ultrasonico sul bagno di saldatura, ciclo di saldatura ad arco pulsato, ecc. Tutto ciò consentirà di ottenere una struttura più fine della giuntura ed elevate proprietà dei giunti saldati.

Caratteristiche del metallo titanio e sua applicazione

Il metallo di titanio è un metallo bianco argentato chiaro. Le leghe di titanio sono leggere e resistenti, hanno un'elevata resistenza alla corrosione e un basso coefficiente di dilatazione termica. Inoltre, il titanio è un metallo in grado di mantenere le sue proprietà nell'intervallo di temperatura da -290 a +600 gradi Celsius.

L'ossido di questo metallo fu scoperto per la prima volta nel 1789 da W. Gregor. Durante lo studio della sabbia ferruginosa, riuscì a isolare un ossido di un metallo sconosciuto prima del villaggio, al quale diede il nome di menakenovaya. Uno dei primi campioni di titanio metallico fu ottenuto nel 1825 da J. Ya. Berzelius.

Peculiarità

Nella tavola periodica di Mendeleev, il titanio è un elemento che si trova nel 4° gruppo del 4° periodo al numero 22. Nei composti più stabili, questo elemento è tetravalente. Con il suo aspetto, è un po' come l'acciaio e appartiene agli elementi di transizione. Il punto di fusione del titanio è 1668 ± 4 ° C e bolle a 3300 gradi Celsius. Per quanto riguarda il calore latente di fusione ed evaporazione di questo metallo, è quasi 2 volte maggiore di quello del ferro.

Il titanio è un metallo argentato
Oggi ci sono due modifiche allotropiche del titanio. La prima è una modifica alfa a bassa temperatura. Il secondo è la modifica beta ad alta temperatura. In termini di densità, oltre che di capacità termica specifica, questo metallo si colloca tra l'alluminio e il ferro.

La caratteristica del titanio ha una serie di caratteristiche positive. La sua resistenza meccanica è doppia rispetto a quella del ferro puro e sei volte quella dell'alluminio. Tuttavia, il titanio è in grado di assorbire ossigeno, idrogeno e azoto. Possono ridurre drasticamente le sue proprietà plastiche. Se il titanio viene miscelato con il carbonio, si formano carburi refrattari, che hanno un'elevata durezza.

Il titanio è caratterizzato da una bassa conducibilità termica, che è 4 volte inferiore a quella dell'alluminio e 13 volte inferiore a quella del ferro. Il titanio ha anche una resistività elettrica abbastanza elevata.

Il titanio è un metallo paramagnetico e, come sapete, le sostanze paramagnetiche hanno una suscettibilità magnetica che diminuisce quando vengono riscaldate. Tuttavia, il titanio è un'eccezione, poiché la sua suscettibilità aumenta solo con la temperatura.

vantaggi:
Bassa densità, che aiuta a ridurre la massa del materiale;
Elevata resistenza meccanica;
Elevata resistenza alla corrosione;
Elevata forza specifica.

Screpolatura:
Alto costo di produzione;
Interazione attiva con tutti i gas, motivo per cui viene fuso solo sotto vuoto o ambiente con gas inerte;
Scarse proprietà antifrizione;
Difficoltà legate alla produzione di scarti di titanio;
Tendenza alla corrosione salina, infragilimento da idrogeno;
Lavorabilità abbastanza scarsa;
Grande attività chimica.

Utilizzo

L'uso del titanio è più richiesto nella produzione di razzi e attrezzature aeronautiche, nella costruzione navale marittima.

Anelli
Viene utilizzato come legante per acciai di alta qualità. Il titanio tecnico viene utilizzato per la fabbricazione di serbatoi e reattori chimici, tubazioni e raccordi, pompe e valvole, oltre a tutti i prodotti che operano in ambienti aggressivi. Il titanio compatto viene utilizzato per la produzione di griglie e altre parti di dispositivi per elettrovuoto che funzionano ad alte temperature.

La resistenza meccanica, la resistenza alla corrosione, la resistenza specifica, la resistenza al calore e altre proprietà del titanio gli consentono di essere ampiamente utilizzato in ingegneria. L'alto costo di questo metallo e leghe è compensato dall'elevata efficienza. In alcune situazioni, le leghe di titanio sono le uniche utilizzate per la fabbricazione di determinate apparecchiature o strutture che possono funzionare in condizioni specifiche.

Inizialmente, il titanio veniva estratto per le esigenze della produzione di coloranti. Tuttavia, l'uso di questo metallo come materiale strutturale ha portato all'espansione dell'estrazione del minerale di titanio, nonché alla ricerca e allo sviluppo di nuovi giacimenti.

Lingotto di titanio puro (99,995%).
In passato, il titanio era un sottoprodotto e in molti casi ostacolava, ad esempio, l'estrazione del minerale di ferro. Oggi le miniere vengono gestite solo per ottenere questo metallo come prodotto principale.

Per estrarre il minerale di titanio, non è necessario disporre di operazioni speciali ed eseguire operazioni complesse. Se i minerali di titanio si trovano in depositi sabbiosi, vengono raccolti con l'aiuto di draghe aspiranti, passando attraverso le quali salgono su chiatte e, a loro volta, li consegnano all'impianto di arricchimento. Ma se nelle rocce si trovano minerali di titanio, anche le attrezzature minerarie non vengono più utilizzate qui.

Il minerale viene frantumato per garantire un'efficiente separazione dei componenti minerali. Successivamente, viene applicata una separazione magnetica a umido a bassa intensità per separare l'ilmenite dai materiali estranei. Successivamente l'ilmenite residua viene arricchita mediante classificatori idraulici e tabelle. Quindi l'arricchimento viene effettuato con il metodo della separazione magnetica a secco, che ha un'elevata intensità.

La proprietà del metallo di titanio e il suo posto nei prodotti

Il titanio è un elemento chimico abbastanza diffuso in natura. È di metallo, grigio argenteo e duro; fa parte di molti minerali e può essere estratto quasi ovunque: la Russia è al secondo posto al mondo nella produzione di titanio.

C'è molto titanio nel minerale di ferro di titanio - ilmenite, che appartiene agli ossidi complessi, e rutilo rosso dorato, che è una modifica polimorfa (diversa e in grado di esistere in diverse strutture cristalline) del biossido di titanio - i chimici conoscono tre di questi naturali composti.

Il titanio si trova spesso nelle rocce, ma è ancora più abbondante nei suoli, soprattutto sabbiosi. Tra le rocce contenenti titanio, si può nominare la perovskite: è considerata abbastanza comune; la titanite è un silicato di titanio e calcio, a cui vengono attribuite proprietà curative e persino magiche; anatasio - anche un composto polimorfico - un semplice ossido; e brookite - un bellissimo cristallo, che si trova spesso nelle Alpi, e qui, in Russia - negli Urali, in Altai e in Siberia.

Il merito della scoperta del titanio appartiene a due scienziati contemporaneamente: un tedesco e un inglese. Lo scienziato inglese William MacGregor non era un chimico, ma era molto interessato ai minerali e un giorno, alla fine del XVIII secolo, isolò un metallo sconosciuto dalla sabbia nera della Cornovaglia e presto scrisse un articolo a riguardo.

Questo articolo è stato letto anche dal famoso scienziato tedesco, il chimico M.G. Klaproth e lui, 4 anni dopo McGregor, scoprirono l'ossido di titanio (come chiamava questo metallo, e gli inglesi lo chiamavano menakkin - dal nome del luogo in cui fu trovato) nella sabbia rossa comune in Ungheria. Quando lo scienziato ha confrontato i composti trovati nella sabbia nera e rossa, si è rivelato essere ossidi di titanio, quindi questo metallo è stato scoperto da entrambi gli scienziati indipendentemente.

A proposito, il nome del metallo non ha nulla a che fare con gli antichi dei greci Titani (sebbene esista una versione del genere), ma prende il nome da Titania, la regina delle fate, di cui scrisse Shakespeare. Questo nome è associato alla leggerezza del titanio, la sua densità insolitamente bassa.

Dopo queste scoperte, molti scienziati hanno cercato più di una volta di isolare il titanio puro dai suoi composti, ma nel XIX secolo non ci sono riusciti bene: anche il grande Mendeleev considerava questo metallo raro, e quindi interessante solo per la scienza "pura", e non per scopi pratici. Ma gli scienziati del 20 ° secolo si sono resi conto che c'è molto titanio in natura: circa 70 minerali lo contengono nella loro composizione e oggi sono noti molti di questi depositi. Se parliamo di metalli ampiamente utilizzati dall'uomo nella tecnologia, ne puoi trovare solo tre, che sono più in natura del titanio: magnesio, ferro e alluminio. I chimici dicono anche che se combiniamo quantitativamente tutte le riserve di rame, argento, oro, platino, piombo, zinco, cromo e alcuni altri metalli di cui la Terra è ricca, allora il titanio sarà più di tutti loro.

I chimici hanno imparato a isolare il titanio puro dai composti solo nel 1940 - questo è stato fatto da scienziati americani.
Molte proprietà del titanio sono già state studiate ed è utilizzato in vari campi della scienza e dell'industria, ma non considereremo questo lato della sua applicazione in dettaglio qui: siamo interessati al significato biologico del titanio.

Ci interessa anche l'uso del titanio in medicina e nell'industria alimentare: in questi casi, il titanio entra direttamente nel corpo umano o viene a contatto con esso. Una delle proprietà di questo metallo è molto gradevole: gli scienziati, compresi i medici, considerano il titanio sicuro per l'uomo, anche se se consumato in eccesso possono verificarsi malattie polmonari croniche.
Titanio nei prodotti

Il titanio si trova nell'acqua di mare, nei tessuti vegetali e animali e quindi nei prodotti di origine vegetale e animale. Le piante ottengono il titanio dal terreno su cui crescono e gli animali lo ottengono mangiando queste piante, ma all'inizio - già nel 19° secolo - i chimici scoprirono il titanio nel corpo degli animali e solo allora nelle piante. Queste scoperte furono nuovamente fatte da un inglese e un tedesco: G. Rees e A. Adergold.

Nel corpo umano, il titanio è di circa 20 mg e di solito viene fornito con cibo e acqua. Il titanio si trova nelle uova e nel latte, nella carne di animali e piante - foglie, steli, frutti e semi, ma in generale non ce n'è molto negli alimenti. Le piante, in particolare le alghe, contengono più titanio dei tessuti animali; ce n'è molto in cladophora, un'alga verde brillante cespugliosa, che si trova spesso in acqua dolce e mari.
Il valore del titanio per il corpo umano

Perché il corpo umano ha bisogno del titanio? Gli scienziati affermano che il suo ruolo biologico non è stato chiarito, ma è coinvolto nella formazione dei globuli rossi nel midollo osseo, nella sintesi dell'emoglobina e nella formazione dell'immunità.

Il titanio è nel cervello umano, nei centri uditivi e visivi; nel latte delle donne è sempre presente e in determinate quantità. La concentrazione di titanio nel corpo attiva i processi metabolici e migliora la composizione generale del sangue, riducendo il contenuto di colesterolo e urea in esso.

Una persona riceve circa 0,85 mg di titanio al giorno, con acqua e cibo, oltre che con l'aria, ma è scarsamente assorbito nel tratto gastrointestinale - dall'1 al 3%.

Per l'uomo, il titanio non è tossico o poco tossico e anche i medici non hanno dati su una dose letale, ma con l'inalazione regolare di biossido di titanio, si accumula nei polmoni e quindi si sviluppano malattie croniche, accompagnate da mancanza di respiro e tosse con espettorato - tracheite, alveolite, ecc. L'accumulo di titanio insieme ad altri elementi più tossici provoca infiammazione e persino granulomatosi, una grave malattia vascolare pericolosa per la vita.

Eccesso e mancanza di titanio

Cosa può spiegare l'eccessiva assunzione di titanio nel corpo? Poiché, come già accennato, il titanio è utilizzato in molte aree della scienza e dell'industria, un eccesso di titanio e persino l'avvelenamento con esso spesso minacciano i lavoratori in vari settori: costruzione di macchine, metallurgica, pitture e vernici, ecc. Il cloruro di titanio è il più tossico: basta lavorare in una tale produzione per circa 3 anni, non osservando particolarmente le precauzioni di sicurezza, e le malattie croniche non rallenteranno a manifestarsi.

Tali malattie sono solitamente trattate con antibiotici, antischiuma, corticosteroidi, vitamine; I pazienti devono essere a riposo e ricevere molti liquidi.

La carenza di titanio - sia nell'uomo che negli animali, non è stata identificata né descritta, e in questo caso si può presumere che davvero non esista.

In medicina, il titanio è estremamente popolare: ne vengono ricavati strumenti eccellenti e allo stesso tempo conveniente ed economico: il titanio costa da 15 a 25 dollari al chilogrammo. Il titanio è amato da ortopedici, dentisti e persino neurochirurghi - e non c'è da stupirsi.

Si scopre che il titanio ha una qualità preziosa per i medici: l'inerzia biologica: ciò significa che le strutture che lo compongono si comportano perfettamente nel corpo umano e sono assolutamente sicure per i tessuti muscolari e ossei, che acquisiscono nel tempo. La struttura dei tessuti non cambia: il titanio non è soggetto a corrosione e le sue proprietà meccaniche sono molto elevate. Basti pensare che nell'acqua di mare, che ha una composizione molto simile alla linfa umana, il titanio può essere distrutto a una velocità di 0,02 mm ogni 1000 anni e in soluzioni di alcali e acidi ha una stabilità simile al platino.

Tra tutte le leghe utilizzate in medicina, le leghe di titanio si distinguono per la loro purezza e non contengono quasi impurità, cosa che non si può dire delle leghe di cobalto o dell'acciaio inossidabile.

Le protesi interne ed esterne in leghe di titanio non collassano né si deformano, nonostante resistono costantemente ai carichi di lavoro: la resistenza meccanica del titanio è 2-4 volte superiore a quella del ferro puro e 6-12 volte superiore a quella dell'alluminio .

La duttilità del titanio ti consente di fare qualsiasi cosa con esso: tagliare, forare, rettificare, forgiare a basse temperature, arrotolare - da esso si ottiene anche un foglio sottile.

Il suo punto di fusione, invece, è piuttosto elevato, intorno ai 1670°C.

La conduttività elettrica del titanio è molto bassa e appartiene a metalli non magnetici, quindi ai pazienti con strutture in titanio nel corpo possono essere prescritte procedure di fisioterapia: questo è sicuro.

Nell'industria alimentare, il biossido di titanio viene utilizzato come colorante, designato come E171. Sono usati per colorare caramelle e gomme da masticare, prodotti dolciari e in polvere, tagliatelle, bastoncini di granchio, prodotti a base di carne macinata; alleggeriscono anche glasse e farina.

In farmacologia, i medicinali sono colorati con biossido di titanio e in cosmetologia: creme, gel, shampoo e altri prodotti.

metallo titanio proprietà del metallo titanio caratteristiche del metallo titanio

Eterno, misterioso, cosmico: tutti questi e molti altri epiteti sono assegnati al titanio in varie fonti. La storia della scoperta di questo metallo non è stata banale: allo stesso tempo, diversi scienziati hanno lavorato per isolare l'elemento nella sua forma pura. Il processo di studio delle proprietà fisiche e chimiche e la determinazione delle aree della sua applicazione oggi. Il titanio è il metallo del futuro, il suo posto nella vita umana non è stato ancora definitivamente determinato, il che offre ai ricercatori moderni un ampio spazio per la creatività e la ricerca scientifica.

Caratteristica

L'elemento chimico è indicato nella tavola periodica di D. I. Mendeleev dal simbolo Ti. Si trova nel sottogruppo secondario del gruppo IV del quarto periodo e ha il numero di serie 22. il titanio è un metallo bianco-argento, leggero e resistente. La configurazione elettronica di un atomo ha la seguente struttura: +22)2)8)10)2, 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3d 2 4S 2. Di conseguenza, il titanio ha diversi possibili stati di ossidazione: 2, 3, 4; nei composti più stabili è tetravalente.

Titanio: lega o metallo?

Questa domanda interessa molti. Nel 1910 il chimico americano Hunter ottenne il primo titanio puro. Il metallo conteneva solo l'1% di impurità, ma allo stesso tempo la sua quantità si è rivelata trascurabile e non ha permesso di studiarne ulteriormente le proprietà. La plasticità della sostanza ottenuta è stata raggiunta solo sotto l'influenza di temperature elevate; in condizioni normali (temperatura ambiente), il campione era troppo fragile. In realtà, questo elemento non interessava gli scienziati, poiché le prospettive per il suo utilizzo sembravano troppo incerte. La difficoltà di reperimento e ricerca ha ulteriormente ridotto il potenziale per la sua applicazione. Solo nel 1925 i chimici olandesi I. de Boer e A. Van Arkel ricevettero il titanio, le cui proprietà attirarono l'attenzione di ingegneri e designer di tutto il mondo. La storia dello studio di questo elemento inizia nel 1790, esattamente in questo momento, in parallelo, indipendentemente l'uno dall'altro, due scienziati scoprono il titanio come elemento chimico. Ognuno di loro riceve un composto (ossido) di una sostanza, non riuscendo a isolare il metallo nella sua forma pura. Lo scopritore del titanio è il monaco mineralogista inglese William Gregor. Sul territorio della sua parrocchia, situata nella parte sud-occidentale dell'Inghilterra, il giovane scienziato iniziò a studiare la sabbia nera della valle di Menaken. Il risultato fu il rilascio di grani lucidi, che erano un composto di titanio. Allo stesso tempo, in Germania, il chimico Martin Heinrich Klaproth isolò una nuova sostanza dal minerale rutilo. Nel 1797 dimostrò anche che gli elementi scoperti in parallelo sono simili. Il biossido di titanio è stato un mistero per molti chimici per più di un secolo e nemmeno Berzelius è stato in grado di ottenere metallo puro. Le ultime tecnologie del 20° secolo hanno notevolmente accelerato il processo di studio dell'elemento menzionato e determinato le indicazioni iniziali per il suo utilizzo. Allo stesso tempo, l'ambito di applicazione è in continua espansione. Solo la complessità del processo per ottenere una sostanza come il titanio puro può limitarne la portata. Il prezzo delle leghe e del metallo è piuttosto alto, quindi oggi non può sostituire il ferro e l'alluminio tradizionali.

origine del nome

Menakin è il primo nome del titanio, utilizzato fino al 1795. Così, per appartenenza territoriale, W. Gregor chiamava l'elemento nuovo. Martin Klaproth chiamò l'elemento titanio nel 1797. In questo momento, i suoi colleghi francesi, guidati da un chimico abbastanza rispettabile A. L. Lavoisier, proposero di nominare le sostanze appena scoperte in base alle loro proprietà di base. Lo scienziato tedesco non era d'accordo con questo approccio, credeva abbastanza ragionevolmente che nella fase della scoperta fosse abbastanza difficile determinare tutte le caratteristiche inerenti a una sostanza e rifletterle nel nome. Tuttavia, va riconosciuto che il termine scelto intuitivamente da Klaproth corrisponde pienamente al metallo - questo è stato ripetutamente sottolineato dagli scienziati moderni. Ci sono due teorie principali sull'origine del nome titanio. Il metallo potrebbe essere designato in onore della regina elfica Titania (un personaggio della mitologia germanica). Questo nome simboleggia sia la leggerezza che la forza della sostanza. La maggior parte degli scienziati è incline a utilizzare la versione dell'uso dell'antica mitologia greca, in cui i potenti figli della dea della terra Gaia erano chiamati titani. Anche il nome dell'elemento precedentemente scoperto, l'uranio, parla a favore di questa versione.

Essere nella natura

Tra i metalli tecnicamente preziosi per l'uomo, il titanio è il quarto più abbondante nella crosta terrestre. Solo ferro, magnesio e alluminio sono caratterizzati da una grande percentuale in natura. Il contenuto più alto di titanio si nota nella conchiglia di basalto, leggermente inferiore nello strato di granito. Nell'acqua di mare, il contenuto di questa sostanza è basso - circa 0,001 mg / l. L'elemento chimico titanio è abbastanza attivo, quindi non può essere trovato nella sua forma pura. Molto spesso, è presente nei composti con ossigeno, mentre ha una valenza di quattro. Il numero di minerali contenenti titanio varia da 63 a 75 (in varie fonti), mentre allo stato attuale della ricerca, gli scienziati continuano a scoprire nuove forme dei suoi composti. Per l'uso pratico, i seguenti minerali sono della massima importanza:

1. Ilmenite (FeTiO 3).
2. Rutilo (TiO 2).
3. Titanite (CaTiSiO 5).
4. Perovskite (CaTiO 3).
5. Titanomagnetite (FeTiO 3 + Fe 3 O 4), ecc.

Tutti i minerali contenenti titanio esistenti sono divisi in placer e basic. Questo elemento è un migratore debole, può viaggiare solo sotto forma di frammenti rocciosi o rocce di fondo limose in movimento. Nella biosfera, la maggior quantità di titanio si trova nelle alghe. Nei rappresentanti della fauna terrestre, l'elemento si accumula nei tessuti cornei, i capelli. Il corpo umano è caratterizzato dalla presenza di titanio nella milza, nelle ghiandole surrenali, nella placenta, nella tiroide.

Proprietà fisiche

Il titanio è un metallo non ferroso con un colore bianco argenteo che assomiglia all'acciaio. Ad una temperatura di 0 0 C, la sua densità è di 4,517 g / cm 3. La sostanza ha un basso peso specifico, tipico dei metalli alcalini (cadmio, sodio, litio, cesio). In termini di densità, il titanio occupa una posizione intermedia tra ferro e alluminio, mentre le sue prestazioni sono superiori a quelle di entrambi gli elementi. Le principali proprietà dei metalli, che vengono prese in considerazione quando si determina l'ambito della loro applicazione, sono la durezza. Il titanio è 12 volte più resistente dell'alluminio, 4 volte più resistente del ferro e del rame, pur essendo molto più leggero. La plasticità e il suo limite di snervamento consentono lavorazioni a basse e alte temperature, come nel caso di altri metalli, ovvero rivettatura, forgiatura, saldatura, rullatura. Una caratteristica distintiva del titanio è la sua bassa conducibilità termica ed elettrica, mentre queste proprietà si conservano a temperature elevate, fino a 500 0 C. In un campo magnetico, il titanio è un elemento paramagnetico, non viene attratto come il ferro e non viene spinto fuori come il rame. Le prestazioni anticorrosione molto elevate in ambienti aggressivi e sotto stress meccanico sono uniche. Più di 10 anni di permanenza in acqua di mare non hanno cambiato l'aspetto e la composizione della placca in titanio. Il ferro in questo caso verrebbe completamente distrutto dalla corrosione.

Proprietà termodinamiche del titanio

1. La densità (in condizioni normali) è di 4,54 g/cm 3 .
2. Il numero atomico è 22.
3. Gruppo di metalli - refrattari, leggeri.
4. La massa atomica del titanio è 47,0.
5. Punto di ebollizione (0 C) - 3260.
6. Volume molare cm 3 / mol - 10.6.
7. Il punto di fusione del titanio (0 C) è 1668.
8. Calore specifico di evaporazione (kJ / mol) - 422,6.
9. Resistenza elettrica (a 20 0 C) Ohm * cm * 10 -6 - 45.

Proprietà chimiche

La maggiore resistenza alla corrosione dell'elemento è spiegata dalla formazione di un piccolo film di ossido sulla superficie. Previene (in condizioni normali) dai gas (ossigeno, idrogeno) nell'atmosfera circostante un elemento come il metallo titanio. Le sue proprietà cambiano sotto l'influenza della temperatura. Quando sale a 600 0 C, si verifica una reazione di interazione con l'ossigeno, con conseguente formazione di ossido di titanio (TiO 2). Nel caso di assorbimento dei gas atmosferici si formano composti fragili che non hanno alcuna applicazione pratica, motivo per cui la saldatura e la fusione del titanio vengono eseguite in condizioni di vuoto. La reazione reversibile è il processo di dissoluzione dell'idrogeno nel metallo, si verifica più attivamente con un aumento della temperatura (da 400 0 C e oltre). Il titanio, in particolare le sue piccole particelle (piastra sottile o filo), brucia in atmosfera di azoto. Una reazione chimica di interazione è possibile solo a una temperatura di 700 0 C, con conseguente formazione di nitruro di TiN. Forma leghe altamente dure con molti metalli, spesso come elemento di lega. Reagisce con gli alogeni (cromo, bromo, iodio) solo in presenza di un catalizzatore (alta temperatura) e soggetto ad interazione con una sostanza secca. In questo caso si formano leghe refrattarie molto dure. Con le soluzioni della maggior parte degli alcali e degli acidi, il titanio non è chimicamente attivo, ad eccezione del solforico concentrato (con ebollizione prolungata), fluoridrico, organico caldo (formico, ossalico).

Luogo di nascita

I minerali di ilmenite sono i più comuni in natura: le loro riserve sono stimate in 800 milioni di tonnellate. I depositi di rutilo sono molto più modesti, ma il volume totale - pur mantenendo la crescita della produzione - dovrebbe fornire all'umanità per i prossimi 120 anni un metallo come il titanio. Il prezzo del prodotto finito dipenderà dalla domanda e dall'aumento del livello di producibilità, ma in media varia da 1200 a 1800 rubli/kg. In condizioni di costante miglioramento tecnico, il costo di tutti i processi produttivi viene notevolmente ridotto con il loro tempestivo ammodernamento. Cina e Russia hanno le maggiori riserve, Giappone, Sud Africa, Australia, Kazakistan, India, Corea del Sud, Ucraina e Ceylon hanno anche una base di risorse minerarie. I giacimenti differiscono per i volumi di produzione e per la percentuale di titanio nel minerale, sono in corso indagini geologiche, che fanno ipotizzare una diminuzione del valore di mercato del metallo e un suo più ampio utilizzo. La Russia è di gran lunga il più grande produttore di titanio.

Ricevuta

Per la produzione di titanio, viene spesso utilizzato il biossido di titanio, che contiene una quantità minima di impurità. Si ottiene per arricchimento di concentrati di ilmenite o minerali di rutilo. Nel forno elettrico ad arco avviene il trattamento termico del minerale, che è accompagnato dalla separazione del ferro e dalla formazione di scorie contenenti ossido di titanio. Il metodo del solfato o del cloruro viene utilizzato per elaborare la frazione priva di ferro. L'ossido di titanio è una polvere grigia (vedi foto). Il metallo titanio è ottenuto dalla sua lavorazione a fasi.

La prima fase è il processo di sinterizzazione delle scorie con coke e l'esposizione ai vapori di cloro. Il TiCl 4 risultante viene ridotto con magnesio o sodio quando esposto a una temperatura di 850 0 C. La spugna di titanio (massa fusa porosa) ottenuta a seguito di una reazione chimica viene purificata o fusa in lingotti. A seconda dell'ulteriore direzione di utilizzo, si forma una lega o un metallo puro (le impurità vengono rimosse riscaldando a 1000 0 C). Per la produzione di una sostanza con un contenuto di impurità dello 0,01%, viene utilizzato il metodo dello ioduro. Si basa sul processo di evaporazione dei suoi vapori da una spugna di titanio pretrattata con alogeno.

Applicazioni

La temperatura di fusione del titanio è piuttosto elevata, il che, data la leggerezza del metallo, è un vantaggio inestimabile dell'utilizzo come materiale strutturale. Pertanto, trova la più grande applicazione nella costruzione navale, nell'industria aeronautica, nella produzione di missili e nelle industrie chimiche. Il titanio è abbastanza spesso usato come aggiunta di lega in varie leghe, che hanno caratteristiche di durezza e resistenza al calore aumentate. Le elevate proprietà anticorrosive e la capacità di resistere agli ambienti più aggressivi rendono questo metallo indispensabile per l'industria chimica. Il titanio (le sue leghe) viene utilizzato per realizzare condutture, serbatoi, valvole, filtri utilizzati nella distillazione e nel trasporto di acidi e altre sostanze chimicamente attive. È richiesto durante la creazione di dispositivi che funzionano in condizioni di indicatori di temperatura elevata. I composti di titanio vengono utilizzati per realizzare utensili da taglio durevoli, vernici, plastica e carta, strumenti chirurgici, impianti, gioielli, materiali di finitura e vengono utilizzati nell'industria alimentare. Tutte le direzioni sono difficili da descrivere. La medicina moderna, a causa della completa sicurezza biologica, utilizza spesso il metallo di titanio. Il prezzo è l'unico fattore che finora incide sull'ampiezza di applicazione di questo elemento. È giusto dire che il titanio è il materiale del futuro, studiando quale umanità passerà a un nuovo stadio di sviluppo.

Il titanio fu originariamente chiamato "gregorite" dal chimico britannico reverendo William Gregor, che lo scoprì nel 1791. Il titanio fu poi scoperto indipendentemente dal chimico tedesco M. H. Klaproth nel 1793. Lo chiamò un titano in onore dei titani della mitologia greca - "l'incarnazione della forza naturale". Fu solo nel 1797 che Klaproth scoprì che il suo titanio era un elemento precedentemente scoperto da Gregor.

Caratteristiche e proprietà

Il titanio è un elemento chimico con il simbolo Ti e numero atomico 22. È un metallo lucido di colore argenteo, a bassa densità e ad alta resistenza. È resistente alla corrosione nell'acqua di mare e al cloro.

L'elemento incontra in numerosi giacimenti minerari, principalmente rutilo e ilmenite, ampiamente distribuiti nella crosta terrestre e nella litosfera.

Il titanio è usato per produrre leghe leggere forti. Le due proprietà più utili di un metallo sono la resistenza alla corrosione e un rapporto tra durezza e densità, il più alto di qualsiasi elemento metallico. Nel suo stato non legato, questo metallo è forte come alcuni acciai, ma meno denso.

Proprietà fisiche del metallo

È un metallo forte a bassa densità, piuttosto duttile (soprattutto in ambiente anossico), bianco brillante e metalloide. Il suo punto di fusione relativamente alto di oltre 1650°C (o 3000°F) lo rende utile come metallo refrattario. È paramagnetico e ha una conduttività elettrica e termica piuttosto bassa.

Sulla scala di Mohs, la durezza del titanio è 6. Secondo questo indicatore, è leggermente inferiore all'acciaio temprato e al tungsteno.

Il titanio commercialmente puro (99,2%) ha una resistenza alla trazione di circa 434 MPa, che è in linea con le leghe di acciaio di bassa qualità convenzionali, ma il titanio è molto più leggero.

Proprietà chimiche del titanio

Come l'alluminio e il magnesio, il titanio e le sue leghe si ossidano immediatamente se esposti all'aria. Reagisce lentamente con acqua e aria a temperatura ambiente, perché forma un rivestimento di ossido passivo che protegge il metallo sfuso da un'ulteriore ossidazione.

La passivazione atmosferica conferisce al titanio un'eccellente resistenza alla corrosione quasi equivalente al platino. Il titanio è in grado di resistere all'attacco di acido solforico e cloridrico diluito, soluzioni di cloruro e la maggior parte degli acidi organici.

Il titanio è uno dei pochi elementi che brucia in azoto puro, reagendo a 800° C (1470° F) per formare nitruro di titanio. A causa della loro elevata reattività con ossigeno, azoto e alcuni altri gas, i filamenti di titanio vengono utilizzati nelle pompe di sublimazione del titanio come assorbitori di questi gas. Queste pompe sono economiche e producono in modo affidabile pressioni estremamente basse nei sistemi UHV.

I minerali comuni contenenti titanio sono anatasio, brookite, ilmenite, perovskite, rutilo e titanite (sfene). Di questi minerali, solo rutilo e ilmenite sono di importanza economica, ma anche queste sono difficili da trovare in alte concentrazioni.

Il titanio si trova nei meteoriti ed è stato trovato nel Sole e nelle stelle di tipo M con una temperatura superficiale di 3200° C (5790° F).

I metodi attualmente noti per estrarre il titanio da vari minerali sono laboriosi e costosi.

Produzione e manifattura

Attualmente sono stati sviluppati e vengono utilizzati circa 50 gradi di titanio e leghe di titanio. Ad oggi sono riconosciute 31 classi di titanio metallo e leghe, di cui le classi 1-4 sono commercialmente pure (non legate). Differiscono per la resistenza alla trazione a seconda del contenuto di ossigeno, con il grado 1 che è il più duttile (resistenza alla trazione più bassa con lo 0,18% di ossigeno) e il grado 4 è il meno duttile (resistenza alla trazione massima con lo 0,40% di ossigeno).

Le restanti classi sono leghe, ognuna delle quali ha proprietà specifiche:

• plastica;
• forza;
• durezza;
• resistenza elettrica;
• resistenza alla corrosione specifica e loro combinazioni.

Oltre a queste specifiche, le leghe di titanio vengono prodotte anche per soddisfare i requisiti aerospaziali e militari (SAE-AMS, MIL-T), gli standard ISO e le specifiche specifiche del paese e i requisiti degli utenti finali per applicazioni aerospaziali, militari, mediche e industriali.

Un prodotto piatto commercialmente puro (lamiera, lastra) può essere facilmente formato, ma la lavorazione deve tenere conto del fatto che il metallo ha una "memoria" e una tendenza a tornare indietro. Ciò è particolarmente vero per alcune leghe ad alta resistenza.

Il titanio è spesso usato per fare leghe:

• con alluminio;
• con vanadio;
• con rame (per tempra);
• con ferro;
• con manganese;
• con molibdeno e altri metalli.

Aree di utilizzo

Le leghe di titanio sotto forma di lamiere, lamiere, vergella, filo, colate trovano applicazioni nei mercati industriali, aerospaziali, ricreativi ed emergenti. Il titanio in polvere viene utilizzato nella pirotecnica come fonte di particelle luminose che bruciano.

Poiché le leghe di titanio hanno un elevato rapporto resistenza alla trazione/densità, elevata resistenza alla corrosione, resistenza alla fatica, elevata resistenza alle crepe e capacità di resistere a temperature moderatamente elevate, vengono utilizzate in aerei, armature, navi, veicoli spaziali e razzi.

Per queste applicazioni, il titanio è legato con alluminio, zirconio, nichel, vanadio e altri elementi per produrre una varietà di componenti tra cui elementi strutturali critici, pareti tagliafuoco, carrelli di atterraggio, tubi di scarico (elicotteri) e sistemi idraulici. Infatti, circa due terzi del metallo di titanio prodotto viene utilizzato nei motori e nei telai degli aerei.

Poiché le leghe di titanio sono resistenti alla corrosione dell'acqua di mare, vengono utilizzate per realizzare alberi di trasmissione, raccordi per scambiatori di calore, ecc. Queste leghe sono utilizzate negli alloggiamenti e nei componenti di dispositivi di osservazione e monitoraggio dell'oceano per la scienza e l'esercito.

Leghe specifiche sono applicate nei pozzi di pozzo e petroliferi e nell'idrometallurgia del nichel per la loro elevata resistenza. L'industria della cellulosa e della carta utilizza il titanio nelle apparecchiature di processo esposte ad ambienti difficili come l'ipoclorito di sodio o il gas di cloro umido (durante lo sbiancamento). Altre applicazioni includono saldatura ad ultrasuoni, saldatura ad onda.

Inoltre, queste leghe sono utilizzate nelle automobili, in particolare nelle corse automobilistiche e motociclistiche, dove sono essenziali peso ridotto, elevata resistenza e rigidità.

Il titanio è utilizzato in molti articoli sportivi: racchette da tennis, mazze da golf, rulli da lacrosse; caschi da cricket, hockey, lacrosse e football, nonché telai e componenti per biciclette.

Grazie alla sua durata, il titanio è diventato più popolare per i gioielli di design (in particolare gli anelli in titanio). La sua inerzia lo rende una buona scelta per le persone allergiche o per coloro che indosseranno gioielli in ambienti come le piscine. Il titanio è anche legato con l'oro per produrre una lega che può essere venduta come oro a 24 carati perché l'1% di Ti legato non è sufficiente per garantire un grado inferiore. La lega risultante ha la durezza dell'oro a 14 carati ed è più resistente dell'oro puro a 24 carati.

Misure precauzionali

Il titanio è atossico anche ad alte dosi. Sotto forma di polvere o trucioli di metallo, rappresenta un grave pericolo di incendio e, se riscaldato in aria, un pericolo di esplosione.

Proprietà e applicazioni delle leghe di titanio

Di seguito una panoramica delle leghe di titanio più comunemente riscontrate, suddivise in classi, le loro proprietà, vantaggi e applicazioni industriali.

7 ° grado

Il grado 7 è meccanicamente e fisicamente equivalente al titanio puro di grado 2, fatta eccezione per l'aggiunta di un elemento intermedio di palladio, che lo rende una lega. Ha un'eccellente saldabilità ed elasticità, la più resistente alla corrosione di tutte le leghe di questo tipo.

La classe 7 è utilizzata nei processi chimici e nei componenti delle apparecchiature di produzione.

Grado 11

Il grado 11 è molto simile al grado 1, ad eccezione dell'aggiunta di palladio per migliorare la resistenza alla corrosione, rendendolo una lega.

Altre proprietà utili includono duttilità, resistenza, tenacità ed eccellente saldabilità. Questa lega può essere utilizzata soprattutto in applicazioni dove la corrosione è un problema:

• lavorazione chimica;
• produzione di clorati;
• dissalazione;
• applicazioni marine.

Ti 6Al-4V classe 5

La lega Ti 6Al-4V, o titanio grado 5, è la più comunemente usata. Rappresenta il 50% del consumo totale di titanio nel mondo.

La facilità d'uso sta nei suoi numerosi vantaggi. Ti 6Al-4V può essere trattato termicamente per aumentarne la resistenza. Questa lega ha un'elevata resistenza a basso peso.

Questa è la migliore lega da usare in diversi settori come le industrie di trasformazione aerospaziale, medica, marina e chimica. Può essere utilizzato per creare:

• turbine aeronautiche;
• componenti del motore;
• elementi strutturali dell'aeromobile;
• elementi di fissaggio aerospaziali;
• ricambi automatici ad alte prestazioni;
• attrezzatura sportiva.

Ti 6AL-4V ELI classe 23

Grado 23 - titanio chirurgico. Ti 6AL-4V ELI, o Grado 23, è una versione di purezza superiore di Ti 6Al-4V. Può essere fatto da rotoli, trefoli, fili o fili piatti. È la scelta migliore per ogni situazione in cui è richiesta una combinazione di elevata resistenza, peso ridotto, buona resistenza alla corrosione ed elevata tenacità. Ha un'eccellente resistenza ai danni.

Può essere utilizzato in applicazioni biomediche come componenti impiantabili grazie alla sua biocompatibilità, buona resistenza alla fatica. Può anche essere utilizzato nelle procedure chirurgiche per fabbricare questi costrutti:

• perni e viti ortopedici;
• fascette per legature;
• graffette chirurgiche;
• molle;
• apparecchi ortodontici;
• vasi criogenici;
• dispositivi di fissazione ossea.

Grado 12

Il titanio di grado 12 ha un'eccellente saldabilità di alta qualità. È una lega ad alta resistenza che fornisce una buona resistenza alle alte temperature. Il titanio di grado 12 ha caratteristiche simili agli acciai inossidabili della serie 300.

La sua capacità di formarsi in vari modi lo rende utile in molte applicazioni. L'elevata resistenza alla corrosione di questa lega la rende anche preziosa per le apparecchiature di produzione. La classe 12 può essere utilizzata nei seguenti settori:

• scambiatori di calore;
• applicazioni idrometallurgiche;
• produzione chimica ad elevata temperatura;
• componenti del mare e dell'aria.

Ti5Al-2.5Sn

Ti 5Al-2.5Sn è una lega in grado di fornire una buona saldabilità con stabilità. Ha anche stabilità alle alte temperature e alta resistenza.

Ti 5Al-2.5Sn è utilizzato principalmente nell'industria aeronautica e negli impianti criogenici.

Le leghe di titanio possono essere suddivise in tre gruppi in base al rapporto tra il numero di fase b (con reticolo cristallino esagonale) e fase b (con reticolo cubico volume-centrico), b-, (b + c) - e si distinguono le leghe c.

Secondo l'influenza sulla temperatura delle trasformazioni polimorfiche, gli elementi di lega ( doping (Legieren tedesco--"fusibile", da lat. legare--"legamento")--oltre alla composizione materiali, impurità cambiare (migliorare) fisico e/o chimici proprietà del materiale di base) si suddividono in b-stabilizzanti, che aumentano la temperatura della trasformazione polimorfica, b-stabilizzanti, che la abbassano, e indurenti neutri, che hanno scarso effetto su questa temperatura. Gli stabilizzatori 6 includono Al, In e Ga; a stabilizzatori β - elementi che formano eutettoidi (Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Si) e isomorfi (V, Nb, Ta, Mo, W), a indurenti neutri - Zr, Hf, Sn, Ge.

Gli elementi interstiziali sono impurità nocive (C, N, O), che riducono la duttilità e la producibilità dei metalli, e H (idrogeno), che provoca fragilità da idrogeno delle leghe.

La formazione della struttura e, di conseguenza, le proprietà delle leghe di titanio è decisamente influenzata dalle trasformazioni di fase associate al polimorfismo del titanio. Sulla fig. 17.1 mostra i diagrammi di stato degli "elementi in lega di titanio", che riflettono la divisione degli elementi di lega in base alla natura della loro influenza sulle trasformazioni polimorfiche del titanio in quattro gruppi.

La trasformazione polimorfa b ® a può avvenire in due modi. Con un raffreddamento lento e un'elevata mobilità degli atomi, si verifica secondo il solito meccanismo di diffusione con la formazione di una struttura poliedrica di una soluzione a solida. Con raffreddamento rapido - mediante un meccanismo martensitico senza diffusione con la formazione di una struttura martensitica aciculare, indicata da un ў o con un grado di lega più elevato - un ў ў. La struttura cristallina a, a ў, a ў ў è praticamente dello stesso tipo (hcp), tuttavia, il reticolo di ў e ў ў è più distorto e il grado di distorsione aumenta con l'aumentare della concentrazione di elementi di lega. Ci sono prove [1] che il reticolo della fase a ў ў è rombico piuttosto che esagonale. Durante l'invecchiamento, la fase b o la fase intermetallica viene separata dalle fasi a ў e a ў ў.

Immagine 1

Ricottura viene effettuato per tutte le leghe di titanio al fine di completare la formazione della struttura, livellando l'eterogeneità strutturale e di concentrazione, nonché le proprietà meccaniche. La temperatura di ricottura dovrebbe essere superiore alla temperatura di ricristallizzazione, ma inferiore alla temperatura di transizione allo stato b ( T pp) per prevenire la crescita del grano. Applicare ricottura convenzionale, doppia o isotermica(per stabilizzare la struttura e le proprietà), incompleto(per alleviare le tensioni interne).

indurimento e invecchiamento (trattamento termico di indurimento) è applicabile alle leghe di titanio con struttura (a + b). Il principio del trattamento termico di indurimento consiste nell'ottenere fasi metastabili b, a ў, a ў ў durante la tempra e il loro successivo decadimento con rilascio di particelle disperse nelle fasi a - e b durante l'invecchiamento artificiale. In questo caso, l'effetto rinforzante dipende dal tipo, quantità e composizione delle fasi metastabili, nonché dalla finezza delle particelle di fase a e b formate dopo l'invecchiamento.

Trattamento chimico-termico viene eseguito per aumentare la durezza e la resistenza all'usura, la resistenza al "grippaggio" quando si lavora in condizioni di attrito, la resistenza alla fatica, nonché migliorare la resistenza alla corrosione, la resistenza al calore e la resistenza al calore. La nitrurazione, la siliconatura e alcuni tipi di metallizzazione a diffusione hanno applicazioni pratiche.

leghe b

Leghe con struttura b: VT1-0, VT1-00, VT5, VT5-1, OT4, OT4-0, OT4-1 Sono leghe con Al, Sn e Zr. Sono caratterizzati da una maggiore resistenza al calore, elevata stabilità termica, bassa tendenza alla fragilità a freddo, buona saldabilità. Il principale tipo di trattamento termico è la ricottura a 590-740 °C. Viene utilizzato per la fabbricazione di parti operanti a temperature fino a 400-450 ° C; la lega Ti ad elevata purezza (5% A1 e 2,5% Sn) è uno dei migliori materiali per il funzionamento a temperature criogeniche (fino a 20 K).

BT1-0:

VT1-0 è una lega bi, che viene saturata per aumentare la temperatura della trasformazione polimorfica del titanio con stabilizzanti:

• alluminio (AL);
• gallio (Ga);
• indio (In);
• · carbonio;
• azoto;
• ossigeno.

Ad una temperatura di 882,5 gradi Celsius, la struttura della lega è hcp (esagonale compatto), cioè con l'imballaggio più denso di sfere atomiche. Nell'intervallo di temperatura da 882,5 gradi Celsius al punto di fusione, c'è una struttura bcc, cioè un reticolo centrato sul corpo.

Il titanio VT1-0 è di elevata purezza, leggero e resistente al calore. La fusione avviene ad una temperatura di 1668°C. La lega è caratterizzata da un basso coefficiente di dilatazione termica. È a bassa densità (la densità è di soli 4.505 g/cm3) e altamente plastico (la plasticità può variare dal 20 all'80%). Queste qualità consentono di ottenere dalla lega descritta parti di qualsiasi forma desiderata. La lega è resistente alla corrosione per la presenza di un film protettivo di ossido sulla sua superficie.

Tra le carenze, si può individuare la necessità di elevati costi di manodopera nella sua produzione. La fusione del titanio avviene solo in un mezzo sotto vuoto o gas inerte. Ciò è dovuto all'interazione attiva del titanio liquido con quasi tutti i gas atmosferici. Inoltre, la lega di grado VT1-0 è tagliata male, sebbene la sua resistenza non sia così elevata rispetto ad altre. Meno alluminio nella composizione della lega, minore è la sua resistenza e resistenza al calore e maggiore è l'infragilimento da idrogeno.

Per le sue elevate caratteristiche tecniche, la lega VT1-0 è ideale per la fabbricazione di tubi, vari stampaggi ed elementi fusi nell'industria missilistica, aeronautica e navale, chimica ed energetica.Grazie al basso coefficiente di dilatazione termica, il materiale è perfettamente combinato con altri (vetro, pietra e altri) che lo rende efficace nel settore edile. Il metallo è amagnetico e ha un'elevata resistenza elettrica, che lo distingue da molti altri metalli. A causa di queste qualità, è semplicemente indispensabile in settori come l'elettronica radio, l'ingegneria elettrica. Biologicamente inerte, cioè innocuo per il corpo umano, grazie al quale viene utilizzato in molte aree della medicina.

OT-4-0:

Il marchio di lega OT4-0 è incluso nella categoria delle pseudo b-leghe. Queste leghe non sono soggette a indurimento termico e sono classificate come segue:

• 1. Leghe a bassa resistenza con un basso contenuto di alluminio e una bassa percentuale di stabilizzanti β, che le rende high-tech. Si prestano bene a qualsiasi tipo di saldatura.
• 2. Superleghe ad alta resistenza.

In termini percentuali, la loro composizione è la seguente:

• alluminio (Al) è 0,8%;
• il manganese (Mn) è 0,8%;
• l'equivalente di alluminio è dell'1,8%;
• · L'equivalente in manganese è dell'1,3%.

È caratterizzato da un grado di resistenza medio, crescente con l'aggiunta di alluminio. Lo svantaggio è che ciò riduce la producibilità del materiale. La lega con manganese aiuta a migliorare la lavorabilità del materiale in condizioni di lavoro a caldo. Sia a caldo che a freddo, la lega si deforma facilmente. Lo stampaggio è possibile anche a temperatura ambiente, l'acciaio è facilmente saldabile. Svantaggi significativi di questa lega includono la sua bassa resistenza, nonché una predisposizione alla fragilità sotto l'esposizione aggressiva all'idrogeno.

La lega viene utilizzata per la produzione di parti high-tech destinate alla procedura di stampaggio a freddo. Da esso vengono ricavati molti tipi di metallo laminato: tubi, fili, lamiere e altri. Le proprietà ad alte prestazioni della lega, inclusa la resistenza alla corrosione e all'erosione, la resistenza all'impatto balistico, la rendono efficace nella progettazione di centrali nucleari, scambiatori di calore e condutture, camini di navi, pompe e altri elementi strutturali simili. Il tubo OT4-0 è utilizzato attivamente nell'industria nucleare e chimica.

(b+c)-leghe

Leghe con struttura (b+c): leghe VT14, VT9, VT8, VT6, VT6S, VT3-1, VT22, VT23. A causa della fase beta più duttile, queste leghe sono più lavorabili e meglio pressurizzate rispetto alle leghe alfa.

(a + b) le strutture sono drogate con Al, V, Zr, Cr, Fe, Mo, Si, W; allo stato ricotto, contengono il 5-50% di fase b. Si distinguono per la combinazione più favorevole di proprietà meccaniche e tecnologiche, elevata resistenza, capacità termica. indurimento per indurimento e invecchiamento, saldabilità soddisfacente, minore tendenza all'infragilimento da idrogeno rispetto alle leghe b. Le proprietà di resistenza delle leghe industriali (b + c) allo stato ricotto aumentano con un aumento del contenuto di stabilizzanti β in esse. Un aumento del contenuto di Al nelle leghe aumenta la loro resistenza al calore, riduce la duttilità e la lavorabilità durante il trattamento a pressione.

VT3-1:

Una lega a base di titanio grado VT3-1 appartiene alla categoria delle leghe b+b. È drogato con i seguenti elementi:

• alluminio (Al) nella misura del 6,3%;
• molibdeno (Mo) nella misura del 2,5%;
• rame (Cu) nella misura dell'1,5%;
• ferro (Fe) nella misura dello 0,5%;
• Silicio (Si) nella quantità di 0,3%.

Il metallo laminato VT3-1 è resistente alla corrosione e all'attacco chimico. È caratterizzato da qualità come una maggiore resistenza al calore, un piccolo coefficiente di dilatazione termica, nonché leggerezza e plasticità. La capacità di un materiale di resistere alla fatica è influenzata da fattori esterni. Quindi, in un ambiente sotto vuoto, la lega è più durevole che sotto l'influenza dell'aria. La sua superficie influisce notevolmente anche sulla resistenza, ovvero lo stato in cui si trova, e la qualità. È ruvido, presenta irregolarità, quali proprietà hanno gli strati superficiali? La resistenza dei semilavorati in titanio dipende da questi fattori.

Un aumento del limite di resistenza è facilitato dalla lavorazione finale morbida. Ciò significa la rimozione obbligatoria di uno strato di trucioli sottili fino a 0,1 mm di spessore e quindi la lucidatura manuale utilizzando una pelle di rame, la cui rugosità rientra nella classe 8-9. Se è stata eseguita la molatura con abrasivi e il taglio forzato, una tale lega non resisterà bene alla fatica.

Determinati requisiti sono imposti al metallo laminato da titanio di questo grado. Quindi, dovrebbe essere un colore puro chiaro e sulla sua superficie non dovrebbe avere scure, strisce. L'ondulazione che appare dopo la ricottura non si applica al matrimonio. Tra gli svantaggi della lega VT3-1, vi è la necessità di ingenti costi di manodopera nella sua produzione e un costo elevato. Tali metalli rispondono meglio alla compressione che alla tensione.

Il metallo laminato VT3-1, inclusi filo, asta, cerchio e altri, grazie alla loro idoneità a condizioni d'uso estreme, sono utilizzati nella costruzione di navi, aerei e razzi. Grazie alla sua resistenza alla corrosione e agli effetti negativi degli ambienti acidi, la lega è ampiamente utilizzata nell'industria chimica e petrolifera e del gas. L'inerzia biologica, cioè la sicurezza per l'organismo, ne garantisce l'impiego attivo in campo alimentare, agricolo e medico.

VT-6 ha le seguenti caratteristiche:

• maggiore forza specifica;
• · bassa suscettibilità all'influenza dell'idrogeno rispetto all'acciaio del marchio OT4;
• · bassa suscettibilità alla corrosione sotto l'influenza del sale;
• elevata producibilità: a caldo si deforma facilmente.

Una vasta gamma di laminati metallici è realizzata dalla lega del marchio descritto: barra, tubo, stampaggio, lamiera, lamiera e molte altre varietà.

La loro saldatura viene effettuata con una serie di metodi tradizionali, compresa la diffusione. Come risultato dell'uso della saldatura a fascio di elettroni, la saldatura è paragonabile in resistenza al materiale di base.

Il grado di titanio BT6 è ugualmente ampiamente utilizzato sia ricotto che trattato termicamente, il che significa che è di qualità superiore.

La ricottura di un foglio, un tubo a parete sottile, un profilo viene eseguita in un intervallo di temperatura da 750 a 800 gradi Celsius. Si raffredda sia all'aperto che in forno.

I grandi laminati metallici come barre, stampati, pezzi fucinati vengono ricotti nell'intervallo di temperatura da 760 a 800 gradi Celsius. Viene raffreddato in un forno, che protegge i prodotti di grandi dimensioni dalla deformazione e quelli piccoli dal parziale indurimento.

C'è una teoria secondo cui è più razionale ricottura nell'intervallo di temperatura da 900 a 950°C. Ciò aumenterà la tenacità alla frattura, la resistenza all'urto e, grazie alla composizione mista con una grande percentuale del componente plastico, manterrà la plasticità del prodotto. Inoltre, un metodo di ricottura simile aumenterà la resistenza della lega alla corrosione.

Viene utilizzato nella produzione (durante la saldatura) di grandi strutture, ad esempio elementi strutturali di aeromobili. Inoltre, questa è la creazione di cilindri in grado di resistere all'aumento della pressione all'interno di se stessi nell'intervallo di temperatura di -196 - 450 C. Secondo i media occidentali, circa la metà di tutto il titanio utilizzato nell'industria aeronautica è titanio BT-6.

in-leghe

Leghe con struttura a V. Alcuni esperti BT15, TC6 con un alto contenuto di cromo e molibdeno. Queste leghe combinano una buona duttilità di processo con una resistenza molto elevata e una buona saldabilità.

I semilavorati in titanio e leghe di titanio sono prodotti in varie forme e tipologie: lingotti di titanio, lastre di titanio, grezzi, lastre e lastre di titanio, strisce e nastri di titanio, barre di titanio (o cerchi di titanio), filo di titanio, tubi di titanio.

Questo gruppo include leghe la cui struttura è dominata da una soluzione solida basata sulla β-modificazione del titanio. I principali elementi di lega sono i β-stabilizzanti (elementi che abbassano la temperatura della trasformazione polimorfica del titanio).Le leghe β contengono quasi sempre alluminio, che le rafforza.

A causa del reticolo cubico, le leghe c sono più leggere delle leghe b e (b + c), subiscono una deformazione a freddo, sono ben indurite durante il trattamento termico, che consiste nell'indurimento e nell'invecchiamento, e sono saldate in modo soddisfacente; hanno una resistenza al calore piuttosto elevata; tuttavia, quando sono legati solo con β-stabilizzanti, la resistenza al calore diminuisce notevolmente con l'aumentare della temperatura oltre i 400°C. La resistenza allo scorrimento e la stabilità termica delle leghe di questo tipo sono inferiori a quelle delle leghe a base di una soluzione solida.

Dopo l'invecchiamento, la resistenza delle leghe β può raggiungere i 1700 MPa (a seconda della marca della lega e del tipo di semilavorato). Nonostante la combinazione favorevole di caratteristiche di resistenza e duttilità, le leghe β hanno una portata limitata a causa dell'alto costo e della complessità del processo di produzione, nonché della necessità di un rigoroso rispetto dei parametri tecnologici.

Il campo di applicazione delle leghe β è ancora piuttosto ampio, dai dischi dei motori aeronautici alle varie protesi mediche. Nelle condizioni di produzione industriale, è possibile prevedere le proprietà della microstruttura di forgiati di grandi dimensioni. Tuttavia, a causa della sua complessità, possono sorgere difficoltà durante il controllo ecografico.

Tutto quello che c'è da sapere sul titanio, sul cromo e sul tungsteno

Molti sono interessati alla domanda: qual è il metallo più duro del mondo? Questo è un titano. Questa sostanza solida sarà oggetto della maggior parte dell'articolo. Faremo anche un po' di conoscenza di metalli duri come cromo e tungsteno.

9 curiosità sul titanio

1. Esistono diverse versioni del motivo per cui il metallo ha preso il nome. Secondo una teoria, prese il nome dai Titani, esseri soprannaturali senza paura. Secondo un'altra versione, il nome deriva da Titania, la regina delle fate.
2. Il titanio fu scoperto alla fine del 18° secolo da un chimico tedesco e inglese.
3. Il titanio non è stato utilizzato nell'industria per molto tempo a causa della sua naturale fragilità.
4. All'inizio del 1925, dopo una serie di esperimenti, i chimici ottennero il titanio puro.
5. I trucioli di titanio sono infiammabili.
6. È uno dei metalli più leggeri.
7. Il titanio può fondere solo a temperature superiori a 3200 gradi.
8. Bolle a una temperatura di 3300 gradi.
9. Il titanio ha un colore argento.

La storia della scoperta del titanio

Il metallo, che in seguito fu chiamato titanio, fu scoperto da due scienziati: l'inglese William Gregor e il tedesco Martin Gregor Klaproth. Gli scienziati hanno lavorato in parallelo e non si sono intersecati tra loro. La differenza tra le scoperte è di 6 anni.

William Gregor ha dato alla sua scoperta il nome di menakin.

Più di 30 anni dopo si ottenne la prima lega di titanio, che si rivelò estremamente fragile e non poteva essere utilizzata da nessuna parte. Si ritiene che solo nel 1925 sia stato isolato il titanio nella sua forma pura, che divenne uno dei metalli più richiesti nell'industria.

È dimostrato che lo scienziato russo Kirillov nel 1875 riuscì a estrarre il titanio puro. Ha pubblicato un opuscolo che descrive in dettaglio il suo lavoro. Tuttavia, la ricerca di un russo poco conosciuto è passata inosservata.

Informazioni generali sul titanio

Le leghe di titanio sono un toccasana per meccanici e ingegneri. Ad esempio, il corpo di un aereo è realizzato in titanio. Durante il volo raggiunge velocità diverse volte superiori alla velocità del suono. La cassa in titanio si riscalda fino a temperature superiori a 300 gradi e non si scioglie.

Il metallo chiude la top ten dei "Metalli più comuni in natura". Grandi depositi sono stati trovati in Sud Africa, Cina e molto titanio in Giappone, India e Ucraina.

L'importo totale delle riserve mondiali di titanio è di oltre 700 milioni di tonnellate. Se il tasso di produzione rimane lo stesso, il titanio durerà altri 150-160 anni.

Il più grande produttore del metallo più duro del mondo è l'impresa russa VSMPO-Avisma, che soddisfa un terzo del fabbisogno mondiale.

Proprietà del titanio

1. Resistenza alla corrosione.
2. Elevata resistenza meccanica.
3. Bassa densità.

Il peso atomico del titanio è 47,88 amu, il numero di serie nella tavola periodica chimica è 22. Esternamente è molto simile all'acciaio.

La densità meccanica del metallo è 6 volte superiore a quella dell'alluminio, 2 volte superiore a quella del ferro. Può combinarsi con ossigeno, idrogeno, azoto. Quando accoppiato con il carbonio, il metallo forma carburi incredibilmente duri.

La conducibilità termica del titanio è 4 volte inferiore a quella del ferro e 13 volte inferiore a quella dell'alluminio.

Processo di estrazione del titanio

C'è una grande quantità di titanio nella terra, tuttavia, estrarlo dalle viscere costa un sacco di soldi. Per lo sviluppo viene utilizzato il metodo dello ioduro, il cui autore è Van Arkel de Boer.

Il metodo si basa sulla capacità del metallo di combinarsi con lo iodio; dalla decomposizione di questo composto si può ottenere titanio puro, esente da impurità.

Le cose più interessanti dal titanio:

• protesi in medicina;
• schede per dispositivi mobili;
• sistemi a razzo per l'esplorazione spaziale;
• condutture, pompe;
• tettoie, cornicioni, rivestimenti esterni di edifici;
• la maggior parte delle parti (telaio, pelle).

Applicazioni del titanio

Il titanio è attivamente utilizzato nell'esercito, nella medicina e nella gioielleria. Gli fu dato il nome non ufficiale di "metallo del futuro". Molti dicono che aiuta a trasformare un sogno in realtà.

Il metallo più duro del mondo era originariamente utilizzato nella sfera militare e della difesa. Oggi, il principale consumatore di prodotti in titanio è l'industria aeronautica.

Il titanio è un materiale strutturale versatile. Per molti anni è stato utilizzato per creare turbine per aerei. Nei motori aeronautici, il titanio viene utilizzato per realizzare elementi di ventole, compressori e dischi.

Il design di un moderno aereo può contenere fino a 20 tonnellate di lega di titanio.

I principali campi di applicazione del titanio nell'industria aeronautica:

• prodotti di forma spaziale (bordatura di porte, boccaporti, guaine, pavimenti);
• unità e componenti soggetti a carichi pesanti (staffe alari, carrello di atterraggio, cilindri idraulici);
• parti del motore (carrozzeria, pale per compressori).

Grazie al titanio, l'uomo ha potuto attraversare la barriera del suono e irrompere nello spazio. È stato utilizzato per creare sistemi missilistici con equipaggio. Il titanio può resistere alle radiazioni cosmiche, agli sbalzi di temperatura, alla velocità di movimento.

Questo metallo ha una bassa densità, che è importante nell'industria navale. I prodotti realizzati in titanio sono leggeri, il che significa che il peso è ridotto, la manovrabilità, la velocità e la portata sono aumentate. Se lo scafo della nave è rivestito di titanio, non sarà necessario verniciarlo per molti anni: il titanio non arrugginisce nell'acqua di mare (resistenza alla corrosione).

Molto spesso, questo metallo viene utilizzato nella costruzione navale per la produzione di motori a turbina, caldaie a vapore e tubi del condensatore.

Industria petrolifera e titanio

La perforazione ultra profonda è considerata un'area promettente per l'uso delle leghe di titanio. Per studiare ed estrarre ricchezze sotterranee, è necessario penetrare in profondità nel sottosuolo - oltre 15 mila metri. I tubi di perforazione in alluminio, ad esempio, si rompono a causa della loro stessa gravità e solo le leghe di titanio possono raggiungere profondità davvero elevate.

Non molto tempo fa, il titanio ha iniziato ad essere utilizzato attivamente per creare pozzi sulle piattaforme marine. Gli specialisti utilizzano le leghe di titanio come attrezzatura:

• impianti per la produzione di petrolio;
• recipienti a pressione;
• pompe per acque profonde, condutture.

Titanio nello sport, medicina

Il titanio è estremamente popolare in campo sportivo per la sua robustezza e leggerezza. Alcuni decenni fa, una bicicletta è stata realizzata in leghe di titanio, la prima attrezzatura sportiva realizzata con il materiale più duro al mondo. Una bicicletta moderna è costituita da un corpo in titanio, lo stesso freno e molle del sedile.

Il Giappone ha creato mazze da golf in titanio. Questi dispositivi sono leggeri e durevoli, ma estremamente costosi nel prezzo.

Il titanio viene utilizzato per realizzare la maggior parte degli oggetti che si trovano nello zaino di alpinisti e viaggiatori: stoviglie, kit da cucina, rastrelliere per rinforzare le tende. Le piccozze in titanio sono un'attrezzatura sportiva molto popolare.

Questo metallo è molto richiesto nell'industria medica. La maggior parte degli strumenti chirurgici sono realizzati in titanio: leggero e confortevole.

Un altro ambito di applicazione del metallo del futuro è la realizzazione di protesi. Il titanio si "combina" perfettamente con il corpo umano. I medici hanno chiamato questo processo "vera relazione". Le strutture in titanio sono sicure per muscoli e ossa, raramente causano una reazione allergica e non si rompono sotto l'influenza di liquidi nel corpo. Le protesi in titanio sono resistenti e sopportano enormi carichi fisici.

Il titanio è un metallo straordinario. Aiuta una persona a raggiungere altezze senza precedenti in vari settori della vita. È amato e venerato per la sua forza, leggerezza e lunghi anni di servizio.

Il cromo è uno dei metalli più duri.

Fatti interessanti sul cromo

1. Il nome del metallo deriva dalla parola greca "chroma", che significa vernice.
2. Nell'ambiente naturale, il cromo non si trova nella sua forma pura, ma solo sotto forma di minerale ferroso di cromo, un doppio ossido.
3. I maggiori giacimenti di metalli si trovano in Sud Africa, Russia, Kazakistan e Zimbabwe.
4. Densità del metallo - 7200 kg/m3.
5. Il cromo fonde a 1907 gradi.
6. Bolle a una temperatura di 2671 gradi.
7. Completamente puro senza impurità, il cromo è caratterizzato da malleabilità e tenacità. In combinazione con ossigeno, azoto o idrogeno, il metallo diventa fragile e molto duro.
8. Questo metallo bianco argento fu scoperto dal francese Louis Nicolas Vauquelin alla fine del XVIII secolo.

Proprietà del cromo metallo

Il cromo ha una durezza molto elevata, può tagliare il vetro. Non è ossidato dall'aria, dall'umidità. Se il metallo viene riscaldato, l'ossidazione si verificherà solo sulla superficie.

Ogni anno vengono consumate più di 15.000 tonnellate di cromo puro. L'azienda britannica Bell Metals è considerata il leader nella produzione del cromo più puro.

La maggior parte del cromo viene consumato negli Stati Uniti, nell'Europa occidentale e in Giappone. Il mercato del cromo è volatile e i prezzi coprono un'ampia gamma.

Aree di utilizzo del cromo

Viene spesso utilizzato per creare leghe e rivestimenti galvanici (cromatura per il trasporto).

Il cromo viene aggiunto all'acciaio, che migliora le proprietà fisiche del metallo. Queste leghe sono più richieste nella metallurgia ferrosa.

Il tipo di acciaio più popolare è costituito da cromo (18%) e nichel (8%). Tali leghe resistono perfettamente all'ossidazione, alla corrosione e sono resistenti anche alle alte temperature.

I forni di riscaldamento sono realizzati in acciaio, che contiene un terzo di cromo.

Cos'altro è fatto di cromo?

1. Canne di armi da fuoco.
2. Scafo dei sottomarini.
3. Mattoni, utilizzati in metallurgia.

Un altro metallo estremamente duro è il tungsteno.

Fatti interessanti sul tungsteno

1. Il nome del metallo in tedesco ("Wolf Rahm") significa "schiuma di lupo".
2. È il metallo più refrattario al mondo.
3. Il tungsteno ha una sfumatura grigio chiaro.
4. Il metallo fu scoperto alla fine del 18° secolo (1781) dallo svedese Karl Scheele.
5. Il tungsteno si scioglie a una temperatura di 3422 gradi, bolle a 5900.
6. Il metallo ha una densità di 19,3 g/cm³.
7. Massa atomica - 183,85, un elemento del gruppo VI nel sistema periodico di Mendeleev (numero di serie - 74).

Processo di estrazione del tungsteno

Il tungsteno appartiene a un grande gruppo di metalli rari. Include anche rubidio, molibdeno. Questo gruppo è caratterizzato da una bassa prevalenza di metalli in natura e da una piccola scala di consumo.

Ottenere tungsteno consiste di 3 fasi:

• separazione del metallo dal minerale, suo accumulo in soluzione;
• isolamento del composto, sua purificazione;
• estrazione di metallo puro dal composto chimico finito.
• Il materiale di partenza per la produzione di tungsteno è la scheelite e la wolframite.

Applicazioni del tungsteno

Il tungsteno è la base delle leghe più durevoli. Ne derivano motori per aerei, parti di dispositivi elettrovuoto, filamenti incandescenti.
L'elevata densità del metallo consente di utilizzare il tungsteno per creare missili balistici, proiettili, contrappesi, proiettili di artiglieria.

I composti a base di tungsteno sono utilizzati per la lavorazione di altri metalli, nell'industria mineraria (perforazione di pozzi), nelle vernici e nei tessuti (come catalizzatore per la sintesi organica).

Dai complessi composti di tungsteno si ottengono:

• fili - utilizzati nei forni di riscaldamento;
• nastri, fogli, lastre, fogli - per laminazione e forgiatura piana.

Titanio, cromo e tungsteno sono in cima alla lista dei "metalli più duri del mondo". Sono utilizzati in molte aree dell'attività umana: aviazione e scienza missilistica, campo militare, edilizia e, allo stesso tempo, è tutt'altro che una gamma completa di applicazioni metalliche.